數字時代的電影技術與藝術

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一、電影數字化與數字電影

數字化的含義是指將一切以其它模擬形式存在的信息轉化成數字信息，這里的數字即是指由0、1組成的二進制數字。為什么要進行這個轉化工作呢？因為我們要用計算機來處理，計算機的處理工作有著巨大的優點，但它只能處理數字化了的信息。而以往的信息都是以模擬的形式存在的，必須轉化成數字信息。我們將這個轉化過程稱之為數字化的過程。它不僅指電影電視所包含的模擬視聽信息的轉換，也包括其它領域中模擬信息的轉換。數字化強調的是這個轉換過程。因為我們正處在模擬與數字信息并存的時期，在過渡階段就需要這個轉化過程。當未來我們所獲得的信息全部以數字形式存在以后，數字化的工作就完成了。

電影數字化的核心是將以膠片為載體記錄的影像轉換成數字信號在計算機中進行處理，在數字化的環境中完成電影的前、后期制作，再轉化成膠片放映或用數字電影放映機放映。

電影數字化在目前來說主要指電影制作數字化，即計算機技術對包括前期創作、實際拍攝乃至后期制作在內的完整的工藝過程的全面介入。比如，在前期創作中通過計算機輔助系統，對未來影片的場景、情節、畫面等進行模擬設計及效果預演，以便找出最佳的敘事技巧和創造視覺沖擊力的方案；又比如，在實際拍攝中通過計算機控制技術，完成某些用傳統方法無法完成的拍攝；再比如，在后期制作中用計算機對影像和聲音進行加工處理，把實拍素材和計算機圖像合成，乃至在計算機上自由方便地編輯影片。

電影數字化過程中仍需大量采用許多傳統的制作工藝，因為電影所用的載體依然是膠片，這是它最本質的特征。在那些數字技術處理過的畫面中，不僅輸入的仍是實拍的膠片影像，就是經過復雜處理合成后的數字圖像，在輸出端仍需記錄在膠片上，最終必須還原為膠片影像。這其間經過了一個轉換的過程，而這種轉換過程是非常耗時耗力的，它在某種程度上限制了數字技術的發揮。那么，是否能取消這個環節呢？能否從電影拍攝伊始就采用數字信號呢？這就是數字電影的由來。

電影數字化是對傳統手法、技巧與工藝的一種促進，而數字電影則是一場革命。相對于傳統的以膠片為載體的電影來說，它最關鍵的進步是將膠片為載體、以拷貝為發行方式的傳統電影改變成以數字文件形式發行或通過網絡、衛星直接傳送到影院、家庭等終端用戶，讓全球各地的觀眾在同一時間看到同一部電影。

數字電影從完整的意義上說，是指電影從制作工藝、制作方式到發行及播映方式的全面數字化，即從前期拍攝到后期制作乃至放映諸環節全部實現數字化。從嚴格的定義上說數字電影是以數字技術和設備攝制、存儲，并通過衛星、光纖、磁盤、光盤等物理載體傳送，將數字信號還原成符合電影技術標準的影像與聲音，放映在銀幕上的影視作品。

數字電影包括三個重要的環節：即數字制作、數字傳輸和數字放映。

數字制作--指電影的前后期制作全部采用數字設備來完成。采用高清晰度數字攝像機完成畫面的拍攝，將獲得的數字視音頻信息在數字非線性剪輯和后期制作系統中完成電影的剪輯、配音、動效、合成等工作，獲得一個數字視音頻文件。

采用數字高清晰度攝像機直接獲得數字視聽文件的方式是一個方面。另一方面，完全采用計算機生成的無膠片數字電影也是一種重要形式。如迪斯尼與皮克薩公司聯合攝制的《玩具總動員》及續集，開創了數字電影的全新形式。在其后又不斷有由計算機生成制作的影片問世，如《恐龍》，《最終幻想》等。

數字傳輸與放映——電影由版權所有者將數字電影文件通過衛星、光纜網絡直接以數據流的形式傳輸到影院，或由光盤、磁盤或磁帶這樣的物理載體直接傳送或發行到影院，影院則通過裝備了一塊壓縮了數百萬個微型鏡片的高亮度、高清晰度、高反差的數字電影放映機來放映到銀幕上。

由衛星和網絡傳輸是效率最高的傳輸方式，它是依托寬帶數字存儲、傳輸技術來實現的。但是在目前來說它的成本較高，因此目前還主要以光盤的形式進行傳輸。數字化的進程將帶來電影制作、發行、保存等全過程的科技革命。1999年3月10日，在美國舉行了一次演示會，數以千計的美國觀眾觀看了數字電影的現場放映。演示會上數字電影和傳統電影同時對比放映，拋棄了傳統的電影膠片和放映機的數字電影在畫面素質和音響效果方面都超過了傳統電影。電影和影院的數字化進展正在加快，電影將直接通過數字網絡媒體得以傳播，數字放映走向更廣泛的電影觀眾的時代已經到來。截至2002年底，全世界已有100多家數字影院。其中國內13家。

綜上所述，今天我們談論電影數字化時，其所指已不僅僅是那個我們熟悉的概念——狹義的“電腦特技”概念。它在目前指的是一個過程，隨著數字技術對電影制作的介入，將來我們在談到電影時已經不必特指它是否是數字的，這是一個新的電影時代。

需要指出的是有關數字電影的概念現在有些混淆，許多冠以數字電影（或如港臺稱謂的數碼電影）之名的作品實際上多是由獨立電影制作人用DV格式的數字攝像機（如SONYPD—150）拍攝的獨立電影，雖然它也是通過數字方式拍攝與剪輯的，但它采用的DV格式是采用5：1的壓縮比，質量與真正意義上的數字電影是無法相比的。數字電影比膠片電影具有如下優點：

畫面清晰、穩定、無磨損、放映場次無限制。以往人們在比較數字電影與膠片電影的優劣之處時所持的最主要觀點就是膠片電影的分辨率高于數字電影。其實這只是看到了問題的一個方面。的確從畫面的素材源來看，膠片攝影機所拍攝畫面的分辨率固然很高，可達3000多線，但這只是拍攝底片的質量，在經過了洗印、套底、剪輯、拷貝等一系列工序以后，電影院得到的發行拷貝的質量已經大大降低了，更何況因為電影放映機是機械接觸式的，每一次放映都會劃損膠片，一部拷貝的放映場次是有限度的。另外，電影每秒24格畫面是靠放映光孔兩次曝光來實現48格/秒的放映速率的，機械快門的構造影響了它放映畫面的平滑程度。

而由數字高清晰度攝像機拍攝的畫面則不同。雖然在前期拍攝中所獲得的第一版的質量不如膠片攝影機，如分辨率只有1920×1080。但是畫面因為是以數字形式存在的，在后期的剪輯制作過程中是無損失的，再加上用高亮度的數字電影放映機來放映，它所獲得的畫面清晰度不遜色于電影膠片放映的效果。數字放映沒有機械磨損，可以無限次地放映。另外，數字電影的色彩也比以前豐富，飽和度高了許多，對比度范圍也加大（這兩點也是以前爭辯電影膠片優于數字電影的主要論據）。放映時更不存在抖動的問題，畫面平滑流暢。

降低后期制作成本、適合特技處理。以往要對畫面進行特技處理的話，必須將膠片轉換成數字形式。工序復雜，耗資巨大，也降低了圖像質量。而數字電影直接以文件的形式存在，非常適合在數字后期制作系統中完成一系列制作。

節省拷貝的洗印、存儲、運輸費用。由于數字電影是以數據流的形式存在的，不像電影膠片拷貝那樣占用大量的空間進行儲運，節省了發行費用。當然現在租用衛星線路和網絡投資也不菲，但隨著數字電影的普及，這部分的成本會越來越少。杜絕化學污染、有利于環保。當今世界各個領域都非常重視環保，以前電影的洗印工業是化學污染的大戶，每年都要耗巨資來進行環保。而數字電影則徹底擺脫了這個束縛。發行速度快、發行方式多樣。如果采用衛星或網絡的話，可以使全世界的觀眾同時觀看同一部影片，這是一點對多點的發行方式。也可以點對點的方式，指定發行給某個電影院。減輕放映強度。多年來電影的放映中承載了過多的體力勞動，放映人員的工作環境較差，機械勞動強度較大。數字電影的放映只需輕點鼠標即可實現放映工作，一切由計算機控制。拓展影院的使用領域。由于由高亮度、高清晰度的畫面投射設備，電影院不僅可以用來放映電影，也可以用來進行現場轉播，以及其它娛樂活動。

有利于版權保護和影院收入穩定。多年來困擾電影發行商的一個嚴重問題就是電影版權的問題。尤其是在數字時代，影片可以無損失地復制的能力給版權保護帶來了嚴重威脅，盜版DVD、VCD的猖獗使電影出版商蒙受了巨大損失。而采用數字電影放映手段，片源從一開始就掌握在發行商手中，各影院只能播放數字電影的數據流，影院本身不能復制，即使使用光盤發行的話數字加密技術也能給防止盜版加上一道強有力的安全鎖。另外發行場次也可以由片商來控制，影院無法偷漏瞞報票房。

二、編織“真實的謊言”——數字化電影制片術

數字化電影制片（DigitalFilmmaking）通常指把計算機和數字技術與傳統的電影藝術創作和制作工藝相結合而逐漸發展起來并已日趨成熟的現代電影制片過程。數字化電影制片肇始于80年代，興盛在90年代。在電影發展史上沒有哪項技術像數字技術這樣如此迅速地普及到電影制作的各個領域和各個階段。在當今的電影制作領域中，數字技術不只是運用到電影制作的單一環節中，更重要的是它從節目的前期準備開始就廣泛參與，直到完成節目制作的全過程，可以說數字技術幾乎貫穿于電影制作的每一個方面和過程中。下面我們以電影制作的整個工藝流程來說明。

1．數字化的前期準備

一部電影、一部電視片在拍攝之前，需要進行大量的前期準備工作，前期準備工作的好壞，在很大程度上直接影響到作品的成敗，數字技術的應用給前期準備工作帶來了極大的便利。包括劇本的寫作、制片預算計劃、制作時間表的產生都可以由計算機完成。劇本寫作和文字處理程序有效地幫助作家形成和修改劇本。制片人員運用計算機軟件制作拍攝計劃和編制預算，利用專門的軟件可以直觀地列出電影或電視劇本的每一場景中需要的設備和人員。并且可以計算出每一個項目的成本，很快地得到總的預算，同時產生一個完整的制作時間表。

形象化預審視是前期準備中的主要環節。在電影攝制過程中，形象化預審視方法為電影制作人員提供了直觀的手段，最大限度地減少未知因素，使制作人員心中更加有數。

在數字化電影制片過程里，形象化預審視主要是在前期準備過程中，即在主要的拍攝工作開始之前或者在攝制過程中，用計算機及相應軟件，根據制作人員的創意和想象，用模擬圖像的方式制作出的模擬片段，它可以幫助導演在一個活動的三維時空中完成過去通過平面的、連環畫似的“故事板”完成的繪制拍攝藍圖的工作。在一個三維的動態環境中，導演、演員、攝影師在開拍之前就能預先了解一下影片的節奏如何，攝影上要注意什么，攝影機該如何運動、燈光該如何設置，某個場景設計方案的視覺效果如何，等等，使他們得以方便地完成并審視自己的創意和設計。而且隨著技術的繼續發展，形象化預審視階段的工作可以做得愈來愈細致、完善、全面、動態、立體和逼真，有的形象化預審視甚至一直貫穿于整個攝制階段。

形象化預審視包括很多方面的內容，例如：布景建造、照明設計、角色挑選、服裝、化妝、外景采制、找道具、情節示圖、攝影機位置和運動等許多方面。包括了人、物、時間、空間、運動以及互動關系等等。目前形象化預審視已經被越來越多的電影導演所采用，用它可以設計出完美的視覺效果，同時還提高了攝制效率。

2．數字化的現場制作

前期準備完成后，現場的實地拍攝是重要一環，它為電影制作提供了后期制作所用的素材。從宏觀上來說，計算機在電影制作中有兩個功能：即控制和處理功能。在現場的制作中主要以控制功能為主。能控制什么呢？具體來說它可以控制直接和間接獲取畫面的裝置。如可以精確地控制攝影機來攝取畫面，能夠控制燈光照明裝置布設燈光，控制拍攝中所用的道具完成導演所規定的動作，控制虛擬角色采集動作數據。在今天，許多拍攝用的機械設備都可以用計算機來遙控操縱，從而減輕了實際拍攝過程中的難度和危險，增強了拍攝結果的準確性和精密度。

計算機在實際拍攝中的應用主要體現在計算機對攝影機的控制和操縱上，用帶有電腦控制裝置的攝像機來拍攝畫面。盡管這種方式并不是主流的攝制手段，但是它得到了越來越多的電影制作人的青睞，其原因是它所具有的優勢：

一方面用它來完成那些用傳統方法無法完成的拍攝，可以拍攝到高難度的鏡頭，或者在驚險場景中攝影師無法到達的位置拍攝，這時用計算機控制攝影機運動便成為非常有效的選擇。

另一方面可以用于復雜的場景合成。用計算機控制攝影機進行的多個自由度的運動和操作，可以精確按照指令而動作。由于可以精確重復原有動作，因此能夠用多重曝光合成復雜的特技畫面。雖然許多效果可以靠在后期制作中應用計算機軟件直接處理畫面來完成，但是在做畫面合成時，比如把計算機生成的畫面和實拍的部分合成時，尤其是二者畫面內的人物之間或人與物之間要有嚴格的互動關系時，需要有精確的對位關系，這就需要用計算機進行攝影機的運動控制。

計算機控制無疑拓展了攝影的表現力，它所帶來的精確而完美的畫面效果，使得越來越多的新穎創意被提出，被探討、被采納，而這些創意往往是用傳統手段無法實現的。

電影是紀實與再現的藝術，而道具則是再現場景的重要物質基礎。早期的電影道具主要是靜止的和手動的，如人工控制的猩猩模型，由人來控制可以活靈活現地模擬猩猩的動作，非常靈活，但是要重復動作就不可能了，而這在后期合成時是必需的（如同攝影機的重復拍攝動作一樣），這時計算機就可以大顯身手了。

在美國影片《真實的謊言》（1995）一片中有這樣一組鏡頭：要用原子彈炸毀邁阿密市的恐怖分子阿齊茲綁架了特工的女兒，特工（由施瓦辛格扮演）駕駛著鷂式戰斗機去搭救。為拍攝這場戲，導演詹姆斯.卡梅隆的劇組用玻璃纖維制作了一個47英尺長的鷂式戰斗機的實體模型，并把它放到實際拍攝場地——邁阿密市中心一座摩天大樓上。為了讓飛機動起來，由動作控制大師布魯諾采用計算機控制的液壓傳動系統指揮著戰斗機模型按拍攝意圖完成了各種動作，這些動作都被記錄下來并能夠精確地重復。由計算機控制的攝影機示意圖和拍攝現場在室外樓頂上還安裝了一個巨大的建筑用起重機，上面吊著一臺可以遙控升降的攝影機，在接下來的拍攝過程中這個裝置就像預先設定好的那樣精確重復了所有動作。

在高樓上不能拍攝從飛機里向下俯瞰的鏡頭，因為那樣觀眾就能看見屋頂上的液壓傳動系統，鏡頭會穿幫。為了體現真實的空中搏斗場面，導演將戰斗機模型連同計算機控制系統搬到了洛杉磯機場的一個由飛機庫改裝的室內攝影棚中，在一塊巨大的綠色幕布下進行拍攝，以利于后期的摳像制作。在攝影棚中計算機控制系統提取了先前拍攝的各種動作，由演員再次進行表演，這樣，能夠保證兩次拍攝的動作完全一致，合成時天衣無縫。經過數字技術的合成，天空中的鷂式戰斗機和邁阿密上空的天空合為一體了，感覺飛機正在城市上空翱翔。

在近年來的科幻影片中，計算機控制的道具模型更是大顯身手。如《侏羅紀公園》中的恐龍，一部分是用三維動畫軟件制作的，而大量的畫面是由計算機控制的機械模型來完成的，類似的例子還有《泰坦尼克號》中的沉船模型等。

用計算機對攝影機、道具進行精確的控制最早被用在《星球大戰》一片的拍攝中，對飛行中的宇宙飛船模型和攝影機進行控制，被稱為運動控制技術。

3．數字化的后期剪輯

數字技術在電影制作中最有意義的貢獻是在后期剪輯領域。數字非線性編輯系統使得編輯和修改電影就像操作文字處理軟件一樣簡單和快捷，使它越來越多地受到導演和剪輯師的青睞。數字技術改變了用樣片和磁片進行后期剪輯合成的傳統工藝。數字非線性后期制作系統將所有拍攝下來的膠片素材，通過膠（底片）轉磁，轉換成數字信號進入視頻工作站，以多畫面顯示、可反復試驗和修改、隨時選看效果的電子剪輯手段，取代了膠片剪接室里的手工操作；在計算機上，剪輯的結果就是膠片編號的編碼單，即EDL表，用這張EDL表回到膠片上套底，就完成了剪輯的全過程。同樣，影片中的各種聲音，也可以經過以上各道程序，在計算機音頻工作站上完成加工、創造和混錄。電影的數字化后期制作所采用的硬件系統主要包括：膠片掃描、膠片記錄設備、數字合成系統、二三維動畫制作系統、高速網絡、超大容量存儲器、運動捕捉器和三維掃描儀等相關設備。

4．數字化的電影特效

數字技術提供了這樣一種可能性：傳統電影特效能做到的，它可以做得更好、更完美；傳統電影特效不能做到的，它更可以出色完成。從宏觀上說，計算機參與電影特技的制作表現在兩個方面：一是起控制作用，控制著用來輔助產生畫面的裝置，用以拍攝特殊的畫面或進行合成，如上面所述；二是直接參與電影特效畫面的創建，這包括以下幾個方面：

第一類功能是計算機生成（Render）影像，即“無中生有”，也稱為計算機圖形（ComputerGraphics）技術或電腦成像（ComputerGeneratedImagery，簡稱CGI）技術。他利用計算機二維動畫和三維動畫軟件從建立數字模型開始直到生成影片所需要的動態畫面，在整個過程中完全不需要攝影機的參與，這類功能與用傳統的模型攝影方法相仿。模型攝影技術先創造物體，進而創造畫面，而計算機可以直接產生畫面。

認可，影響了影片的真實性。

而進入90年代以來，以計算機動畫為代表的電腦成像技術日益成熟，開始大量參與電影制作，迅速涉足于銀幕。從《終結者2》（1989）中的“液體金屬殺手”到《侏羅紀公園》（1993），從《精靈鼠小弟》、《透明人》到《最終幻想》，計算機生成影像的能力已經達到無與倫比的程度。第二類功能是數字影像處理，利用軟件對攝影機實拍的畫面或軟件生成的畫面進行加工處理，從而產生影片需要的新的圖像。這包括對畫面的色彩處理（《辛德勒名單》中的紅衣少女），對合成畫面的質感處理（《阿甘正傳》中對阿甘與肯尼迪總統握手畫面的膠片顆粒度處理），對畫面的變形處理（《天使愛美麗》中的夸張變形鏡頭）等等。

第三類功能是數字影像合成。自從電影、電視誕生以來，合成技術在影視制作的工藝流程中就成為必不可少的一個環節。那么什么是合成技術呢？合成技術是指將多種源素材混合成單一復合畫面的處理過程。早期的影視合成手段主要依靠膠片洗印和電子特技實現的，如電影中的遮片，電視中的鍵控技術，在早期的影視制作中得到了較為廣泛的應用。以上這些影視合成技術在早期的影視制作中得到了較為廣泛的應用，但是都有很大的局限，不能實現比較復雜的合成畫面，尤其是在計算機制作的圖像進入電影之后，用傳統的合成技術無法將其合成在一起，需要由數字技術來完成。

數字影像合成技術是在計算機的軟硬件環境中，運用計算機圖形圖像學的原理和方法，將多種源素材（包括實拍的畫面和計算機創造的畫面）混合成單一復合圖像的處理過程。這類似于化學方式的膠片洗印技術產生的畫面合成效果，但功能要強大得多。從理論上講，計算機合成的層次可以達到無限的。

數字技術在電影制作中的應用，是電影領域最具革命性的變革之一。它不但帶來了全新的制作手段，改變了傳統的電影制作工藝；而且對電影的本質及創作觀念都產生了強烈的沖擊。一方面，對電影本質的再認識，電影作為紀錄媒體的本質正在數字化的沖擊下悄然發生革命。另一方面，數字技術使虛幻的世界和我們認為真實的世界結合在一起，達到了全新意義上的超真實境界。

早期的電腦成像技術誕生于軍事和航天領域中，但那時要有超大型的設備、復雜的程序編制過程和昂貴的價格。進入80年代，電腦成像技術日趨成熟，它成本的降低，制作周期的縮短和視覺效果的改善開始得到電影制作者的關注，少數電影制作者開始嘗試采用電腦成像技術為自己的故事增加說服力和新的表現方式。但在這一時期，電腦成像技術還并未真正得到電影制作者的認可，主要原因是電腦所創造的圖像過于生硬，它的真實感難以得到觀眾的認可，影響了影片的真實性。

而進入90年代以來，以計算機動畫為代表的電腦成像技術日益成熟，開始大量參與電影制作，迅速涉足于銀幕。從《終結者2》（1989）中的“液體金屬殺手”到《侏羅紀公園》（1993），從《精靈鼠小弟》、《透明人》到《最終幻想》，計算機生成影像的能力已經達到無與倫比的程度。第二類功能是數字影像處理，利用軟件對攝影機實拍的畫面或軟件生成的畫面進行加工處理，從而產生影片需要的新的圖像。這包括對畫面的色彩處理（《辛德勒名單》中的紅衣少女），對合成畫面的質感處理（《阿甘正傳》中對阿甘與肯尼迪總統握手畫面的膠片顆粒度處理），對畫面的變形處理（《天使愛美麗》中的夸張變形鏡頭）等等。

第三類功能是數字影像合成。自從電影、電視誕生以來，合成技術在影視制作的工藝流程中就成為必不可少的一個環節。那么什么是合成技術呢？合成技術是指將多種源素材混合成單一復合畫面的處理過程。早期的影視合成手段主要依靠膠片洗印和電子特技實現的，如電影中的遮片，電視中的鍵控技術，在早期的影視制作中得到了較為廣泛的應用。以上這些影視合成技術在早期的影視制作中得到了較為廣泛的應用，但是都有很大的局限，不能實現比較復雜的合成畫面，尤其是在計算機制作的圖像進入電影之后，用傳統的合成技術無法將其合成在一起，需要由數字技術來完成。

數字影像合成技術是在計算機的軟硬件環境中，運用計算機圖形圖像學的原理和方法，將多種源素材（包括實拍的畫面和計算機創造的畫面）混合成單一復合圖像的處理過程。這類似于化學方式的膠片洗印技術產生的畫面合成效果，但功能要強大得多。從理論上講，計算機合成的層次可以達到無限的。

數字技術在電影制作中的應用，是電影領域最具革命性的變革之一。它不但帶來了全新的制作手段，改變了傳統的電影制作工藝；而且對電影的本質及創作觀念都產生了強烈的沖擊。一方面，對電影本質的再認識，電影作為紀錄媒體的本質正在數字化的沖擊下悄然發生革命。另一方面，數字技術使虛幻的世界和我們認為真實的世界結合在一起，達到了全新意義上的超真實境界。