文 | 俊杰笑书郎

近些年来，电影制作中的3D数字图像技术得到了长足的发展。

2009年上映的电影《阿凡达》是由詹姆斯·卡梅隆执导，以全新深海蓝色星球“潘多拉”为背景讲述了科幻奇幻故事。

该电影采用了前所未有的先进特效技术。

该电影使用了全面俯瞰摄影机和全灯光投射工具以及可编程粒子系统等具有颠覆性质的技术手段，使观众能够真实地感知到创新的数字视觉效果。

作为耗资巨大的特效电影，《阿凡达》的特效技术有何特点和创新？

《阿凡达》中所用的CGI技术介绍

1.《阿凡达》特效技术中预视化技术的应用

电影《阿凡达》中的预视化技术应用相当重要，这种技术常用于虚拟制作，它可以将导演和艺术家进行的现场捕捉、概念设计以及实时计算等元素打包在一起，为大规模的特效场景设计提供快速、可视化的探索与确认。

在《阿凡达》的制作过程中，预视化技术被广泛应用。

由于该电影涉及到多项高难度的特技和视觉效果，其需要极其复杂的3D建模和场景布局。

，在正式拍摄之前，导演詹姆斯·卡梅隆使用预视化效果来确定各个场景的位置、摄像机角度、光照设置以及角色动作等方面的细节，从而避免了后期对于画面删减或其他拍摄因素造成的延迟。

预视化技术的精妙在于它不仅能够协助导演决定最终画面所需的场景和道具，还可以让编队飞行、冰川倾覆等动作的制作更加完美。

据悉，电影中机器人骑兵队的操作与命令，均是基于预视化技术实施的。

，电影的特效团队还利用这项技术来制作了包括海盗飞机、瓢虫和龙在内的多个场景中的一些重要元素。

，《阿凡达》的预视化技术在电影制作过程中起到了非常关键的作用。

通过使用该技术，制作团队能够更好地展示其想象并掌控电影效果的各个方面，为观众呈现出一部令人难以置信的视觉盛宴。

2.动态捕捉技术采集演员的动作和表情的特效技术

在电影《阿凡达》中，动态捕捉技术被广泛运用来采集演员的动作和表情。

动态捕捉技术是一种数字技术，通过使用高速相机和传感器来记录演员的身体动作和面部表情，并将这些数据转化为计算机可处理的数字形式，从而生成高真实度的三维虚拟角色和场景。

由于动态捕捉技术可以精确地捕捉演员的每一个动作和表情，它被广泛应用于电影、游戏、动画等领域，可以使得虚拟角色的动作和表情更加真实、自然、具有表现力，从而增强观众的沉浸感和视觉享受。

在电影《阿凡达》中，动态捕捉技术被用来捕捉演员的动作和表情，帮助制作团队创建了高度逼真、栩栩如生的虚拟角色。

比如，角色内耳和尾巴的动态效果都是通过动态捕捉技术实现的，而男主角杰克·萨利的面部表情则是通过对演员山姆·沃辛顿进行面部动态捕捉来实现的。

这些技术应用，为电影的视觉效果带来了非常震撼人心的体验。

3.特效技术中全息成像技术在电影里的应用

电影《阿凡达》是一部以3D全息成像技术为基础制作的科幻冒险巨制，该技术在电影中得到了广泛应用。

在电影中，阿凡达族和人类之间通过连接生物神经网络实现交流，而这种生物神经网络则由一个被称为“心灵树”的大型植物系统连接。

为了让观众更加直观地感受到这种交流方式，电影采用了全息成像技术，在屏幕上呈现出一个栩栩如生的3D图像，配合声音效果，形成了一种身临其境的感觉。

，在电影拍摄过程中，导演使用了运动捕捉技术记录演员的动作，然后将这些动作与3D全息成像技术相结合，创造出了丰富多彩的虚拟形象，包括蓝皮肤阿凡达族和各种奇特生物。

电影《阿凡达》在其特效技术的应用方面达到了很高的水平，不仅将全息成像技术进行了突破性的创新，并且成功地将多个特效技术有机结合起来，提供了一种别样的电影观赏体验，也在行业内大放异彩。

《阿凡达》特效技术创新的内容

1.光线追踪技术在该电影中的应用

光线追踪是一种计算机图形学中的渲染技术，能够以物理仿真的方式模拟光线在场景中的传、反射和折射等过程，从而生成高度逼真的图像效果。

在电影《阿凡达》中，光线追踪技术得到了大规模的应用。

，在电影中采用了3D全息成像的技术，这就意味着需要对每个场景进行高精度的三维建模，并且要对光照情况进行非常详细的模拟和计算。

通过光线追踪技术，让虚拟的光线在场景中穿过各种物体和材质，反弹、折射、散射和产生阴影，最终呈现出了逼真的光照效果，让观众有一种身临其境的感觉。

，电影中还涉及到了众多特效细节的处理，比如人类科技设备、大自然中的动植物、不同类型的标志性场景等等。

每个细节都需要通过光线追踪技术来进行渲染，使得整个电影呈现出了高品质、高度逼真的视觉效果。

2.液体模拟器技术的运用及其效果

电影《阿凡达》中运用了液体模拟器技术来实现火山喷发、瀑布流水、雨水、泥浆等场景的逼真模拟，取得了非常出色的效果。

液体模拟器技术是一种计算机图形学的数值模拟技术，通过对流体物理行为的仿真，实现类似水、气体、粘性流体等流体的模拟。

在电影中，例如瀑布和溪流，采用了液体模拟器技术，利用数值方法解决流体运动的控制方程式，直接产生可视化结果。

通过这种方式，演员与场景可以被摄影并同步进行模拟，在将其转换到虚拟世界之后，就可以自由地调整包括抛物轨迹，流体外观，喷嘴缩放等参数。

相应地，《阿凡达》中使用了Houdini软件进行流体的仿真和处理，并且还不断优化流体仿真过程的粒子效果，让电影中表现出的水、火及其他液体材质更加逼真和真实感。

，液体模拟器技术在电影《阿凡达》中的运用成功地表现出了火山、瀑布、雨水等液态环境的自然与逼真，这不仅为电影加分，而且也在动画和游戏产业中具有广泛应用前景。

3.特殊材质渲染技术的开发和创新

电影《阿凡达》中的特效堪称影史里程碑式的突破，其中包括了许多开创性的技术应用，其中特殊材质渲染技术便是其中之一。

这项技术使得电影中所刻画的各种生物和环境看上去异常逼真。

在开发这项技术之前，传统的渲染方式会忽略光和材料之间的复杂相互关系，导致场景过于单调和人工化。

而利用已有的一些模型来提取视觉数据进行基于物理的渲染的办法虽然能在一定程度上得到精细的结果，但也容易忽略很多非线性效应，从而丧失体积感和光影变化的自然层次。

为了弥补上述不足，该技术优化了照明系统，增加了光影的变化以及紧密耦合多种纹理映射技术，并开发新的编排算法帮助程序员更好地操作图像数据，提高效率。

，《阿凡达》中的特殊材质渲染技术为电影的成功做出了巨大贡献。

通过提升CGI内容渲染的联动品质，使电影更具有逼真和听觉上的冲击力。

也因为这一技术能够提供之前使用的程序和建模方式所无法达到细节表达，将特效和动态画面的实现度从视觉上实现了统一。

《阿凡达》对电影特效行业发展的影响

《阿凡达》是一部引领电影特效行业革命性变化的电影，其在3D技术和可视化方面的突破是无可争议的。

，电影采用了革新性的3D摄制技术和蓝色/绿色屏幕技术，使得虚拟人物的表现更加逼真、自然，并且直接告别了传统拍摄手法所受限制。

在拍摄过程中，利用最新的数字成像系统和动态模拟技术进行制作，采用了许多数码绘画及特效技巧，从而展现出了一个惊人的、充满异想天开的植物星球。

，电影所使用的CGI图形渲染技术在当时也是最先进的，比如为了表现出真实好斗的种族间的战争，电影借助CG技术，以震撼人心的方式还原出腥残暴的战斗场面，打造出了一个生态平衡摇摇欲坠，侵略与和谐并行交错的完整旅程，让观众们感受到真正的视觉盛宴。

，《阿凡达》对于可视化技术的提高和发展也是不容忽视的，如电影中塔利星球的惊人威力，告诉了我们当科技与美学完美结合时，它是如何能够真实地呈现出来，不能单纯依靠视觉效果而忽略这种高科技应用给人们带来的体验上的创新。

，电影《阿凡达》在电影特效行业中开创了一个震撼的历史。它彻底改变了电影制作的方法和方式，并在全世界范围内产生了深远的影响。

《阿凡达》中使用的特效技术十分多元化并覆盖广泛的内容领域，从虚拟摄像到光线追踪、人物建模和运动等方面均有较为重要的创新。

参考文献

[1] 《阿凡达》:电影特效制作的新纪元. 赵琳;徐熳.电影文学,2010

[2] 从《阿凡达》谈立体动画电影美学. 彭国斌;罗兴华.电影文学,2010

[3] 谈数字特效在影视制作中的应用. 李娜.有线电视技术,2011

[4] 《阿凡达》与“潘多拉”梦幻的视觉盛宴. 郭文娜.电影文学,2015

[5] 数字特效在影视作品中的应用. 胡民.电子技术与软件工程,2014