韩冬

摘 要 随着时代的发展，现如今全真人CG电影的作品已经越来越多，渐渐走进了中国。CG为Computer Graphics（电脑图形）的英文缩写，翻译为中文的核心寓意为数码图形，所有数码化的作品都称之为CG。它服务的行业也越来越多，包括影视、动画、漫画、广告、产品展示和游戏业等，而其中最重要的应用领域为现如今比较流行的全真人CG电影。全真人CG电影采用的是三维扫面技术，它可以在短时间内迅速将演员的立体表面空间和颜色数据扫描到计算机中，进行表情和动作的捕捉，其数据格式能与通用的三维动画软件接口，它克服了一些传统技术的局限性，能够对立体实物进行扫描，构成与真实人物完全一致的三维模型。这项技术大大减少了制作CG电影的难度，减短了CG电影的制作周期，提高了影片还原真实表演的质量，是一项非常值得继续深入研究和使用的技术，对全真人CG电影制作和其他新媒体专业领域都有重要的意义。

关键词 CG；CG电影；三维扫描技术

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 2096-0360（2016）23-0034-02

近几年中国电影市场从2010年票房突破百亿后便快速增长，银幕数量也实现了爆发式的增长，单片票房也不断刷新纪录，取得了非常好的成绩，投资和热钱快速涌入。经过多年的快速增长，从2010年起票房回落，增速放缓，市场终究会淘汰落后的，低质量的影片，电影的质量成为了票房的决定性因素，CG电影在近几年的崛起中非常亮眼，从《指环王》《最终幻想》《阿凡达》《变形金刚》等电影的部分CG制作到《爵迹》的全真人写实CG，CG制作在近几年发展迅速，水准越来越高。通过不断地使用和制作，CG制作的电影效果一部比一部更加轰动，并且也总能获得更好的票房，所以制作更多的CG电影势在必行。

CG电影制作过程中需要制作电影中的所有的视觉效果，包括场景、道具、角色、特效等，制作流程复杂，制作时间长，随着技术的不断发展，流程的不断规范，三维电脑动画的技术日趋成熟，三维制作软件的兼容性越来越好，三维扫描技术为角色，道具开辟了全新的制作方法，为影视作品的制作带来了极大的方便，尤其是超写实类的影视作品，三维扫描技术通过多台摄像机对物体或角色进行全方位的扫描，在3～5秒内就可利用光学测量技术、计算机技术、图像处理技术、数字信号处理技术等进行三维人体表面轮廓的非接触自动测量获得角色或物体表面的数字化坐标信息。这种扫描技术可以实现非接触式测量，且快速、准确。获得物体的数字化信息后，可将信息导入各类三维制作软件，在三维制作软件中，可以对数字化的人物信息进行后期的修改和精加工，按照设定要求对人体比例大小修改，制作人体的各类贴图以及面部的各类3S材质贴图，增加人物的细节丰富程度，调整人体衣服的设计及颜色，充分发挥制作者的创造力和表现力，对角色进行更深入的塑造。在影片《阿凡达》的制作中，通过对人物角色的扫描，获得基本的角色信息，再导入电脑中，对角色的外貌、颜色进行个性化的逼真处理，制作出符合设定的人物造型。

除了对物体表面三维坐标的扫描，还可以对动作进行捕捉。在国外CG影视作品中，1990年出品的电影《全面回忆》首次使用了动作捕捉技术，但是仅有很短的时间，在影片《阿凡达》中，全面解决了演员面部表情采集的问题，并且避免了诡异谷效应，标志着此项技术已走向成熟，通过多年的实战经验积累，三维扫描技术的制作流程已十分成熟和规范，在多年的制作过程中，为了解决制作过程中出现的问题，程序员制作了很多的脚本和插件，帮助影片实现更多特殊的视觉效果。随着科技的发展，拍摄装备也越来越简单、方便，体积也越来越小，越来越方便动作捕捉演员的佩戴，对演员动作捕捉时的运动限制越来越小。在多年的实践中，动作捕捉演员也越来越适应动作捕捉的表演方式，动作捕捉技术需要在封闭的空间中对着空气表演，并且动作捕捉技术可以捕捉到演员最细微的身体变化，所以要求表演者要有较高的表演力，模仿力和想象力并且要有控制力，不能有太多无用的多余的动作，扰乱整体影片的设定，及人物的性格。在影片《猩球崛起》中几十上百头猩猩同时出现，形态各异，动作各有不同且完全达到逼真的效果就是通过三维扫描技术对演员进行动作捕捉，从人的动作移植到猩猩上，并且采用了新的户外捕捉技术，还原真实的山、石、监狱等场景，对数字化的信息重新进行编程计算，最终影片收到了很好的反响。各项技术的发展都更加方便了艺术工作者的二次

创作。

动作捕捉由专门的演员进行表演，在演员的主要关节、肌肉和运动的关键部位上设置动作捕捉传感器，通过各类传感器，将演员的头部运动，表情变化及身体动作记录为数字信息，特别是一些高难度的动作，演员难以胜任的表演，可以由专门的替身演员进行表演，之后匹配人物模型转为数字化信息在电脑中进行运动。过三维扫描技术中的动作捕捉，大大节省了动画制作人员K动画的时间，也避免了动画的不合理，不流畅，使动画更加自然，细节更加丰富，更加符合人的真实运动，通过动作捕捉，只需要对不正确的动作进行微调。通过这项技术节约了大量时间，缩短了制作周期。在影片《阿凡达》中就是使用动作捕捉技术，让演员在摄像机前动作捕捉，再导入已经制作好的角色扫描模型中，展现一个更加真实的世界。国内通过近几年大量的代工国外的CG影视作品及自己的尝试，对CG电影制作中的三维扫描技术有了更多了了解和认知，三维扫描技术正在逐渐的走入影片中。在2016年上映的影片《爵迹》是一部纯CG电影，在电影中的各个爵迹家族成员身披的“未来战衣”，其实展现的是在影片拍摄中起着非常重要作用的三维扫描技术，在《爵迹》的拍摄现场，共有60台高清相机，形成一个球形扫描区域。扫描时，演员们需要根据电影角色性格要求，摆出至少150多种不同的表情。电影《爵迹》采用的这套三维扫描系统可将真人扫描形成1︰1的3D数字人物，无论从体型、肤质甚至表情都与真人几乎一样，精度可以精确到毛孔。而且《爵迹》所先采用的这套扫描系统也是依据影片要求在国际先进水平基础上，自己进行了二次的研发与优化，使其更契合亚洲人的身形轮廓，去完成了电影中近40个角色的全身高精度扫描，也因此成为该领域在华语电影史上的首例制作。即使在好莱坞，也只有《阿凡达》《贝奥武夫》《猩球崛起》等顶级大作进行过这种拍摄。

另外，GPU渲染在电影制作中的应用正在不断走向成熟，为CG电影的发展铺平了道路，近几年兴起了Furry ball、Octane、KeyShot、V-Ray RT、Iray、Redshift等多款GPU渲染器；GPU渲染与传统的CPU有渲染有很大差别，通过CPU进行渲染，通常情况下同时只有几个线程进行计算，而GPU的核心数量很多，并且同时进行计算，配合显存，进行实时渲染，速度可达CPU渲染的几十倍。CG影视作品越来越依赖于实时渲染，实时渲染可以极大地提高渲染效率。在实际操作中对材质球贴图及灯光进行更改，要看到最终结果需要等待很长时间，而GPU可以快速预览变化，对材质和灯光的任何调整都会实时的反应在屏幕上，减少大量等待机器渲染的时间。使制作过程中的渲染周期也大大缩减，GPU发展的大趋势难以阻挡。

各项技术的发展都使得三维扫描技术越来越方便，越来越成熟，在之后的逐渐发展中，三维扫描技术将会更加方便CG影视制作人员的制作，相信中国在未来也能够制作出更多质量更高的CG电影，将中国CG电影能够与国外相竞争，带动整个中国电影的发展。动作捕捉，表情捕捉，人体三维数据的扫描已基本成熟，GPU渲染也在不断提高使用场景和使用率，但国内的发展仍然大大落后于国际制作水平，很多关键的信息和资料仍然掌握在少数公司手中，想要制作更好的CG影片还是要依赖于国外大的制作公司，而且只有使用的权利，对于核心的参数完全由他们操作并且保密，在以后的制作中，积累更多的实战经验，快速掌握CG影视作品的制作核心是我们的主要任务，在以后的逐渐发展中，科技将越来越先进，技术将会越来越好，三维扫描技术将会更加方便影视制作人员的制作。中国CG电影的进步在逐渐实现，需要更多的专业人员为之探究，专业团队将不断壮大，为之奋斗，不断向前。