看大片那么震撼，谁是荧幕背后的魔法师？

（红猪River/译）一年一度的奥斯卡颁奖典礼马上又要来了。但在好莱坞明星踏上红毯之前，另一场并不那么广为人知的奥斯卡颁奖典礼，已经完成了角逐。这就是为表彰创新科学家和艺术家而设立的“奥斯卡科技成果奖”。每年的这个时候，美国电影艺术与科学学会都会向荧幕背后的科技魔法师和创新英雄们颁发这个特殊的奖项。

今年的奥斯卡科技成果奖颁奖典礼现场，位于贝弗利山市的贝弗利威尔希尔酒店。著名演员莱斯利·曼恩（Leslie Mann）和约翰·赵（John Cho）共同主持了典礼。来自幕后的34名获奖者和5家机构分享了18个独立的奖项，以奖励他们为电影科技进步做出的贡献。

下面和大家分享的几项技术，就因为成功地模糊了虚拟与现实的交界，获得了今年的奥斯卡科技成果奖。 

1

工业光魔：面部表情捕捉系统

“忍者神龟”中的面部表情捕捉系统。图片来源：Lucas Films LTD

工业光魔生物模型总监麦克·科佩尔维斯（Michael Koperwas）介绍说：“工业光魔的面部表情捕捉系统，让我们得以精确捕捉演员的面部表情，然后把所有面部活动，乃至极其细微的活动，全部迁移到虚拟生物脸上，比如绿巨人和兽人。”

“演员需要戴上一个特殊的面罩，面罩上有两个小摄像头。我们会在演员的面部画上很多跟雀斑差不多的小圆点。通过追踪这些圆点的位置，就能在虚拟世界中重建演员的面部表情。这个虚拟的‘演员’可以被雕刻成任何需要的生物，然后把真演员全部的表情特征都迁移到这个虚拟生物的脸上。我们还有专门的工具，可以对模型的表情进行编辑，比如让眉毛的位置更高一点儿，把几段录像连接在一起，或者导入完全由动画生成的表情。”

拍摄“魔兽”时使用的面部表情捕捉系统。图片来源：fxguide.com

科佩尔维斯说：“你把它们全都组合在一起，看着虚拟生物逐渐活动起来……这就是我们的魔法。”

“星球大战：侠盗一号”、“忍者神龟”、“复仇者联盟”和“星球大战：原力觉醒”……这些大片都闪烁着工业光魔的魔法。

2

Chaos Group：V-Ray渲染引擎

“云中行走”中的V-Ray技术。图片来源：ChaosGroup

“V-Ray是个渲染引擎，通过计算3D世界的数字参数——包括物体、材料、光源和摄像机角度——然后渲染出一个极为逼真的世界。” Chaos Group的V-Ray原始开发者之一弗拉基米尔·科伊里佐夫（Vladimir Koylazov）这么介绍。

V-Ray渲染引擎基于一种名为“光线追踪”（raytracing）的技术。这种技术能精确模拟光线在虚拟世界的传播方式，从而生成可信的画面。由此渲染出来的画面，往往和真实的照片难分伯仲。

用V-Ray技术渲染的“蚁人”的世界。图片来源：www.awn.com

科伊里佐夫解释说：“最重要的是，我们的工作理应不为观众察觉。在电影里，好的计算机绘图（CG ）是不应该被人们注意到的。它应该隐藏在电影里那些奇幻世界的背后，在不被人注意的地方悄悄计算海量的数据，打造出观众最终看到的精彩画面。”

看过“复仇者联盟”、“美国队长：内战”、“奇异博士”、“蚁人”，或者“云中行走”吗？它们都运用了V-Ray渲染技术。

3

Concept Overdrive：动作控制系统

Concept Overdrive动作控制系统。图片来源：ConceptOverdrive

“Overdrive系统是一套在拍摄现场使用的机械和虚拟动作控制工具，专门用来解决虚拟世界和现实世界的衔接问题。”Concept Overdrive的总裁和CEO史蒂夫·罗森布鲁斯（Steve Rosenbluth）介绍说，“如果摄像师看不到演员和虚拟世界的互动，他就得自己猜测摄像机的方向和被摄物的方位。如果我们之后再在这个靠猜测拍摄好的场景里加上一个虚拟角色，整个画面就有可能变得很不协调。Overdrive系统能解决这个问题——我们帮助摄像师决定应该拍哪里。”

拍摄“阿凡达”时就使用了Concept Overdrive系统。图片来源：Concept Overdrive

“在‘奇幻森林’里有一个场景，毛克利骑在大熊巴鲁背上一路飞奔，但其实他骑的不是熊，而是一个Overdrive机械装置。它能正确控制毛克利的脊椎运动，同时将运动导入虚拟世界。”罗森布鲁斯说，“如果没有Overdrive系统，那么虚拟世界和真实世界的结合就不会像你在荧幕上看到的那样生动。在电影‘阿凡达’里，80%的拍摄都是通过Overdrive系统进行的……在好莱坞，艺术家和技术专家一起工作，随时一起解决问题。这种独特的合作模式，让科学在好莱坞占据了前所未有的位置。”

“星球大战：侠盗一号”、“奇幻森林”、“阿凡达”……如果你看过这些电影，就已经见识过了这项技术的魅力 。

4

ImageMoversDigital和Digital Domain
动画面部表情捕捉系统

“沉睡魔咒”中使用动画面部表情捕捉系统和V-Ray技术生成的图像。图片来源：twimg.com 

ImageMovers Digital的前高级研究工程师和DigitalDomain的概念工程师尼古拉斯·阿波斯塔洛夫（Nicholas Apostoloff）说：“我们可以把演员的面部表情赋予虚拟角色……我们在拍摄的时候会捕捉演员的每一个细微表情，然后在虚拟角色的脸上忠实地重建出来。”

“演员需要戴上头戴式摄像机，在表演的时候记录他们的面部表情。”Digital Domain的前高级软件工程师杰夫·韦迪格（Geoff Wedig）说，“然后这些数据会通过面部表情捕捉系统进行分析，转换成通用的面部动作，比如‘下巴张开’，‘嘴唇抿紧’，或者‘左眉挑起’。无论是微笑、傻笑、惊奇还是震惊，每个表情都被我们捕捉下来，转换成虚拟模型可以理解的动作。整套系统相当于动画师用来创造虚拟角色面部表情的动画控制器。”

Digital Domain与演员格雷格·拉萨尔（Greg LaSalle）共同创造的虚拟生物Brimstone。图片来源：hollywoodreporter.com

 “迪斯尼的电影‘圣诞颂歌’里有一个特别的场景，金·凯瑞（Jim Carrey）面部朝下栽倒在地。”阿波斯塔洛夫说，“拍摄时，他的头戴式摄像机移动得太快了，只拍到了三分之一的面部。但是就算我们只拍到了一小部分面部，面部表情捕捉系统还是能大显神通，重建出忠实可信的表情。”

 “圣诞颂歌”、“创·战纪”、“沉睡魔咒”、“死侍”和即将上映的“美女与野兽”里活灵活现的角色都得感谢ImageMovers Digital和Digital Domain的动画面部表情捕捉系统。

5

ViperFilmStream：数字拍摄系统 

草谷（Grass Valley Group）的地区客户经理马克·奇利斯（MarkChiolis）介绍说：“Viper FilmStream摄像机通过高品质镜头和棱镜将光线均匀地分成三束，然后使用红、绿、蓝三套独立的全解析度图像传感器来接收图像。”

Viper FilmStream数字拍摄系统。图片来源：GrassValley Group

“Viper FilmStream摄像机是第一套直接从传感器获取原始图像（RAW数据）、不进行任何处理的拍摄系统。就像从负片获取图像一样，这套系统不会对图像进行永久的、破坏性的处理，所以不会限制后期制作的质量和校正范围。”

时至今日，不少照相机和摄像机，甚至还有某些手机摄像头，都能拍摄可以进行后期修改的原始图像。但是Viper是第一个实现这一技术的工业摄像机。Viper还有助于缩短影片的制作时间。

奇利斯说：“过去被称为‘每日审片’（初步审查每天拍摄的原始影像）的活动，已经根据摄制时间改成‘即刻审片’或者‘每夜审片’了。在我们有能力拍摄可见的电子格式影片之后，摄像指导就能随时做记录；有需要的话，摄影指导还能把忠实重建的图像发给后期制作部门，让染色师先行处理，加快影片的完成进程。”

“现今的两大主流拍摄技术，一个是好莱坞的电视和电影制作标准，一个是Sony开创的第一代数字捕获摄像机。然而Viper跟这两大主流技术都完全不同，关于Viper的一切，几乎都是一次独特的挑战。”

 “借刀杀人”、“迈阿密风云”和“本杰明·巴顿奇事”都是使用ViperFilmStream数字系统拍摄的大片。

编辑：明天

排版：Sol_阳阳

编译来源：Emilie Lorditch，Five Academy Awards for Cool

科学人问答

今天的题很难哦，请准备好！

欢迎个人转发至朋友圈
译文来自果壳网

转载请联系授权[e-mail]
投稿请联系[e-mail]

近期热文（点击关键词即可阅读）

科研最新进展，学术最新动态
顶级学者的思考和见解

长按二维码关注科学人
（微信号：scientific_guokr）

这就是不点赞的后果！

哪些电影最经典？

点击“阅读原文”数字科学告诉你