灾难的场景「说说2012中的城市灾难场面是如何制作的」

一、 何为CG？CG何用？

CG是computer graphics的缩写,涵盖的是用计算机生成的图形的全部。说到CG必须提到计算机图形学，计算机图形学的出现可以说是视觉传达最伟大的革命。可以说，Computer Graphics的研究内容是怎么在计算机中显示各种图形，和用软件计算图形的计算，以及跟这个相关的算法。从20世纪50年代开始发展的图形学，第一台图形显示器横空出世，出自于美国的名校麻省理工大学，该显示器只能显示简单的图形，而这就可以代表交互式计算机图形学学科的诞生。到了20世纪60年代开始林肯实验室发表了"一个人机交互通信的图形系统"的论文，在这之后图形学就完全可以当作一个全新的科学分支的独立地位。70年代开始标准化问题被提出来，80年代之后就开始有了比较有真实感图形的显示，在算法逐渐成熟下，逐渐发展至今已经可以做到与真物几乎完全拟真的程度。在计算机的帮助下CG能完成的工作越来越多，从90年代的侏罗纪系列电影开始CG制作的动物越来越逼真，从最开始只能表达动物的模型到后来毛发都开始逼真到一根一根都能看得见并可以在不同光照下显示出不同效果。

每一次画面一小步进步都伴随着背后算法的大量创新。虽然模拟爆炸画面困难重重，但电影人以及背后的工程师并没有放弃，依旧为了更逼真，画面更震撼而努力。虽然在70年代初的《2001太空漫游》上，到后来97版《泰坦尼克号》，再到很多年之后的3D版《泰坦尼克号》，每一次视觉的一小步提升，都伴随着背后的科技革命。

二、城市灾难画面的CG制作简史

在1996年的《独立日1》之前，大部分还是用制作模型爆炸的方法。比如70年代风靡于全球的《奥特曼》。虽然这个电视剧带给我们童年无限的欢乐，但当时看的时候就是觉得虽然大楼，车辆，树木，都做到了很逼真的程度，但就是缺点真实的感觉。这就可以引出CG的优势，虽然很多东西都是等比例缩放的，但许多场面的细节不是等比例缩放就能够解决的，比方说说房子爆破应该是碎成一片片粉末而不是一大块一大块的，在水面上打斗也不会激起来逼真的水花，而是应该对整个水面都有影响。

尽管奥特曼里面的道具已经做得逼真，想跟CG比起来还是缺少很多真实感。人们也看到了CG的无限前途，开始大力发展CG技术。

（一） 传统特效时代的城市灾难画面的CG制作

其实，在70年代前CG技术还未大量普及，但富有创造力的制作人也

找到了合适的创作办法来表现城市爆炸。用的方法主体还是特摄和胶片叠化，抠像以及少量CG。比方在拍摄奥特曼时为了达到怪兽在城市里行走破坏大量道路的镜头，在野外放好高楼大厦的迷你模型，在楼房外侧装好迷你炸药，模型的内侧安置好支架，在支架的前侧安装好广角摄影机就可以开始拍摄了。特摄并不能满足演员以及后面怪兽背景互动的场景，因此需要给演员单独拍摄然后通过后期抠图象以及把背景叠化来让场景更逼真。其中一个大楼模型价格高达为50w日元。而一个爆炸场面需[footnoteRef:4]要消耗近十个大楼模型。而火焰特效运用的是天然气以及手工绘制而成的。其中主创作团队并没有运用当时主流的逐帧定格动画的手法而是运用的真人带皮套的方式，这在当时是很创新的做法。

虽然电视剧最后呈现出来的效果，现在看起来很假，用现在CG技术完全可以很轻松模拟到这个画面。但还是惊叹于当时导演的很创新的想法。对当时70年代来说，这个场面可以用惊艳来形容了。

《奥特曼》剧照

CG技术进入电影行业路程比较坎坷，限制于当时技术才刚刚起步，制作一些简单的特效，花费巨大，但经过几次改革之后，CG技术研究还是从研究所转到了电影行业。

当时电脑特效还是刚开始起步阶段，也可以说是婴儿阶段。虽然此时电脑特效还不成熟，但结合模型效果相当不错，也算做到了电脑特效的大规模运用

20世纪标志着CG技术成功进入城市灾难片的的是《哥斯拉》电影。为了其中一个镜头可以称为城市灾难的CG的划时代应用。其中表现的是为了完全模拟旧金山全景，运用了5部千兆级全景摄影机，从不同角度360度拍摄拍到整个天际下的旧金山。然后mpc运用这些材料投射到电脑模型。为了能协调地整合实景拍摄和电脑影像合成，这部电影通过预视觉化技术映射出来。这帮助剪辑师鲍勃·达克萨很好的将这些片段整合起来。达克萨通常采用的方法是将预视觉化的图像整合到完整的拍摄之中。为了更好的结合CG以及实景拍摄，这部电影运用了预视觉化的方式映射出来的。这帮助导演更好的整合不同部分的特效音效等。并且可以把这个画面可以给演员们看。使演员更好的进入状态。其中还为了让演员跟CG之间更好的互动，导演先用烟雾，灰尘布满房间拍摄，制作时删除这部分，再用CG流体填充，最后成片。

因为计算机科学的高速发展，在20世纪末期最后时代进入了CG高速发展以及应用时代，数字特效变成主流，一部部经典高科技大片频繁的出现。

而且当时出现了一个许多划时代的三维动画制作软件。其中最有代表性的为Maya，它是Alisa公司在98年发布的三维制作软件，也是目前应用最广的三维动画制作软件。Maya在诞生之初就获得了人们的广大欢迎，其中最主要的原因是特别友好的界面，好用的功能。

可以说这个时代是CG技术发展，相关艺术创作都是井喷的时代。就1993年的《侏罗纪公园》而言，完全可以称作是个城市灾难片代表作了。这部电影使用了工业光魔制作的动画画面，该部电影使用了计算机很短时间内的超真实渲染。几乎完全使用了计算机生成画面，甚至完全使用数字合成来代替光化学光学合成。

（二）城市灾难场面CG技术新突破

21世纪开始随着CG技术越来越发达，CG制作成本也开始大程度的下降。并且电影行业也已经完全认可了CG技术，电影人都看到了数字技术带给观众的震撼的观影体验。此时CG技术的发展给了导演更大的发挥空间，之前，很多导演有很多奇思妙却碍于视觉特效的捆缚，而做不了电影。而此时有了更多的叙事方式的可能性之后，很多场面宏大的灾难片开始此起彼伏的出现。为什么之前灾难片没有出现而现在开始井喷式出现，其中有两部分主要原因。

1. 之前没办法完成的镜头，比如12级地震啊，一个城市整个塌陷等等，但现在开始用CG技术完全可以合成出来而且相对来说价格不算高昂。

2. 相比较于传统的拍摄方式，数字特效所需要的外部干扰比较少，比如21世纪之前如果需要拍摄纽约街道的话，只能在晚上8点之后，凌晨6点之前拍摄，耗时耗工耗力，但现在整个纽约市都可以用CG来合成，演员们只要在绿幕中合成拍摄就可以。而且CG技术完全可以不受天气，季节，场地等制约，具有质量高，可控制等优点。

其中比较有代表性的就属于《2012》了.电影《2012》属于剧情不算新颖，但震撼的灾难场景给观众们留下了深刻印象。下面详细介绍《2012》中有一个3分钟的灾难镜头里面包含着主角在洛杉矶街头开车逃命的镜头，其中旁边的大楼一个个倒塌。这个镜头是利用视觉特效来完成的。首先制作人员分析高达6万张高清街道图像然后制作了看起来相当真实的立体城市模型。然后制作道路旁边的树木，草丛，油箱以及爆炸地震等模型。然后让让演员坐在大型气垫上来模拟地震摇晃的感觉。下面我来详细解析这个镜头制作过程。

1. 描写故事板

首先，制作电影中连续的镜头都要首先制作故事板草图。任何镜头都要围绕着故事板草图来制作。就比如杰克逊驾车接家人狂飙到机场那一经典场面。虽然在电影中有5分钟来叙述这一场面，但初稿也就短短几张画。

2. 预视

3. 实景真人版

然后就是实地拍摄了，但需要做的准备就是背后以蓝色大屏幕作为背景墙方便后期制作。《2012》导演在加拿大实地拍摄，蓝色作为背景，并用Panavison Genesis宽屏数码来拍摄主角驾车逃跑的画面。

4. matchmove软件追踪

下面工作是特效师用影像软件匹配上面拍摄的镜头，并计算出精确的直觉动作，并在电脑上对这些动作进行重新制作，并与电脑制作场景匹配。

5. 模型配置

这一步就是建模。这个模型尺寸必须与场景相匹配，而且纹理质地不能有什么漏洞。制作完成之后会进行测试，确保所有模型可用能用。虽然看似简单，但每一个模型都需要建模师，纹理员，描影师，质地设计师等等最后由动画师制作完整的模型。

6. 模拟各种场景的坍塌效果

1）将电脑制作的三维立体模型（路灯，树木，井盖，路灯等）根据建模的时候材料不同，拆分成不同效果，这部分工作通常是由计算机自动完成，制作完成后就是扭曲的电线杆，裂开的道路，破碎的玻璃片。这些模型看上去要和真实世界发生的一模一样。

2）场景中的每一个物体爆炸看着很简单，但爆炸效果要想做到逼真必须考虑到他们爆炸互相之间的联系。比如一个大厦模型的倒塌，每一层的坍塌所产生的灰尘，以及产生玻璃碎片都会表现不同，而且碎片落地的时候灰尘会扬起，这些都是需要考虑的。特效师一般会使用Thinking particles粒子插件来制作。就这短短几分钟，却需要CG特效师长达1年的实践来制作。

3）还有一个问题是考虑连锁反应问题。比如模拟停车场问题，停车场上面的高层建筑物倒塌，首先要制作建筑金属结构扭曲，然后每一层依次摇晃，倒塌，之后模拟水泥柱的不堪重负的歪曲，地板破裂下坠，窗户爆炸玻璃碎片满天飞，这一切动作是同时发生，也可以说是一层套一层发生的。

4）还要考虑的问题是爆炸产生的效果与实景拍摄产生互动。比如说为了增加刺激效果，需要高层掉落一个冰箱差点砸中主角的车，需要精准把握自由落体的速度以及角度问题。《2012》特效师用的是ncloth模拟技术来完成的。

7.渲染

为加强视觉特效，需要进行渲染。建立渲染通道需要考虑拍摄复杂性以及每个渲染部分的具体要求最后再将所有通道层合并起来呈现最终效果。渲染通道包括光照反射通道，阴影通道，RGB光照通道等等，不同的通道可以渲染不同的效果，比如光照，光滑，阴影等等 特效师一般为了减少渲染时间，通常把每个镜头分割渲染。

1）比如说为了渲染快车道和汽车，《2012》中运用了镜面高通反射，阴影通道，间接照明通道等许多通道，就是为了表达不同时候的不同视觉效果，比如变色，潮湿，夜晚等等。

2） 再比如在渲染街道道路时，需要将镜头切成镜头左面，镜头右面，以及后景，前景等等。这样可以节省大把时间，也可以在合成最后画面时有更多的操作空间。

8.doughboy渲染

Doughboy渲染是一个测试性渲染，在短短几分钟内渲染，看看效果来确保全面渲染时保证万无一失

9.最后镜头

最后将虚拟场景，三维模型，渲染效果，真人实境拍摄合成，构成了最后观众们看到的画面，效果跟真实拍摄一样真实。

可以在《2012》中看出，后期软件在特效占比可以说越来越重了，不再像以前后期软件只能调调色。现在主流电影运用CG的方式是后期软件抠像，在蓝幕之前表演的演员和背景叠加起来，制作出惊险刺激的画面。

三，城市灾难场面的CG的技术分析

首先我们要了解的是CG特效的加入并没有完全颠覆电影的拍摄方法。现在主流拍摄的流程如下。

要最后呈现出来完美效果需要有几个大的模块建模材质，灯光特效渲染几个部分相互辅助来完成的。

最基础的建模方式只有两种一种是多边形建模和曲面建模。其中在建造大厦用的最多的是多边形建模，因为大厦模型结构简单，比较规则。

人们一般是靠光学属性和纹理来判断一个物体的质地的。而计算机模拟真实大楼也根据这一原理，来给模型加上光学属性以及纹理以增加真实感。其中城市在灾难片运用比较广的是blinn/phone两种shader类型，这两个类型可以表现材质硬的材料比如玻璃金属等等。纹理也可以称作纹理贴图。一般可分为2Dmaps和3Dmaps。一般在贴图时，为了表现真实度往往运用复合多种贴图的方式。因为城市中灯光情况复杂，白天和夜晚不同，一天不同时间内的灯光也不同，运用的灯光种类比较多，有面积灯，平行灯，聚光灯，泛光灯等等。

特效分为很多种，就目前来说，主要运用的是动力学特效，这类特效主要根据动力学系统和粒子系统来制作。现在软件可以轻松模拟爆炸风暴，喷射等等事件。但是有时候导演为了表达特殊镜头，需要研发人员为了特定要求制作特定程序来表现效果。比如为了满足罗兰对城市崩塌的的要求，研发人员分别写了制作海啸，龙卷风，地震等等再结合MAYA软件，最终呈现了我们看到的城市崩塌的完美效果。

从《2012》起，过去十来年的时间，城市爆炸CG技术一直都是稳定上升，用模型爆破简单省力，为什么电影人要拼命发展CG爆炸技术？下面来总结几个主要优势。

（1） 超越传统特效的各种束缚

在CG技术没有很发达的1973年，《星球大战》拍摄起来是非常困难的。对物体爆炸有非常多的限制。比方说，制作人必须很多精力来制作模型，还要控制爆炸物的爆炸角度等等。这一方法费心费力而且效果不好。相比之下，在《2012》中用CG制作的那些城市高楼大厦爆炸更具有真实感，而且效果更加震撼。

（2） 提高拍摄效率和安全性

跟爆炸有关的镜头一直是困扰导演的问题，因为要考虑到爆炸物不能影响到镜头，而且爆炸角度不好的话，就要重新制作模型，再重新拍摄，费时费力。因为这个不可控因素，拍摄成本很可能会大幅度增加导致超支。另外一个因素是安全问题，虽然爆破的模型，但还是有爆炸物伤害演员的状况时有发生。