高清数字立体摄像技术在电影摄像拍摄中的应用

九年前，由著名导演詹姆斯·卡梅隆导演的《深渊幽灵》在北美的IMAX电影院正式上映，高清数字立体摄像技术在电影中的应用使得这部电影成为继《泰坦尼克号》之后的又一次不小的成功。2009年卡梅隆再次将高清数字立体和虚拟摄影技术运用到了电影创作中，又一次创造出了震撼人心的影视大片《阿凡达》。这两部电影的成功使人们开始越来越关注数字立体、虚拟摄影等技术在电影摄像和拍摄中的应用，下面笔者将以这两部电影为例，进而阐释数字立体摄影技术在电影摄像拍摄中的应用这一主题。

一、《深渊幽灵》中的高清数字拍摄技术

《深远幽灵》是一部记录泰坦尼克号沉没的一部电影，摄制组为了更真实地还原真实，不但潜入倒了大西洋海底三千多米处一探泰坦尼克号残骸，而且在电影的拍摄技术上也下了不小的功夫。

这部电影突破了传统立体电影“半小时”的时间模式，整整播放了一个小时左右，时间的延长并没有给观众带来疲劳感反而使观众觉得意犹未尽、酣畅淋漓，这种良好的电影效果主要依靠由詹姆斯·卡梅隆和电影指导文思·佩斯以及索尼的研究团队共同创造的“现实摄影系统”。以往的立体电影拍摄存在的明显的缺陷就是只注重数字技术的应用，而忽略了观众的观影的生理和心理感受，而“现实摄影系统”则恰恰弥补了这一缺陷，在拍摄时将高清数字立体摄像技术同观众的观影心理、生理特点进行完美结合，从而达到拍摄和观影的“双赢”效果。那么“现实摄影系统”是怎样应用到电影拍摄中去的呢？

首先高新的技术都离不开高新的机器和软件

卡梅隆在拍摄《深渊幽灵》时所用的录像机就是索尼公司研制的高清晰度数字摄像机（HDC-F950）。这台摄像机最引人注目的出新点是：“HDC-F950在原有的系统基础上新设置了一条带宽相当高的数据传输通路, 为HDCU-F950摄像机和摄像机头的控制和链接提供了充足的保障”[1]。这台摄像机还全面地提升了HDW-F900的性能，其输出的电子信号的分辨率可达到1920X1080，这也为在深海暗光的环境下可以拍摄出清晰的画面提供了可能。而且卡梅隆还在摄像机上添加了自动内建立灰阶的功能，这使得摄像机在复杂的海底环境下能更准确的捕捉到图像信息。

索尼公司在Windows操作系统的基础之上，研发出了一套新的软件，此软件使得拍摄者能够在电脑上调整伽玛曲线，而这些调整好的“记忆”则会通过Memory Stick（记忆棒）传送到摄像机中，此软件的应用也使得拍摄者在对电影进行数字处理时更加的直观和准确。

其次，在拍摄《深渊幽灵》时卡梅隆在摄像机的组合上也做了一定的创新。

为了更好地做到真实且立体的拍摄，卡梅隆选择将两台索尼录像机横向着在一起,但放在一起的同时还必须要保证两镜头的光轴距离要始终准确地维持在69mm的水平上，而两台摄像机的镜头的发光点的间距也必须要和人眼视线发出点之间的间距相等，“这样才能以光学的方式重现人眼对深度的感受”[2]。为了达到这一标准，卡梅隆影视拍摄团队将光学模块和设置在摄像机前部的信号放大电路从摄像机上取下，然后将这两个部件安装到了一个小型的摄像机内，再用一个长约9.144米的信号电缆连接录像设备。

索尼公司研制的CineAlta所用的PANAVISION变焦镜头的体积占据空间较大, 根本无法保证两镜头发光点之间的距离为69mm，为此日本著名胶片公司特意研制了一个更加精准的镜头来满足这一需求，从而更大程度地实现了立体且真实的影视画面。

最后，在应用高清数字立体摄像技术时对“三维”画面有了全新的阐释。

就像前文所提到的，“现实摄影系统”是高清数字立体摄像技术同观众的观影心理、生理特点进行完美结合。据我们所知，我们的双眼想要准确清楚地看清一个物体时，需要两眼平视前方，而此时我们的眼睛严格意义上讲应该是平行的，这也保证了双眼聚焦的最小距离，而在传统理论上的影视拍摄中，当一个物体和镜头之间的距离大于3m时，摄像机就必须保持平行，就如人看物体时两眼视线的平时。但卡梅隆和佩斯却察觉到，如果必须在这样的条件下进行电影拍摄，就需要观众在观看时对影片的平面图像进行纵向上的想象，而这对于观众来说则需要耗费更多的眼力，这也是导致观众观影时产生疲劳感的重要原因。但如果影片在制作时能够动态地改变焦距和聚点则会给观众在观影时感官上舒适很多，而他们所设计的“现实摄影系统”恰好地符合了人体在观影时的生理反应特点，不仅使观众感到轻松舒适，同时也能更加真实的还原电影的本真，“现实摄影系统”也可以说是名副其实了。

二、《阿凡达》中的高清数字拍摄技术

自从2003年IMAX3D版本的《深渊幽灵》尝试成功之后，卡梅隆便决定要在以后的影片制作中都要采用高清数字立体摄像技术，如其所言，在2009年，在酝酿了6年之久后，他再次推出3D影视大片《阿凡达》，如《深渊幽灵》一样，影片《阿凡达》在景物拍摄时也采用了卡梅隆发明的“现实摄影系统”摄像机。在拍摄《深渊幽灵》时，卡梅隆对高清数字立体摄像技术进行了第一次的尝试，之后他和好伙伴佩斯并没有就此止步，他们不断对高清数字立体摄像技术进行着改进和完善。卡梅隆让同行帮他测试，电影《非常小特务3D》、《立体小奇兵》、《地心游记3D》等3D影视作品都采用了高清数字立体摄像技术。

在卡梅隆和佩斯的无数次的实验、检测之后，卡梅隆的“现实摄影系统”得到了进一步的完善，再加上一系列的3D电影播映后均取得了不小的成就，这些都使得卡梅隆对高清数字立体摄像技术充满了信心，因此在2009年，卡梅隆再次推出立体影视大片《阿凡达》。但在拍摄过程中，卡梅隆发现，固有的拍摄系统对于拍摄纪实片来说绰绰有余，可是对于叙述性的电影的拍摄来说却仍存在很多缺陷。比如，“在《阿凡达》的拍摄中，一些镜头的基线是8.5 mm，而有的镜头则需要51mm，基线跨度较大，而原有的拍摄系统的基线的灵活度不够，无法满足需求”[3]，再比如，为了满足故事片的拍摄需要，摄像机需要降低原有的系统噪音等。

用数字立体拍摄技术完成的电影《阿凡达》对卡梅隆再次掀起了挑战。为了实现心中预想的电影效果，卡梅隆和佩斯对之前的摄像系统又进行了一次技术上的改动。

卡梅隆和佩斯对原有系统改进的最大一步就是将原来的双机平行放置改成了垂直放置，同时在在相机发出的光轴交汇处又设置了一个平面镜，此平面镜呈半透状，与平面呈450角，光线在镜面的作用下可以均分，分别进去两个摄像机从而成像。采用双机垂直放置的形式的最大优点就在于可以很大程度上使双机摆脱体积大小的影响，而450平面镜的加入可以使两台机器的光轴的距离缩到最短，这也就满足了各种远近景的拍摄。

然而在拍摄过程中，新型的系统还是出现了很多问题，比如分光镜会阻碍更多光线的进去相机，需要另加的照明补充亮度，另加的照片又会缩小景象拍摄的深度，再如双机垂直放置使机器的重心提升，导致在拍摄运动画面时重心不稳等问题。

为了解决以上问题，卡梅隆和佩斯又进行了一次全新的探索，进而研发出了新的拍摄系统——Fusion3D系统，Fusion3D系统拥有更多的通道进行的运动控制，同时也将原来单纯的双机垂直放置的方式改进为倒装方式，即在互相垂直放置的两台摄像机的上面安装几何式的支架，镜面向上，从而做到用手自由操持摄像机进行拍摄。同时新的Fusion3D系统可以配挂多种类型的摄像机，这就使得拍摄者在拍摄过程中可根据环境的不同或者拍摄景物的不同选择更适合的摄像机，这也在很大程度上解决了拍摄的难度。

在拍摄《阿凡达》过程中，除了运用高清立体数字技术以外，还采用Motion Capture（动作捕捉）技术，而在运用此技术时，除了在表演中的外衣上设置多个镜头抓捕点外，还在摄像棚里设置了一台“共同捕捉摄像机”，此系统主要是在摄影棚顶部设置100多个LED灯，从而建立一个捕捉平台，影棚里的LED灯会不断射出的红外光线，这些红外光线在影棚中进行一定规律的反射，而摄像机则主要是将这些反射光以数字的形式输入电脑系统，摄像机再将红外光线的反射数据和演员的动作进行比对研究，从而得出整个画面的数字几何式的模型，而这些数据在经过电脑的剖析处理后呈现出高度逼真的效果[4]。

三、结束语

通过以上论述，我们可以看出：3D高清电影才是世界影视的未来前进之路。电影总是给人视觉上的享受，而现代技术的加入则更加增强了这种享受的真实性。但是我们也应该看大，无论是《深远幽灵》还是《阿凡达》其成功之处除了新技术的不断融入之外，影片制作者对技术和拍摄效果的孜孜不倦地追求也起着重要的作用。电影是一种艺术，而不单纯是商品，一部好的作品在迎合市场需求的同时，也要追求达到艺术上的享受，一个好的导演也应该不断地追求艺术上的精益求精，这一点很值得我们每一个人去借鉴和学习。

参考文献：

[1] 朱梁.高清数字立体摄像技术在电影《深渊幽灵》中的创新应用[J]. 影视技术,2003,7.

[2] 胥余川.浅析立体电影的物理原理[J]. 中国科技信息,2005,6.

[3] 朱梁.电影《阿凡达》的数字立体和虚拟摄影技术[J]. 现代电影技术, 2010, 2.

[4] 李道新,王壵,刘继明.《阿凡达》:3D电影元年的未来启示录[J]. 艺术评论. 2010，3.