数字时代的电影技术与艺术

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一、电影数字化与数字电影

数字化的含义是指将一切以其它模拟形式存在的信息转化成数字信息，这里的数字即是指由0、1组成的二进制数字。为什么要进行这个转化工作呢？因为我们要用计算机来处理，计算机的处理工作有着巨大的优点，但它只能处理数字化了的信息。而以往的信息都是以模拟的形式存在的，必须转化成数字信息。我们将这个转化过程称之为数字化的过程。它不仅指电影电视所包含的模拟视听信息的转换，也包括其它领域中模拟信息的转换。数字化强调的是这个转换过程。因为我们正处在模拟与数字信息并存的时期，在过渡阶段就需要这个转化过程。当未来我们所获得的信息全部以数字形式存在以后，数字化的工作就完成了。

电影数字化的核心是将以胶片为载体记录的影像转换成数字信号在计算机中进行处理，在数字化的环境中完成电影的前、后期制作，再转化成胶片放映或用数字电影放映机放映。

电影数字化在目前来说主要指电影制作数字化，即计算机技术对包括前期创作、实际拍摄乃至后期制作在内的完整的工艺过程的全面介入。比如，在前期创作中通过计算机辅助系统，对未来影片的场景、情节、画面等进行模拟设计及效果预演，以便找出最佳的叙事技巧和创造视觉冲击力的方案；又比如，在实际拍摄中通过计算机控制技术，完成某些用传统方法无法完成的拍摄；再比如，在后期制作中用计算机对影像和声音进行加工处理，把实拍素材和计算机图像合成，乃至在计算机上自由方便地编辑影片。

电影数字化过程中仍需大量采用许多传统的制作工艺，因为电影所用的载体依然是胶片，这是它最本质的特征。在那些数字技术处理过的画面中，不仅输入的仍是实拍的胶片影像，就是经过复杂处理合成后的数字图像，在输出端仍需记录在胶片上，最终必须还原为胶片影像。这其间经过了一个转换的过程，而这种转换过程是非常耗时耗力的，它在某种程度上限制了数字技术的发挥。那么，是否能取消这个环节呢？能否从电影拍摄伊始就采用数字信号呢？这就是数字电影的由来。

电影数字化是对传统手法、技巧与工艺的一种促进，而数字电影则是一场革命。相对于传统的以胶片为载体的电影来说，它最关键的进步是将胶片为载体、以拷贝为发行方式的传统电影改变成以数字文件形式发行或通过网络、卫星直接传送到影院、家庭等终端用户，让全球各地的观众在同一时间看到同一部电影。

数字电影从完整的意义上说，是指电影从制作工艺、制作方式到发行及播映方式的全面数字化，即从前期拍摄到后期制作乃至放映诸环节全部实现数字化。从严格的定义上说数字电影是以数字技术和设备摄制、存储，并通过卫星、光纤、磁盘、光盘等物理载体传送，将数字信号还原成符合电影技术标准的影像与声音，放映在银幕上的影视作品。

数字电影包括三个重要的环节：即数字制作、数字传输和数字放映。

数字制作--指电影的前后期制作全部采用数字设备来完成。采用高清晰度数字摄像机完成画面的拍摄，将获得的数字视音频信息在数字非线性剪辑和后期制作系统中完成电影的剪辑、配音、动效、合成等工作，获得一个数字视音频文件。

采用数字高清晰度摄像机直接获得数字视听文件的方式是一个方面。另一方面，完全采用计算机生成的无胶片数字电影也是一种重要形式。如迪斯尼与皮克萨公司联合摄制的《玩具总动员》及续集，开创了数字电影的全新形式。在其后又不断有由计算机生成制作的影片问世，如《恐龙》，《最终幻想》等。

数字传输与放映——电影由版权所有者将数字电影文件通过卫星、光缆网络直接以数据流的形式传输到影院，或由光盘、磁盘或磁带这样的物理载体直接传送或发行到影院，影院则通过装备了一块压缩了数百万个微型镜片的高亮度、高清晰度、高反差的数字电影放映机来放映到银幕上。

由卫星和网络传输是效率最高的传输方式，它是依托宽带数字存储、传输技术来实现的。但是在目前来说它的成本较高，因此目前还主要以光盘的形式进行传输。数字化的进程将带来电影制作、发行、保存等全过程的科技革命。1999年3月10日，在美国举行了一次演示会，数以千计的美国观众观看了数字电影的现场放映。演示会上数字电影和传统电影同时对比放映，抛弃了传统的电影胶片和放映机的数字电影在画面素质和音响效果方面都超过了传统电影。电影和影院的数字化进展正在加快，电影将直接通过数字网络媒体得以传播，数字放映走向更广泛的电影观众的时代已经到来。截至2002年底，全世界已有100多家数字影院。其中国内13家。

综上所述，今天我们谈论电影数字化时，其所指已不仅仅是那个我们熟悉的概念——狭义的“电脑特技”概念。它在目前指的是一个过程，随着数字技术对电影制作的介入，将来我们在谈到电影时已经不必特指它是否是数字的，这是一个新的电影时代。

需要指出的是有关数字电影的概念现在有些混淆，许多冠以数字电影（或如港台称谓的数码电影）之名的作品实际上多是由独立电影制作人用DV格式的数字摄像机（如SONYPD—150）拍摄的独立电影，虽然它也是通过数字方式拍摄与剪辑的，但它采用的DV格式是采用5：1的压缩比，质量与真正意义上的数字电影是无法相比的。数字电影比胶片电影具有如下优点：

画面清晰、稳定、无磨损、放映场次无限制。以往人们在比较数字电影与胶片电影的优劣之处时所持的最主要观点就是胶片电影的分辨率高于数字电影。其实这只是看到了问题的一个方面。的确从画面的素材源来看，胶片摄影机所拍摄画面的分辨率固然很高，可达3000多线，但这只是拍摄底片的质量，在经过了洗印、套底、剪辑、拷贝等一系列工序以后，电影院得到的发行拷贝的质量已经大大降低了，更何况因为电影放映机是机械接触式的，每一次放映都会划损胶片，一部拷贝的放映场次是有限度的。另外，电影每秒24格画面是靠放映光孔两次曝光来实现48格/秒的放映速率的，机械快门的构造影响了它放映画面的平滑程度。

而由数字高清晰度摄像机拍摄的画面则不同。虽然在前期拍摄中所获得的第一版的质量不如胶片摄影机，如分辨率只有1920×1080。但是画面因为是以数字形式存在的，在后期的剪辑制作过程中是无损失的，再加上用高亮度的数字电影放映机来放映，它所获得的画面清晰度不逊色于电影胶片放映的效果。数字放映没有机械磨损，可以无限次地放映。另外，数字电影的色彩也比以前丰富，饱和度高了许多，对比度范围也加大（这两点也是以前争辩电影胶片优于数字电影的主要论据）。放映时更不存在抖动的问题，画面平滑流畅。

降低后期制作成本、适合特技处理。以往要对画面进行特技处理的话，必须将胶片转换成数字形式。工序复杂，耗资巨大，也降低了图像质量。而数字电影直接以文件的形式存在，非常适合在数字后期制作系统中完成一系列制作。

节省拷贝的洗印、存储、运输费用。由于数字电影是以数据流的形式存在的，不像电影胶片拷贝那样占用大量的空间进行储运，节省了发行费用。当然现在租用卫星线路和网络投资也不菲，但随着数字电影的普及，这部分的成本会越来越少。杜绝化学污染、有利于环保。当今世界各个领域都非常重视环保，以前电影的洗印工业是化学污染的大户，每年都要耗巨资来进行环保。而数字电影则彻底摆脱了这个束缚。发行速度快、发行方式多样。如果采用卫星或网络的话，可以使全世界的观众同时观看同一部影片，这是一点对多点的发行方式。也可以点对点的方式，指定发行给某个电影院。减轻放映强度。多年来电影的放映中承载了过多的体力劳动，放映人员的工作环境较差，机械劳动强度较大。数字电影的放映只需轻点鼠标即可实现放映工作，一切由计算机控制。拓展影院的使用领域。由于由高亮度、高清晰度的画面投射设备，电影院不仅可以用来放映电影，也可以用来进行现场转播，以及其它娱乐活动。

有利于版权保护和影院收入稳定。多年来困扰电影发行商的一个严重问题就是电影版权的问题。尤其是在数字时代，影片可以无损失地复制的能力给版权保护带来了严重威胁，盗版DVD、VCD的猖獗使电影出版商蒙受了巨大损失。而采用数字电影放映手段，片源从一开始就掌握在发行商手中，各影院只能播放数字电影的数据流，影院本身不能复制，即使使用光盘发行的话数字加密技术也能给防止盗版加上一道强有力的安全锁。另外发行场次也可以由片商来控制，影院无法偷漏瞒报票房。

二、编织“真实的谎言”——数字化电影制片术

数字化电影制片（DigitalFilmmaking）通常指把计算机和数字技术与传统的电影艺术创作和制作工艺相结合而逐渐发展起来并已日趋成熟的现代电影制片过程。数字化电影制片肇始于80年代，兴盛在90年代。在电影发展史上没有哪项技术像数字技术这样如此迅速地普及到电影制作的各个领域和各个阶段。在当今的电影制作领域中，数字技术不只是运用到电影制作的单一环节中，更重要的是它从节目的前期准备开始就广泛参与，直到完成节目制作的全过程，可以说数字技术几乎贯穿于电影制作的每一个方面和过程中。下面我们以电影制作的整个工艺流程来说明。

1．数字化的前期准备

一部电影、一部电视片在拍摄之前，需要进行大量的前期准备工作，前期准备工作的好坏，在很大程度上直接影响到作品的成败，数字技术的应用给前期准备工作带来了极大的便利。包括剧本的写作、制片预算计划、制作时间表的产生都可以由计算机完成。剧本写作和文字处理程序有效地帮助作家形成和修改剧本。制片人员运用计算机软件制作拍摄计划和编制预算，利用专门的软件可以直观地列出电影或电视剧本的每一场景中需要的设备和人员。并且可以计算出每一个项目的成本，很快地得到总的预算，同时产生一个完整的制作时间表。

形象化预审视是前期准备中的主要环节。在电影摄制过程中，形象化预审视方法为电影制作人员提供了直观的手段，最大限度地减少未知因素，使制作人员心中更加有数。

在数字化电影制片过程里，形象化预审视主要是在前期准备过程中，即在主要的拍摄工作开始之前或者在摄制过程中，用计算机及相应软件，根据制作人员的创意和想象，用模拟图像的方式制作出的模拟片段，它可以帮助导演在一个活动的三维时空中完成过去通过平面的、连环画似的“故事板”完成的绘制拍摄蓝图的工作。在一个三维的动态环境中，导演、演员、摄影师在开拍之前就能预先了解一下影片的节奏如何，摄影上要注意什么，摄影机该如何运动、灯光该如何设置，某个场景设计方案的视觉效果如何，等等，使他们得以方便地完成并审视自己的创意和设计。而且随着技术的继续发展，形象化预审视阶段的工作可以做得愈来愈细致、完善、全面、动态、立体和逼真，有的形象化预审视甚至一直贯穿于整个摄制阶段。

形象化预审视包括很多方面的内容，例如：布景建造、照明设计、角色挑选、服装、化妆、外景采制、找道具、情节示图、摄影机位置和运动等许多方面。包括了人、物、时间、空间、运动以及互动关系等等。目前形象化预审视已经被越来越多的电影导演所采用，用它可以设计出完美的视觉效果，同时还提高了摄制效率。

2．数字化的现场制作

前期准备完成后，现场的实地拍摄是重要一环，它为电影制作提供了后期制作所用的素材。从宏观上来说，计算机在电影制作中有两个功能：即控制和处理功能。在现场的制作中主要以控制功能为主。能控制什么呢？具体来说它可以控制直接和间接获取画面的装置。如可以精确地控制摄影机来摄取画面，能够控制灯光照明装置布设灯光，控制拍摄中所用的道具完成导演所规定的动作，控制虚拟角色采集动作数据。在今天，许多拍摄用的机械设备都可以用计算机来遥控操纵，从而减轻了实际拍摄过程中的难度和危险，增强了拍摄结果的准确性和精密度。

计算机在实际拍摄中的应用主要体现在计算机对摄影机的控制和操纵上，用带有电脑控制装置的摄像机来拍摄画面。尽管这种方式并不是主流的摄制手段，但是它得到了越来越多的电影制作人的青睐，其原因是它所具有的优势：

一方面用它来完成那些用传统方法无法完成的拍摄，可以拍摄到高难度的镜头，或者在惊险场景中摄影师无法到达的位置拍摄，这时用计算机控制摄影机运动便成为非常有效的选择。

另一方面可以用于复杂的场景合成。用计算机控制摄影机进行的多个自由度的运动和操作，可以精确按照指令而动作。由于可以精确重复原有动作，因此能够用多重曝光合成复杂的特技画面。虽然许多效果可以靠在后期制作中应用计算机软件直接处理画面来完成，但是在做画面合成时，比如把计算机生成的画面和实拍的部分合成时，尤其是二者画面内的人物之间或人与物之间要有严格的互动关系时，需要有精确的对位关系，这就需要用计算机进行摄影机的运动控制。

计算机控制无疑拓展了摄影的表现力，它所带来的精确而完美的画面效果，使得越来越多的新颖创意被提出，被探讨、被采纳，而这些创意往往是用传统手段无法实现的。

电影是纪实与再现的艺术，而道具则是再现场景的重要物质基础。早期的电影道具主要是静止的和手动的，如人工控制的猩猩模型，由人来控制可以活灵活现地模拟猩猩的动作，非常灵活，但是要重复动作就不可能了，而这在后期合成时是必需的（如同摄影机的重复拍摄动作一样），这时计算机就可以大显身手了。

在美国影片《真实的谎言》（1995）一片中有这样一组镜头：要用原子弹炸毁迈阿密市的恐怖分子阿齐兹绑架了特工的女儿，特工（由施瓦辛格扮演）驾驶着鹞式战斗机去搭救。为拍摄这场戏，导演詹姆斯.卡梅隆的剧组用玻璃纤维制作了一个47英尺长的鹞式战斗机的实体模型，并把它放到实际拍摄场地——迈阿密市中心一座摩天大楼上。为了让飞机动起来，由动作控制大师布鲁诺采用计算机控制的液压传动系统指挥着战斗机模型按拍摄意图完成了各种动作，这些动作都被记录下来并能够精确地重复。由计算机控制的摄影机示意图和拍摄现场在室外楼顶上还安装了一个巨大的建筑用起重机，上面吊着一台可以遥控升降的摄影机，在接下来的拍摄过程中这个装置就像预先设定好的那样精确重复了所有动作。

在高楼上不能拍摄从飞机里向下俯瞰的镜头，因为那样观众就能看见屋顶上的液压传动系统，镜头会穿帮。为了体现真实的空中搏斗场面，导演将战斗机模型连同计算机控制系统搬到了洛杉矶机场的一个由飞机库改装的室内摄影棚中，在一块巨大的绿色幕布下进行拍摄，以利于后期的抠像制作。在摄影棚中计算机控制系统提取了先前拍摄的各种动作，由演员再次进行表演，这样，能够保证两次拍摄的动作完全一致，合成时天衣无缝。经过数字技术的合成，天空中的鹞式战斗机和迈阿密上空的天空合为一体了，感觉飞机正在城市上空翱翔。

在近年来的科幻影片中，计算机控制的道具模型更是大显身手。如《侏罗纪公园》中的恐龙，一部分是用三维动画软件制作的，而大量的画面是由计算机控制的机械模型来完成的，类似的例子还有《泰坦尼克号》中的沉船模型等。

用计算机对摄影机、道具进行精确的控制最早被用在《星球大战》一片的拍摄中，对飞行中的宇宙飞船模型和摄影机进行控制，被称为运动控制技术。

3．数字化的后期剪辑

数字技术在电影制作中最有意义的贡献是在后期剪辑领域。数字非线性编辑系统使得编辑和修改电影就像操作文字处理软件一样简单和快捷，使它越来越多地受到导演和剪辑师的青睐。数字技术改变了用样片和磁片进行后期剪辑合成的传统工艺。数字非线性后期制作系统将所有拍摄下来的胶片素材，通过胶（底片）转磁，转换成数字信号进入视频工作站，以多画面显示、可反复试验和修改、随时选看效果的电子剪辑手段，取代了胶片剪接室里的手工操作；在计算机上，剪辑的结果就是胶片编号的编码单，即EDL表，用这张EDL表回到胶片上套底，就完成了剪辑的全过程。同样，影片中的各种声音，也可以经过以上各道程序，在计算机音频工作站上完成加工、创造和混录。电影的数字化后期制作所采用的硬件系统主要包括：胶片扫描、胶片记录设备、数字合成系统、二三维动画制作系统、高速网络、超大容量存储器、运动捕捉器和三维扫描仪等相关设备。

4．数字化的电影特效

数字技术提供了这样一种可能性：传统电影特效能做到的，它可以做得更好、更完美；传统电影特效不能做到的，它更可以出色完成。从宏观上说，计算机参与电影特技的制作表现在两个方面：一是起控制作用，控制着用来辅助产生画面的装置，用以拍摄特殊的画面或进行合成，如上面所述；二是直接参与电影特效画面的创建，这包括以下几个方面：

第一类功能是计算机生成（Render）影像，即“无中生有”，也称为计算机图形（ComputerGraphics）技术或电脑成像（ComputerGeneratedImagery，简称CGI）技术。他利用计算机二维动画和三维动画软件从建立数字模型开始直到生成影片所需要的动态画面，在整个过程中完全不需要摄影机的参与，这类功能与用传统的模型摄影方法相仿。模型摄影技术先创造物体，进而创造画面，而计算机可以直接产生画面。

认可，影响了影片的真实性。

而进入90年代以来，以计算机动画为代表的电脑成像技术日益成熟，开始大量参与电影制作，迅速涉足于银幕。从《终结者2》（1989）中的“液体金属杀手”到《侏罗纪公园》（1993），从《精灵鼠小弟》、《透明人》到《最终幻想》，计算机生成影像的能力已经达到无与伦比的程度。第二类功能是数字影像处理，利用软件对摄影机实拍的画面或软件生成的画面进行加工处理，从而产生影片需要的新的图像。这包括对画面的色彩处理（《辛德勒名单》中的红衣少女），对合成画面的质感处理（《阿甘正传》中对阿甘与肯尼迪总统握手画面的胶片颗粒度处理），对画面的变形处理（《天使爱美丽》中的夸张变形镜头）等等。

第三类功能是数字影像合成。自从电影、电视诞生以来，合成技术在影视制作的工艺流程中就成为必不可少的一个环节。那么什么是合成技术呢？合成技术是指将多种源素材混合成单一复合画面的处理过程。早期的影视合成手段主要依靠胶片洗印和电子特技实现的，如电影中的遮片，电视中的键控技术，在早期的影视制作中得到了较为广泛的应用。以上这些影视合成技术在早期的影视制作中得到了较为广泛的应用，但是都有很大的局限，不能实现比较复杂的合成画面，尤其是在计算机制作的图像进入电影之后，用传统的合成技术无法将其合成在一起，需要由数字技术来完成。

数字影像合成技术是在计算机的软硬件环境中，运用计算机图形图像学的原理和方法，将多种源素材（包括实拍的画面和计算机创造的画面）混合成单一复合图像的处理过程。这类似于化学方式的胶片洗印技术产生的画面合成效果，但功能要强大得多。从理论上讲，计算机合成的层次可以达到无限的。

数字技术在电影制作中的应用，是电影领域最具革命性的变革之一。它不但带来了全新的制作手段，改变了传统的电影制作工艺；而且对电影的本质及创作观念都产生了强烈的冲击。一方面，对电影本质的再认识，电影作为纪录媒体的本质正在数字化的冲击下悄然发生革命。另一方面，数字技术使虚幻的世界和我们认为真实的世界结合在一起，达到了全新意义上的超真实境界。

早期的电脑成像技术诞生于军事和航天领域中，但那时要有超大型的设备、复杂的程序编制过程和昂贵的价格。进入80年代，电脑成像技术日趋成熟，它成本的降低，制作周期的缩短和视觉效果的改善开始得到电影制作者的关注，少数电影制作者开始尝试采用电脑成像技术为自己的故事增加说服力和新的表现方式。但在这一时期，电脑成像技术还并未真正得到电影制作者的认可，主要原因是电脑所创造的图像过于生硬，它的真实感难以得到观众的认可，影响了影片的真实性。

而进入90年代以来，以计算机动画为代表的电脑成像技术日益成熟，开始大量参与电影制作，迅速涉足于银幕。从《终结者2》（1989）中的“液体金属杀手”到《侏罗纪公园》（1993），从《精灵鼠小弟》、《透明人》到《最终幻想》，计算机生成影像的能力已经达到无与伦比的程度。第二类功能是数字影像处理，利用软件对摄影机实拍的画面或软件生成的画面进行加工处理，从而产生影片需要的新的图像。这包括对画面的色彩处理（《辛德勒名单》中的红衣少女），对合成画面的质感处理（《阿甘正传》中对阿甘与肯尼迪总统握手画面的胶片颗粒度处理），对画面的变形处理（《天使爱美丽》中的夸张变形镜头）等等。

第三类功能是数字影像合成。自从电影、电视诞生以来，合成技术在影视制作的工艺流程中就成为必不可少的一个环节。那么什么是合成技术呢？合成技术是指将多种源素材混合成单一复合画面的处理过程。早期的影视合成手段主要依靠胶片洗印和电子特技实现的，如电影中的遮片，电视中的键控技术，在早期的影视制作中得到了较为广泛的应用。以上这些影视合成技术在早期的影视制作中得到了较为广泛的应用，但是都有很大的局限，不能实现比较复杂的合成画面，尤其是在计算机制作的图像进入电影之后，用传统的合成技术无法将其合成在一起，需要由数字技术来完成。

数字影像合成技术是在计算机的软硬件环境中，运用计算机图形图像学的原理和方法，将多种源素材（包括实拍的画面和计算机创造的画面）混合成单一复合图像的处理过程。这类似于化学方式的胶片洗印技术产生的画面合成效果，但功能要强大得多。从理论上讲，计算机合成的层次可以达到无限的。

数字技术在电影制作中的应用，是电影领域最具革命性的变革之一。它不但带来了全新的制作手段，改变了传统的电影制作工艺；而且对电影的本质及创作观念都产生了强烈的冲击。一方面，对电影本质的再认识，电影作为纪录媒体的本质正在数字化的冲击下悄然发生革命。另一方面，数字技术使虚幻的世界和我们认为真实的世界结合在一起，达到了全新意义上的超真实境界。