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1、分 类 号 密 级 U D C 编 号 武 汉 大 学工程硕士专业学位论文多媒体技术在影视行业中的应用研 究 生 姓 名：李 静指导教师姓名、职称：曾平副教授工 程 领 域 名 称：计算机技术研 究 方 向：计算机应用2015年4月The application of computer in the film and television industryBy Jing LiMay，2015郑 重 声 明本人的学位论文是在导师的指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，否则，本人愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果，特此郑重声明。学位论文作者（签
2、名）： 2015年4月摘 要多媒体技术的应用是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术，是新一代电子技术发展和竞争的焦点，多媒体技术在影视产品中的应用是影视行业发展的主导力量。当前全球多媒体技术的快速革新，信息革命正在以势如破竹之势冲击着影视行业，让影视制作进入多元化、数字化时代。影视产品特色、质量、风格等都在很大程度上受到拍摄、制作、播放等技术的限制。随着电影制作技术的发展，各类影视作品异彩纷呈，百家齐放。影视行业的整体进步，都是由影视制作技术（即多媒体技术）作为先导。本文介绍了多媒体在影视行业应用中的现状及发展趋势，阐明了多媒体技术对影视行业的影响，介绍了计算机成像技术在影视行业中的应用、计
3、算机三维动画在影视行业中的应用、计算机CG动画在 影视行业中的应用、计算机多媒体技术在影视后期制作中的作用。 关键词：多媒体技术 影视制作 计算机CG动画AbstractMultimedia technology is the fastest growing field of information technology, the most active technology, is a new generation of electronic technology development and the focus of competition，Application of multimed
4、ia technology in film and television products is the dominant force in film and television industry development.The current global rapid innovation of multimedia technology, the information revolution is thundered the potential impact of the film and television industry, let the film and television
5、production into the diversification, the digital age. Film and television product features, quality and style are largely limited to the film, the technology such as production, broadcast. With the development of film production technology, all kinds of film and television works, which is different.
6、 The overall progress of film and television industry, it is by the film and television production technology (that is, multimedia technology) as a guide. This paper introduces the present situation and development trend of computer application in film and television industry, to clarify the effect
7、of multimedia technology in film and television industry .Keywords: Multimedia technology Film and television production Computer CG animation目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 引言11.1课题研究的背景及意义11.1.1多媒体技术在影视行业中的应用研究背景11.1.2多媒体技术在影视行业中的应用研究意义21.2多媒体技术在影视行业中应用研究现状及发展趋势21.2.1多媒体技术在影视行业中应用的研究现状21.2.2多媒体技术在影视行业中
8、应用的研究发展趋势31.3本文工作4第二章 多媒体技术对影视行业的影响52.1什么是多媒体技术52.2多媒体技术对影视行业的影响52.2.1影视节目制作方面62.2.2 影视节目的编辑和剪辑方面62.2.3 影视节目的出版和发行方面6 第三章 计算机成像技术在影视特效中的应用83.1计算机成像技术的发展和回顾83.2神奇的虚拟现实技术93.3其他计算机成像技术103.4投资和工作量大11第四章 计算机三维动画在影视制作中的应用124.1三维动画的理论基础124.1.1三维动画概念124.1.2三维动画的应用领域144.1.3三维动画的特点和作用154.1.4三维动画创作的基本流程164.1.5
9、三维动画软件系统174.2三维技术在影视制作中所具有的有事和不足174.3 三维动画技术在影视制作行业存在的问题194.4影视制作中应用三维动画技术的必要性214.4.1将影视情节简单化与真实化224.4.2 提高影视作品的艺术感染力224.4.3 完成实拍不能或不宜完成的镜头234.4. 4受外部条件干扰小234.4.5 直观地传达出创意244.4.6 完成影视作品本质内容演绎244.5三维动画应用于影视制作的对受众群体的心理影响254.6三维技术在影视制作中应用案例分析29第五章 计算机CG动画在影视中的应用325.1CG动画概念325.2CG动画设计最广领域影视325.3CG动画在影视中
10、的各种应用表现形式335.4CG动画为影视带来的效益355.5CG动画在影视中的弊端与未来35第六章 计算机多媒体技术在影视后期制作中的应用376.1多媒体制作系统的工作方式376.2多媒体后期制作系统的应用和体会386.3多媒体后期制作系统的应用前景39第七章 结束语407.1内容总结407.2未来的研究工作42致 谢43I第一章引言第一章 绪论1.1课题研究的背景及意义我们生存在一个新的数字媒体时代。技术昌盛,高铁腾飞,一个“美丽的新世界”正在向我们招手。网络、团购、微博、博客、iPhone、iPad这一系列带着“技术味”的词汇开始充满了我们的生活。不夸张的说,随着旧媒体图书、报刊、广播和
11、电视的逐步被边缘化,如今的数字一代正经历着最剧烈的文化变革。新媒介会将旧媒介边缘化,在人们睹物思人、无限伤感的同时,新一代技术粉丝们则为更“酷”的媒介的出现而欣喜若狂在今天看来,数字媒体艺术的出现和繁荣可能意味着人类的艺术活动已经开始走向多元化。多媒体技术是当今信息技术领域发展最快、最活跃的技术，是新一代电子技术发展和竞争的焦点。多媒体技术融计算机、声音、文本、图像、动画、视频和通信等多种功能于一体，借助日益普及的高速信息网，可实现计算机的全球联网和信息资源共享，因此被广泛应用在咨询服务、图书、教育、通信军事、金融、医疗等诸多行业，并正潜移默化地改变着我们生活的面貌。随着电影制作技术的发展，各
12、类电影异彩纷呈，百家齐放。可见影视行业的整体进步，都是由影视制作技术作为先导。影视产品特色、质量、风格等都在很大程度上受到拍摄、制作、播放等技术的限制。随着当前全球电子电气技术的快速革新，信息革命正在以势如破竹之势冲击着影视行业，让影视制作进入多元化、数字化时代。 1.1.1多媒体技术在影视行业中的应用研究背景当我们沉浸于阿凡达特效中美轮美奂的潘多拉星球，迷失在光怪陆离的新奇世界，当我们惊艳在钢铁侠中各种机器人精彩纷呈的较量，新武器夺人眼球，当我们感叹于哈利波特中真假难辨的奇幻魔法，营造不可思议的神奇世界时，我们可曾想过电影在满足我们震撼的视觉效果的同时的背后，隐藏了多少电脑设计者的辛苦奋斗，
13、蕴含了多少计算机的功劳。 随着电影中逐渐运用计算机技术以来，一个全新的电影世界展现在人们面前，越来越多的计算机制作的图像被运用到了电影作品的制作中。其视觉效果的魅力有时已经大大超过了电影故事的本身。1.1.2计算机在影视行业中的应用研究意义色彩在电影创作中的运用起到了跨时空进行空间色彩再创作的作用。 一：计算机对于制作电影色彩方面作用 在数字特效制作过程中，尤其数字特效合成镜头中，经常需要将多源素材进行合成，多源素材之间的颜色、反差、质感等方面经常出现不匹配，因此需要对各元素进行不同程度的色彩调整，以便使合成镜头形成统一的画面风格和质感，这是数字制作中的色彩匹配。 二：计算机对于制作电影场景方
14、面作用 在影视特技的制作过程中，经常遇到如何将实景拍摄素材的相互匹配、三维制作素材与实景拍摄素材的相互匹配。因而大体上分为实景拍摄匹配和实景拍摄与虚拟背景匹配两种类型。实景拍摄匹配主要处理一些由拍摄场地光源、拍摄时间、现场大气环境等因素的影响，而造成的素材间的色彩不统一。实景拍摄与虚拟背景匹配，数字影视特效制作中，由于一些场景在现实中不存在或很难实现它，因此不得不用数字手段来创造它。因而需要将机生成的CG图像进行色彩上的统一调整，使观众看不出是由数字虚拟出来的画面。 三：计算机在制作电影跟踪技术中的作用 跟踪技术即摄影机反求技术，指将实拍中的摄影机数据解算出来，在将解算出的摄影机数据导入到三维
15、软件和后期软件中。一般的工作流程会将解算出来的数据导入到三维动画软件之中，在三维软件中在进行建模、动画等相关工作。跟踪技术处理之后，计算机获得了准确的摄像机运动信息。在第二张图中我们可以看出所有计算机生成的CG场景完美的和实拍素材结合在了一起，良好的解决了阴影、遮挡、角度和运动的信息。1.2计算机多媒体技术的研究现状及发展趋势1.2.1计算机多媒体技术的研究现状多媒体技术的概念：多媒体技术是使用计算机交互式综合技术和数字通信网络技术处理多种表示媒体（文本、图形、图像、动画、视频和音频），使多种信息建立逻辑连接，集成为一个交互式系统，完成一系列交互式操作的信息技术。它主要涉及多媒体数据处理技术（
16、交互界面设计；图像处理；音频信号处理；视频技术；压缩与编码；虚拟现实）；多媒体通信与分布式多媒体；多媒体应用等几方面。多媒体技术的特性：（1）多样性。是使计算机所能处理的范围从单一传统的数值、文字、静止图像扩展到文本、图形、图像、动画、音频和视频影像等多种信息。（2）交互性。它是多媒体技术最重要的特性之一，即与用户能有人机对话交互作用，用户可以操纵和控制多媒体信息，能自由获取和使用信息，借助这种人机对话方式沟通和学习，从而达到解决实际问题的作用。（3）集成性。是使计算机能以多种不同的信息形式综合的表现某个内容。多媒体技术是建立在数字处理的基础上，而将文字、声音、图形、图像、动画、音频和视频等多
17、种媒体集于一体的应用，具有多种技术的系统集成性，基本上包含了当今计算机领域内最新的软、硬件技术。多媒体技术现状：（1）数据压缩、图像处理方面的应用多媒体计算机技术是面向三维图形、环绕立体声、彩色和全屏幕运动画面的处理技术。而数字计算机面临的是数值、文字、语言、音乐、图形、图像、动画视频等多种多媒体的问题，它承载着由模拟量转化成数字量信息的吞吐、存储和运输。随着网络、有线、无限通信系统的迅猛发展，交互式计算机和交互性电视技术的普片应用，以及视频、音频数据综合服务等应用的发展趋势，对计算机多媒体数据压缩编码、解码技术及其遵循的标准提出更多更高的要求。（2）视频、音频信息的处理应用在多媒体技术当中，
18、存储声音信息的文件格式主要有：WAV、VOC、MIDI、AIF、SON及RMI文件。数据压缩技术为图像、视频和音频信号的压缩，文件存储和分布式利用，提高通信干线和传输效率等应用提供了一个行之有效的办法，同时使计算机实时处理音频、视频信息，以保证播放出高质量的视频、音频节目成为可能。（3）网络应用随着国际互联网的普及，计算机正经历一场网络化的革命。在这场革命中，传统多媒体手段却由于其大传输量的特点而与当今网络传输环境发生了矛盾，所以应该致力于慢速的网络传输的条件下实现多媒体技术。通过以下途径实现：减小流媒体文件的体积：在网络环境下实现多媒体技术，重要的一个前提就是能在使用者能够接受的品质下，将庞
19、大的多媒体信息进行最大程度的减小。使它在慢速的网络中传输势必要减少信息的传输量，既要进行大比例的压缩。然而必须注意的是，这种压缩方法是以牺牲多媒体信息的品质作为代价，很难奢望这种方法制作出来的多媒体信息能达到传统的多媒体视觉和听觉。信息流传输：除了减小多媒体文件的体积外，在网络中的多媒体还有一个特点就是支持“流”传输方式。所谓“流”是一种数据的传输方式，使用这种方式，信息的接受者在没有接收到完整的信息就能处理那些已收到的信息。这种一边接受一边处理的方式，很好的解决了多媒体在网络上传输的问题。1.2.2计算机多媒体技术的发展趋势世界正迈向数字化、网络化、全球一体化的信息时代。信息技术将生偷渗透到
20、人类社会的方方面面，其中网络技术和多媒体技术是促进信息社会全面发展的关键技术。在以Internet为代表的通信网上提供的多种多媒体业务会给信息社会带来深远影响，同时将多台异地互联的多媒体计算机协同工作，更好的实现信息共享，提高工作效率，这种协同工作环境代表了多媒体应用的发展趋势。（一）多媒体的网络发展趋势多媒体技术的发展使多媒体计算机将形成更完善的计算机支撑的协同工作环境，消除了空间距离的障碍，也消除了时间距离的障碍，为人类提供更完善的信息服务。交互的、动态的多媒体技术能够在网络环境创建出更加生动逼真的二维与三维场景。多媒体交互技术的发展，使多媒体技术在模式识别、全息图像、自然语言理解和新的传
21、感技术等基础上，利用人的多种感觉通道和动作通道，通过数据手套和跟踪手语信息，提取特定人的面部特征，合成面部动作和表情，以并行和非常精确的方式与计算机系统进行交互。可以提高人机交互的自然醒和高效性，实现以三维的逼真输出为标志的虚拟现实。（二）多媒体技术的部件化、智能化和嵌入化发展趋势目前多媒体计算机硬件体系结构，多媒体计算机的视频音频接口软件不断改进，尤其采用了体系结构设计和软件、算法相结合的方案，是多媒体计算机的性能指标进一步提高，但要满足多媒体的网络化环境的要求，还需要对软件作进一步的开发和研究，使其具有更高的部件化和智能化。嵌入式多媒体系统可应用在人们生活与工作的各个方面，在工业控制和商业
22、管理领域，还在医疗类电子设备，多媒体手机，掌上电脑，手载导航器，娱乐等领域。1.3 本文工作本文介绍了多媒体技术在影视行业应用中的现状及发展趋势，说明了多媒体技术对影视行业的影响，介绍了计算机成像技术在影视行业中的应用、计算机三维动画在影视行业中的应用、计算机CG动画在 影视行业中的应用、计算机多媒体技术在影视后期制作中的作用。 - 40 -第二章 多媒体技术对影视行业的影响第二章多媒体技术对影视行业的影响多媒体技术的发展对于影视技术带来了巨大的影响计算机多媒体的飞速发展在影视节El的制作方面、影视节目的编辑和剪辑方面、影视节目的出版、发行和传输等方面所带来的影响利用计算机多媒体动画技术和数字
23、式帧合技术不但可以很容易地制作更富有创造性的影视节目，而且也改变了导演和技术人员的工作方式，同时由于信息高速公路的飞速发展给影视节目的发行和传播带来了天翻地覆的变化。2.1什么是多媒体技术多媒体技术(MuItimedium Technology)兴起于80年代末期。是近年来计算机领域中最热门的技术之一。多媒体技术就是一种能够对多种媒体信息进行综合处理的技术，是指以数字化为基础，能够对多种媒体信息进行采集、编码、存储、处理和表现使之成为有逻辑联系的整体，并具有交互性的技术。多媒体技术是指将数字、文字、声音、图形、图像、动画、视频、通信等多项技术于一体，并与先进的计算机通信和广播电视技术相结合，采
24、用计算机的数字记录和传输传送方式，对各种媒体进行处理，形成一个可组织、存储、操纵和控制多媒体信息的集成环境和交互系统的技术。由于计算机技术、数字技术、数据压缩编码技术、光盘存储技术、以及数据通信和计算机网络技术的飞速发展，使得计算机多媒体技术逐渐成熟，利用计算机多媒体动画技术和数字式帧合技术不但可以很容易地更富有创造性的影视节目而且也改变了导演和技术人员的工作方式。同时由于信息高速公路的飞速发展给影视节目的发行和传播带来了天翻地覆的变化。2.2多媒体技术对影视的影响多媒体技术的发展对于影视技术带来了巨大的影响特别是信息高速公路的实现以后。各发达国家的通信和广播公司，纷纷合作或单独开展各项新业务
25、的试验他们通过电话线、有线电视网、卫星等手段同各个家庭连接成网，提供试验性的视频点播、电子游戏、电子购物、远距离诊病、远距离教学等业务行业间的界限也在打破，有线电视网，除了运行现有的广播电视节目外，还可以运行上述的各项业务，而且还可以运行电话和传真等原本是邮电部门的业务，现在已经开发出通过有线电视网实现话音交换等通信功能的技术所有这些无疑将对广播、电影和电视技术带来巨大的变化广播和电视的数字化将更加速发展，计算机的应用将渗透到影视技术的各个方面，多媒体技术将使影视节目更加生动、诱人，并富有创造性。2.2.1在影视节目制作方面由于计算机技术和多媒体技术的发展，给影视节目的制作带来了许许多多的变化
26、。早在1987年广电部信息资料中心就同中央电视台少儿部一起，使用自己开发的系统，制作了“十龙贺春”二维动画片，证实了利用计算机制作动画片可以大大提高工作效率和图像质量。由于计算机图形学和计算机硬件、软件的发展，现在通过各种造型方法和光线跟踪法重现光照、对物体表面进行明暗处理、透明处理、加阴影和纹理匹配等处理，可以产生出非常逼真的三维动画，甚至可以制作出人头面部表情变化的动作。可以通过计算机产生各种场景，还可以创作出现实中并不存在的各种形象和景物。计算机制作的动画和场景通过电子编辑可以和实拍镜头结合的无衣无缝，因而制作出具有高度艺术性的节目。2.2.2在影视节目的编辑和剪辑方面从80年代开始，已
27、逐渐用非线性编辑来取代普通的线性编辑这是利用计算机识码技术，从多条磁带或光盘的图像片断编辑母带的技术。计算机先记下各个编辑点，然后就可以一气呵成地自动进行编辑这种非线性编辑虽然用了计算机，但图像本身并没有数字化。随着数字电视技术的发展，使用CCIR601标准，就可以实现一帧图像肉的多层视频合成。因为图像本身都是数字信号，所以可以很容易地从多个信号厅研l：主芏f!士I源，包括计算机产生的动画或场景一次合成所希望的效果。在电影方面也是如此，以前只有一个负片，因而只能进行有限的处理，而且手续复杂。现在利用数字技术，可以很容易堤坝摄影机拍摄的镜头和计算机产生的图像组合在一起，而且操作也较简单。例如，在
28、后期制作中就将所拍负片数字化，可以在非线性系统对影片编辑时使用。也可以用数字技术同其他效果合成后，作为一种数字式的B卷使用。若像素为4000B,寸，所得图像质量比负片间洗印或正片间洗印所得要好。由于是数字式图像，进行复制时也不会出现图像质量下降的问题，这样的数字式处理，可以说很难区分哪些是节目制作，哪些属于后期制作，这样制作的片子，很难区分哪些是实拍的镜头，哪些是后期处理另加的效果。由于计算机可以实时产生和编辑场景与图像，也影Dr轾,J导演和技术人员的工作方式，以前是导演B2EJ作意图告诉技术人员，由技术人员去实现效果。但往往不能完全实现导演的意图现在他们可以坐在一起，边讨论、边创作，两者的工
29、作也互相渗透，从而创作出非常出色的产品。2.2.3在影视节目的出版和发行传输方面近年来。电视领域也发生了一系列的变化，在电视节目的制作设备方面已有很大一部分实现了数字处理：在电视节目的储存设备方面也出现了许多数字设备，包括人们最熟悉的VCD等：在节目的传输方面。我们从卫星上已可以接收到多套数字压缩编码的节目。信息高速公路建成后，传输能力达到每秒几十亿的传输速度，可以向用户传送大量的节目。这些节目的制作过程都是先把现有的节目数字化。随着数字化电视的开通和运作，现在已经开始逐步地制作数字化节目，制作效率高，操作比较容易，制作出来的节目丰富多彩而且具有交互性。第三章 计算机成像技术在影视特效中的应用
30、第三章 计算机在影视特效中的成像技术计算机成像技术(CGI，Computer-GeneratedImaging)是一门新兴的学科，集先进的计算机技术、传感与测量技术、仿真技术、微电子技术于一体。通常，用户通过三维立体眼镜、显示头盔或传感手套等装备，可以在计算机生成的虚拟世界中实时漫游，并通过视、听、触等直观感知“沉浸”于模拟环境中，好像就在那个世界中一样。计算机成像技术使电影电视特技获得了空前的发展，电影中虚拟的场景与真实的现实之间已经没有差别。3.1计算机成像技术的发展和回顾电影特技的本质，说到底是一种“以假乱真”的艺术。在影片生产过程中，摄制组常会碰到某些在现实时空中难以再现的场景，这就需
31、要采用特技 手段在银幕上玩弄障眼法，将不可能拍到的画面变为可能。在20世纪50年代，CGI最初被高等学府和政府研究中心用做成像工具。当时，计算机成像主要是以矢量处理为基础，涉及到大量代码。这一时期值得一提的计算机动画电影是1975年出品的法国电影La Faim)，这部电影被视为世界上第一部完全由计算机生成的动画电影。当时，尽管计算机技术已经在某种程度上可以用来制作特技效果，但却没有广泛用于制作活动画面。直到1976年，人们才利用计算机生成的三维图像来复制演员彼得方达(Peter Fonda)的头部。乔治卢卡斯与另一名动作控制和计算机成像先驱约翰惠特尼(John Whitney)合作推出的星球大
32、战是迄今为止最成功的电影之一。在该片中，构成宇宙飞船、行星和激光脉冲等场景的许多要素都是用计算机生成的。由于该片采用光合成技术将各要素组合在一起，因此在进行电影拷贝时，综述画面质量不可避免地要受到损失。苹果公司Macintosh个人计算机及其MacDraw、MacPaint等图形图像处理软件的问世，使消费者市场走向数字化。各种新型数字设备的出现，包括SGI公司在1989年推出的IRIS 3130工作站，则推动了计算机成像的商业化进程。与此同时，第三方公司开始为这些新型计算平台开发图像处理专用软件。用于Macintosh计算机的二维图形设计和图像处理软件Photoshop应运而生，而高端市场上的
33、三维动画软件则有1987年推出的Wavefront、1984年问世Intelligent Light和Alias 10版等。20世纪80年代中期至90年代早期，计算机技术飞速发展，各种惊人的突破纷纷涌现。罗伯特亚伯联合公司、迈吉(Magi)和数字摄制(Digital Productions)等公司相继制作出一批逼真的计算机图像，为CGI应用奠定了坚实的基础。20世纪80年代，娱乐界也发生了重大变化，一些电影纷纷采用CGI技术，像特隆、星际旅行1I、最后的星际战士和年轻的夏洛克福尔摩斯等片中的画面令观众仿佛置身逼真的未来世界，获得观众的一致好评。而乔治卢卡斯的ILM公司则在詹姆斯卡梅隆1989年
34、出品的深渊一片中创造了水中伪足，在终结者2：判决日中创造了活生生的机器人T一1000，使计算机成像技术迈上了一个新台阶。1993年，ILM公司打破了计算机成像的原有概念，创造出当时风行世界电影舞台的侏罗纪公园，片中由计算机生成的恐龙倾倒了无数观众。3.2神奇的虚拟现实技术虚拟现实(Virtual Reality)是计算机成像的最新技术。它打破了以往平面的框框，对视觉印象的万方数据影视技术影响远胜于平面。英国广播公司(BBC)在2004年3月的欧洲首届视觉媒体产品大会上，隆重推出新的特效系统成品“折纸”。以前，真人出演动画片时，看起来只要对着空气比比划划就行了，其实非常麻烦，只能在后期制作中，事
35、先录制好的场景来替换掉背景。这种技术有很严重的缺陷。首先，演员看不到自己是在一个什么样的环境中，比如左边是不是有棵树，所以要和事先录制好的画面或者动画人物互动(握一下小松鼠的手)是非常难的。另外，摄影机的角度要确保刚刚合适，否则演员与事先录制好的场景不吻合，就白忙了。更糟的是，导演没法直接看到结果，只能录好后再看演员的动作是否和动画场景正好合拍。“折纸”系统就把这些规则彻底颠覆了。所有的动作都在一个电脑生成的虚拟场景里发生。在BBC的工作室里，12台摄像机监控着“表演空间”，数据用来生成演员的虚拟三维模型。有了这个模型，电脑就能把演员放到虚拟场景的合适位置。然后，整个虚拟场景，包括动画人物，被
36、投射到墙上和地板上，演员于是身临其境。如果侏罗纪公园就是以这样的方式再拍续集，演员不仅能现场看到电脑生成的恐龙，甚至推小恐龙一下，小恐龙还会后退。这是因为有个监测软件，一旦监测到演员的手“碰”到了虚拟的人或物，就会让虚拟形象后退。效果非常真实。另外在电脑屏幕上，导演能马上看到结果。如果在世界两端各有一个这样的工作室，两个相隔万里的演员就可以在同一个虚拟场景里演戏，就如同身处同一个摄影棚。美国加利福尼亚大学的彼得拉斯法洛索斯开发了初级阶段的虚拟现实技术，他的虚拟演员只是一具三维的骷髅，但它可以穿上衣服，变成影片里的任何一个角色。这具骷髅由一组被称为“控制者”的电脑程序控制。每个“控制者”都有一组
37、虚拟感应器，在虚拟世界里时刻监测各种变量，能根据周围环境的重力、摩擦力和其他物品的撞击，决定虚拟人的下一个动作，或跑或跳。每类动作，如跑和跳，都由不同的“控制者”管着。法洛索斯和同事们还另外开发出了一种程序，综述让所有的“控制者”协调工作。举例来说，虚拟人物跑步时绊了一下，失去平衡后，管跑步的“控制者”就把动作移交给管俯冲和下落的“控制者”，于是虚拟人就摔倒了。虚拟人甚至和我们一样有本能反应，如倒下时会张开双手保护自己。这么一来，虚拟人的动作当然非常自然。法洛索斯说，假以时日，他的小人会使替身演员通通失业。这些虚拟人可以毫无困难地按照导演的要求，表演一系列高难度的动作，而且导演可以很放心地让它
38、们去做真人做不到的动作，如从高楼附下，一直摔到地上，根本不用担心有人因此受伤或摔断脖子。根据梁羽生原著改编而成的大型武侠电视剧萍踪侠影运用目前世界最先进的三维后期软件MAYA来制作其中大部分的影视特效。该软件功能强大，电影指环王、黑客帝国系列等等影片中的炫目的三维特效都是来自于它。制作人员使用其内嵌的最新流体技术来体现高手过招时掌力、拳劲引起得气流波动效果，比用传统软件传统方法实现的效果要更加震撼，更加动人心魄。在萍踪侠影MAYA中的三维角色很多，像蛇窟的蛇、火乌龟、缠人的水草等，都是三维制作出来的角色，在影片中他们惟妙惟肖的表演其实都来自后期一个动作一个动作的调整，使之能和实际拍摄的人物及环
39、境完美的配合起来。萍踪侠影中使用了大量的拟现实技术，合成了许多根本不存在的背景，其中光是沙漠背景的戏份就有三十多分钟，这在内地电视剧中是绝无仅有的。这些镜头都是由演员在蓝背景里拍摄完之后，用电脑后期去合成周围的环境。3.3其他计算机成像技术动作捕获是一种将演员的真实表演进行三维制作的计算机技术。动作捕获的数据可广泛用于军事、医疗、法律、体育以及画面特技和电子游戏中的动画表演。捕获演员动作的传感器系统可以是光系统、电磁系统，某些情况下甚至可以是电动机械系统。印度的第五媒体公司(PentaMedia)在推出的计算机动画电影狮子王：迷雾谷的那一边中大量运用了这种技术。摄影机虚拟移动是另外一种电影摄影
40、技术，它可以从不同位置同时捕获同一个画面，并按顺序播放。这种技术的特点是能完整地同时记录静止画面。黑客帝国一片就利用了更先进的类似技术，制作出绝妙的特技、人工合成背景和几组完全由电脑生成的情节，在影片上演的第一周就赢得了3750万美元的票房收入。数字合成是科幻电影中应用最多、最富有成效的技术，它可以无缝合成数百甚至数千种场景，制作出精彩绝伦的情节。利用该技术，可以制作出像星球大战前传：幽灵威胁中赛车飞奔时背后的数字化人群，也可以像阿甘正传外科手术似地改造一个人，或者彻头彻尾地制作出虚拟的环境。变形(Morphing)是二维和三维电脑动画中十分流行的一种特技，它可以从一个画面逐渐过渡到另外任意一
41、个画面。在迈克尔杰克逊的音乐电视黑与白及施瓦辛格出演的魔鬼终结者(续集)中，这种技术被熟练地应用于拍摄的真实画面。目前，有许多应用软件都可以实现上述这些图像处理功能。特效(Side Effects)公司开发的动画制作软件就属于该类软件，并且适用于多种操作系统。小心逻辑公司(Discreet Logic)的Inferno也是深受欢迎的高端产品。此外还有Maya和Softimage。3.4投资和工作量很大数字动画电影的一小时就可能占据1000GB或者更多的数据容量，而其中的每一帧都必须可以随时调用、处理。为了完成这些海量的数据处理工作，综述电影公司必须配备性能良好的网络、存储设备以及数据库系统。数
42、字成像所需的处理、存储与服务器资源相当大。比如，在皮克萨动画制作公司推出的怪兽公司一片中，“Sully”这个角色的毛发就超过了230万根，这些毛发需要单独的高级计算机进行处理。这项繁杂的工作的每一帧可能要花费80分钟来处理。2003年好莱坞将花大约5亿美元在数据存储技术上，而据专门跟踪娱乐行业数据存储的TomCoughlin调查公可的数据显示，这一费用每年将增加70。Tom Coughlin公司预计，到2006年，电影公司、电视与录像片生产公司以及分销机构每年所需数据存储的大小为740(petabytes)。IBM是一直瞄准这块市场的几家公司之一，它正在采用Lawrence Livermore
43、国家实验室的超级计算机技术来研制存储服务器快速访问系统，这种系统可以满足许多人同时访问高清晰电影文件的需求。同时，IBM也将基于Linux的技术作为数据存储与处理廉价、快速与开放的替代物。目前为止，仅有一小部分公司采用了这种系统，比如“Threshold数字研究实验室”等。Threshold实验室的需求和其它数字动画或者工作室差不多，它们需要将分散在不同地区的漫画师联系起来进行工作。这些公司使用IBM的服务器、数据库与内容管理工具让艺术家来交换工作文件。而Threshold的反馈又可帮助IBM完善这套系统，未来更是有可能被运用于其它领域。第四章 计算机三维动画在影视中的应用第四章 计算机三维动
44、画在影视制作中的应用随着电影制作技术的发展，各类电影异彩纷呈，百家齐放。可见影视行业的整体进步，都是由影视制作技术作为先导。影视产品特色、质量、风格等都在很大程度上受到拍摄、制作、播放等技术的限制。随着当前全球电子电气技术的快速革新，信息革命正在以势如破竹之势冲击着影视行业，让影视制作进入多元化、数字化时代。数字技术的迅猛发展，使得我国三维动画产业近些年呈现较快的发展势头，三维动画技术在各个行业中得到了广泛的应用。强大的三维软件3D MAX、MAYA等，制作出大量具有超强视觉冲击效果的三维动画作品，充斥着受众的视野，三维动画在不知不觉中成为视觉传达的重要组成部分。三维动画是使幻想结构以奇妙形态
45、出现的一种工具，由于它独特的优越性，广泛的被人们所青睐，并被大量的应用于影视制作的各个环节和内容中。在三维动画中，作者的想象力以及创作欲望可以毫不拘束的自由发挥，不受外界条件的阻饶，从而在技术上为影像制作开创了新纪元。从数字时代的影视制作特点入手，阐述了电脑动画的含义、特点、作用、制作流程、制作工具及应用领域，并对当前我国三维动画技术在影视制作领域的应用现状进行了分析，最后通过分析三维特效动画在影视作品中应用的必要性和效果，探讨了三维数字技术在影视制作中的应用和延伸，以及如何影响着影视制作的模式和发展趋势。4.1三维动画的理论基础4.1.1三维动画的概念电脑动画是使用电脑产生图像运动的技术。早
46、期，电脑曾用于自动控制动画机械设备，减轻了入工调整摄影机位置和校正动画摄制台的劳动强度。动画师给每个镜头输入一大堆指令，包括摄影机的高度、摄制台的x，y坐标值等，也包括渐显、渐隐、推拉、摇移等参数。电脑自动计算拍摄各帧的参数，并控制各个部件协调动作，我们称这样的动画处理技术为“运动控制动画”，电脑可以灵活、准确控制镜头和控制台的运动，从而产生各种摄影的特技效果。随着电脑图形技术的迅速发展，电脑在动画中的应用也不断扩大，电脑动画的内涵也在不断扩大。电脑动画发展到今天，主要分为两个阶段(或分为两大类)，这就是“计算机辅助动画”compute-assisted animation)和“计算机生成动画
47、”(computer-generated -animation)。前者也叫“二维动画”，后者也叫“三维动画”。电脑动画按生成的速度又分为逐帧(frame-by-frame)动画和实时(real-time)动画。在电子计算机介入动画制作以前，动画的制作通常是由手绘和摄像机共同完成。首先制作出大量的静态图像，这些图像显示的是特定运动中的各种空间位置及造型，并反映与之相关联的周围环境，这些图像的顺序又是相对固定的，它体现了物体在空间运动中的微小变化，然后快速有序的播放这些图像，使之看起来是光滑流畅的动作。从某种意义上讲，电影、电视都属于这一类型，只不过它们是利用摄像机拍摄的一连串的真实的人物场景图像，而动画片中的一连串图像，最初都是人们用手一
