震撼来袭—“游戏引擎”技术拓展下的影视制片

8月30日 16:48

本期内容为《美国电影摄影师杂志》的专栏文章,超级详细的带你到拍摄现场,下载影视工业网幕后英雄 APP,免费阅读完整的中文版《美国电影摄影师杂志》。加入【中国摄影师社群】,免费获取《美国电影摄影师杂志》原版杂志。本文作者:诺亚·卡迪尔

大多数有技术背景的电影摄影师可以很快掌握基于游戏引擎的视效预览。如果你想在窗口加入射光线,只要几个步骤就能很快完成。这与你在真实世界中的做法没什么不同。”

——马特·沃克曼,电影摄影师兼软件开发师


游戏引擎例如Unreal和Unity,顾名思义,原本是为满足实时应用程序——又称电子游戏——的发展而设计的。近年来,硬件和软件的发展将这些引擎纳入到了电影摄影师的视野当中。如今,游戏引擎被用于为电影人制作各种形式的视觉成像,包括视效预览、技术预览和后期参照——甚至一些制片项目的最终实时相机运动和影像也会用到它,例如《狮子王》和《曼达洛人》。

传统的3D动画软件如Autodesk的Maya和3ds Max早已成为视效制作中举重若轻的工具。因其相对较慢的渲染速度,它们更多地被用于前期和后期制作——这时不需要像实时拍摄那样分秒必争。这些3D软件为了保证最终影像的品质而牺牲了自己的运行速度;因此,影像的渲染时间很容易被拉长到每帧数小时甚至数天,这取决于画面的复杂程度以及电脑硬件的运算能力。


与此相反,游戏引擎以运行速度为先,其次兼顾影像品质,从而支持游戏的实时应用性能,它的帧率一般不低于60帧每秒。近几年, 计算机的图像处理器(GPU)的重大数字进步使得游戏引擎在保证实时运转的同时也能渲染出达到交付画面质量的影像。



《曼达洛人》的拍摄使用了名为“Volume”的LED墙技术。搭载了Epic公司的Unreal游戏引擎之后,它可以让电影人在仿真的环境里完成相机内实时捕捉演员的镜头。


在硬件升级的同时,研发公司如Epic Game(Unreal Engine, 虚幻引擎的发明者)和Unity Technologies(Unity 的发明者)优化了他们的软件,使得它可以直接用于电影长片和电视的制片流程当中。这些改变是为了促进传统摄影和计算机成像的融合——这能为电影人提供各种各样的便利。


马特·沃克曼(Matt Workman)是一名电影摄影师兼软件开发师,他致力于打破电影制作和CG特效之间的壁垒, 发布了Cine Tracer——一款基于虚幻引擎的“电影摄影模拟器”。该软件面向电影人,可以在模拟的自定义的片场生成模拟真实摄影机和灯光设备拍摄的画面,从而制作出高度精确的视觉预览效果。

摄影指导兼视效师马特·沃克曼(Matt Workman)的实时“电影摄影模拟器”Cine Tracer靠Unreal游戏引擎驱动。


“我有十年左右的传统电影摄影经历, 主要是在纽约市拍摄广告片,”沃克曼称,“那段时期,我和许多特效公司合作了特效镜头很多的广告片——所以,我开始自己制作视效预览工具,使用3D图来与团队沟通计划。几年前,我开始研发Cine Tracer,以提高视效方面的工作效率。我将其设计为电子游戏的形式——操控方式类似于玩第三人称射击游戏,不过,这样做是为了帮助电影人快速地完成镜头的可视化”。

“我在学校专修过计算机科学, 不过我总是在摆弄3D模型,”他称,“幸运的是,现在是2020年了,我们有YouTube,所以免费的学习资源非常多,只要你有时间并且愿意学。”

沃克曼在用LED Volume技术拍摄样片。真实背景实际上是呈现在LED墙上的影像。


谈及实时引擎与相对传统的计算机动画软件相比的主要优势,沃克曼称,“它的迭代更快。如果你想观看某个镜头的摄影机的移动,从而确定某些信息,比如,如果你要看从近景拉成全景的效果——使用Maya软件观察这种变化时,你要花数小时渲染120帧高品质的画面。而使用虚幻引擎时,你会立刻看到这种变化。”


HBO电视剧《权力的游戏》第八季拍摄过程中的实时渲染技术是由The Third Floor公司提供的——比如,他们帮助该剧组用视效呈现了那条喷射火焰的龙包括虚拟镜头的合成、构图和预演。他们还为摄制组搭建了虚拟的场景作为制作前期的“勘景”。


像The Thid Floor一类的可视化工作室,近几年将虚幻引擎和其他实时引擎应用在制片项目上,设计了视效预览、技术预览和后期参照的服务方案,以及在制片各阶段会用到的其它形式的动画。The Third Floor的名字出现在了多部漫威电影的演职员名单里, 比如《星球大战9:天行者崛起》和系列电影《星球大战》的其他最新片, 以及热播剧《曼达洛人》和《权力的游戏》。


The Third Floor的虚拟制作总监凯西·沙茨(Casey Schatz)认为,实时渲染的另外一个优势是,这些软件和硬件革新促进了像The Third Floor这样的工作室与电影摄影师之间的密切合作。“以往,我们这些视效制作师很早就要进组,”他称,“所以,甚至在招到摄影指导之前,有些工作就已经完成了,当摄影指导到岗的时候,他们常常觉得自己不过是在按部就班。视效组的人不喜欢这种一成不变的模式。我们都希望能在卢米埃尔兄弟开启的电影制作史上贡献自己的一份力量。”

协会会员凯莱布·德夏奈尔(Caleb Deschanel)(戴着VR眼镜)和罗伯特·莱加托(Robert Legato)(右)、Magnopus公司的虚拟制作总监A·J·许铎(A. J. Sciutto)在仿真动画片《狮子王》的片场,该片的制作使用了Unity游戏引擎。


The Third Floor的虚拟制作总监凯西·沙茨(Casey Schatz)曾为《雷神3: 诸神黄昏》、《双子杀手》和《曼达洛人》等项目制作过可视化预览,并且参与了其中大大小小的发明,比如动态控制的火焰喷射器和实时的虚拟视线。“就在几年前, 没有人会觉得游戏引擎对电影制作有用,”他称,“那时,Unreal的虚拟摄影机既没有焦距也没有片门(又称光孔),只有视场。现在,焦距、片门、景深、光圈、感光度和快门速度都可以进行设置了。Epic公司甚至在渲染生产线中加入了ACES色彩处理流程。”





“对传统电影制作的尊重和认可已经渗透到了软件当中,”沙茨称, “所以你可以说,‘我在用Panavision Primos镜头拍摄变形画面,’我们会给你一份精确的焦距菜单,这样你就不会错误地用到真实镜头组中不存在的焦距进行视效预览。”


“我目前在用维塔自己的实时引擎Gazebo渲染《阿凡达》的续集片,” 他称,“在我们到新西兰拍摄实景之前, 该片的摄影师拉塞尔·卡朋特(Russell Carpenter,ASC)就和灯光师坐下来讨论过。他们一起设定了色调、氛围、总体的主光方向以及主光与辅光的光比等等;这些内容的讨论都是用拉塞尔习惯的电影术语进行的。这样,传统电影摄影与计算机图像之间的分界线在逐渐淡化乃至消失。”的确,高分辨率的交互影像的实时渲染技术已经非常先进了——渲染后的内容像《曼达洛人》那样不需要后期调整多少就可以在荧幕上呈现。


“这就是我们的目标,”格雷格·弗莱瑟(Greig Fraser, ASC, ACS)称,“我们想要创造一个不仅可以为特效镜头提供合成的时间线、还能在相机内实时捕捉特效镜头的仿真环境,这样演员直接置身于光线正确的场景中—— 所有这些都在摄影的瞬间一气呵成。”弗莱瑟和巴里·“巴兹”·艾杜因(Barry “Baz” Idoine)合作拍摄过迪士尼和星球大战的系列片,当被问到实时引擎哪方面的进步促进了其与传统电影摄影的协同效果,沙茨谈到了它能模拟反射光—— 传统电影摄影中的一项基本元素—— 这是重大的革新,因为直到最近实时拍摄中才勉强实现这一点。

《雷神3:诸神黄昏》(Thor: Ragnarok) (2016) 导演:塔伊加·维迪提


“在视效预览部分,一名传统的电影摄影师可以看着一个画面并询问,‘如果我们把一台Kino Flo灯放置在6英尺远的地方并叠加一张反光板,会有什么效果?’而现在,我们可以又快又准地把结果呈现出来。在这些发明出现之前,电脑灯光更接近剧场灯光;你可以预设灯光以及制造阴影,但是你接下来还是得在两边摆上其他亮度较低的灯具,来模拟反射光。”


电子游戏的发展为电影制作提供了便捷的工具,因此电影摄影群体开始帮助游戏开发者们作为回馈。ASC协会会员丹·明德尔(Dan Mindel)和协会主席Kees van Oostrum参观了游戏研发公司Electronic Arts在温哥华的园区,他们探讨了电影摄影中的技术及其在EA公司项目中的应用。


“在我看来,将传统电影摄影融入到游戏当中是完全顺理成章的,”明德尔称,“我们这些习惯与摄影机、灯具和人打交道的传统电影人如果能更多地跨界到游戏领域、来分享我们的摄影知识,游戏的前景就会变得更好。如果我们这些电影摄影师更乐于向游戏设计师学习,CG特效在电影中的应用就会更加成功。”

《毒液: 致命守护者》 导演:鲁本·弗雷斯彻



沙茨在Third Floor公司的同事约翰逊·托马森(Johnson Thomasson) 是一位实时引擎的开发者,他参与的制片项目有《曼达洛人》、《毒液: 致命守护者》和《哥斯拉2:怪兽之王》,他擅长处理实景捕捉电影摄影和实时动画的交叉协作——主要是通过动态捕捉以及“虚拟摄影机会话”。

“实时动画的一大优势是让电影人有‘练手的时间’”,托马森称,“我们在制作《克里斯托弗·罗宾》时, 摄 影 指 导 马 蒂 亚 斯 ·凯 尼 瑞 泽(Matthias Koenigswieser)用了一个虚拟的摄影机装备,绑定脚本把已拍摄的动画映射出来,并记录下摄影机的动态,这样他就能反复操作练习。他可以直观感受12英寸高的小猪与4 英尺高的克里斯托弗·罗宾(用于拍摄该片同名主人公的童年场景)之间的身高差异。”


“把小猪和罗宾一起放在取景框内有很大难度, 马提亚斯( Ma- tthias)在进行虚拟摄影机会话时才意识到这一点,”托马森称,“这种技术给予他在实际拍摄之前设计构图的可能性。拍摄当天他是用一个空白画面( 又称空背景素材) 来拍摄,不过因为提前用虚拟引擎模拟过,所以他已经知道该如何取景。导演和摄影指导在走了一遍虚拟摄影机拍摄之后, 他们会有新的发现,并且在此过程之中他们不断探索、挖掘新的可能并且集思广益。”

左起:《狮子王》的导演乔恩·费儒(Jon Favreau),德夏奈尔(Deschanel)和制作设计师詹姆斯·齐兰德(James Chinlund)在体验视效预览。


“实时动画的另外一个好处是能够以实物的方式展现景深,这是过去的视效预览从来没有渲染好的一点,”托马森称,“Unreal引擎的景深摄影机模型是基于现实的摄影机制作的。所以,一位电影摄影师可以问我们的虚拟摄影机会话现在的光圈值是多少,并且能够得到一个与实体的精确视觉模型相对应的结果。按照我的经验,当摄影指导掌握了虚拟引擎的用法,他们会乐意使用它,因为景深是他们在制作前期进行交流的一个锦囊利器。

游戏引擎技术可以为电影摄影师提供在虚拟制片环境里进行视效预览的方法——此外,它还能作为电影制作媒介本身使用。有了游戏引擎技术的加持,资深电影摄影师凯莱布·德夏奈尔( Caleb Descha- nel,ASC)得以将他丰富的传统电影摄影经验用于捕捉《狮子王》中的虚拟角色和场景(只有一个镜头里的场景不是虚构的)。这得益于视效总监罗伯特·莱加托( Robert Legato, ASC) 和Magnopus公司的技术人员以及艺术家团队,他们将Unity游戏引擎与各种传统的移动摄影车、摇臂、三脚架和其他摄影机运动工具结合起来,使得德夏奈尔在进行动画交互的同时还能亲手操控虚拟摄影机。

《狮子王》(2019)导演:乔恩·费儒


“对我来说,这种拍摄方式最重要的是要有足够多的视觉细节,这样我可以像在真实片场那样做决定,”德夏奈尔称,“这些细节可以提示你如何构图、如何布光。”尽管还没有达到仿真的程度——这项工序将在伦敦的MPC公司进行——通过实时交互技术,电影人的拍摄对象富于详尽的细节,“你可以读懂它们的表情并且明白你需要的拍摄距离和画幅景别,”德夏奈尔称。


除了开发实时引擎之外,莱加托还是一名虚拟摄影组的核心成员,他称,“我们的工作实际上是动态捕捉手持斯坦尼康的操作员或者跟随移动摄影车的机械师。有了游戏引擎,一切都是在你的掌控之下实时展开的。你只用走到你认为最合适的拍摄场地就行。因为是实时的,你可以说,‘请把我的视角调低一点或者高一点,或者请给我保持机位,把24mm的镜头换成20mm。’ 你可以充分调动你的现场拍摄直觉, 毕竟你有多年的片场摄影经验,所以不需要完全诉诸理性。”

《狮子王》(2019)导演:乔恩·费儒


有了这些工具,德夏奈尔和他的组员不仅可以在虚拟摄影中捕捉动作和构图,还能选择视觉设计。“我会和我的灯光师山姆·马尼斯科(Sam Maniscalco)坐下来讨论片场的文件,”德夏奈尔回忆道,“我们有350种天空可以选择,帮助我们找对每一场戏的氛围。这很像在传统环境里拍摄,不过现在与以往相比可控性更强。在传统的片场,你不可能掌控云朵和天空,所以你需要全天候地追逐日光。这种经历太奇妙了——我真的被震撼到了。”——诺亚·卡迪尔

“对不熟悉视效主力大片的导演来说,他们第一次进入虚拟片场是一种全新的体验。但是,在没有很多压力和参与者的环境下进行视效制作、探索和体验实时交互的视效预览,是让他们熟悉虚拟制片场景的最佳方式。”——约翰逊·托马森,The Third Floor公司的实时引擎开发者



沙茨称,“我们希望,一位从来没有碰过电脑的杰出电影摄影师能够坐在一位电脑美工的旁边,用他们觉得舒服的语言——光圈f值、光圈T值、快 门速度、胶片感光度、颗粒感、反射光、漫射光——这些我们使用了上百年的传统电影摄影术语进行探讨。”


展望未来,沙茨认为,游戏引擎与实景电影摄影之间的联系会更加密切。“硬件和软件将会进一步升级,而且会让人难以分辨实景和虚拟影像,”他称,“这一切都要服务于叙事,不能有炫技的成分。视效预览协会的座右铭是‘在前期解决所有问题。’你在前期交流出越多的创造性方案,之后在片场的拍摄会越顺畅。”


沃克曼补充道,“导演想要的是产生迭代。他们希望尽早发现所有会出现的挑战,所以,如果你能快速地找到答案、理解问题并且制造下一个迭代,那就最好不过了。实时引擎就可以很快实现这一点。就像玩电子游戏那样直观。



《权力的游戏》的图片来自HBO和The Third Floor公司。《曼达洛人》的图片来自Lucasfilm公司,由Francois Duhamel,SMPSP拍摄。 Cine Tracer的图片来自Matt Workman;LED墙的图片由Mike Seymour拍摄。《狮子王》的片场图来自迪士尼,由Michael Legato拍摄。


--- 篇末预告 ---


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9月03日 19点 直播主题:影片《寄生虫》的主题呈现

9月10日 19点 直播主题:新技术环境下的“电影虚拟制片”

许斌老师:北京电影学院摄影系教授,电影导演,摄影指导。

北京市长城学者。2013年赴美国UCLA电影学院访学。北京电影学院讲授课程:《电影摄影技巧》《高级技术与技巧》


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