《阿凡达：水之道》如何解决计算机生成H2O的问题

《阿凡达：水之道》中的嘟嘟（Trinity Bliss）在许多水下场景中使用了先进的性能捕捉。/ 20th Century Studios

大片中几乎所有的海上镜头都是数字镜头。但是，通过性能捕捉使它们看起来很真实，导致了该技术的一个里程碑。

在原版《阿凡达》中，编剧兼导演詹姆斯·卡梅隆大量使用了尖端的表演捕捉技术。它使人类演员能够变成10英尺高，尖耳朵，蓝皮肤的外星人，称为Na'vi，一个名叫潘多拉的丛林月球的居民。

这些都是电影制作中不乏开创性的视觉效果，从《深渊》中波光粼粼的水触手到《终结者2：审判日》中变形的液态金属刺客，再到《泰坦尼克号》中一艘主要由计算机生成的船和乘客。

随着詹姆斯·卡梅隆期待已久的《阿凡达》后续，卡梅隆开始探索潘多拉。他与里克·雅法（Rick Jaffa）和阿曼达·西尔弗（Amanda Silver）共同撰写的剧本描述了一个名为Metkayina的半水生纳美人氏族在水中和水下的许多场景。

当谈到实现那些水场景时，不会有好莱坞通常的“干湿”表演捕捉技术：演员悬在电线上，假装失重，在空中做出模糊的游泳动作。据卡梅隆的工作人员说，导演坚持“湿对湿”。

“这是关于演员表演的可信度，”卡梅隆制作公司Lightstorm Entertainment的视觉效果总监Richie Baneham说。“如果一个演员真的在水中，就会有一种粘稠的阻力。它告知演员的选择。这就是我们所追求的。这就是让它感觉真实的原因。

按照前景詹姆斯卡梅隆的要求，建造了一个可以模拟波浪和洋流的水箱 / 20th Century Studios

周五上映的《阿凡达：水之道》代表了视觉效果技术发展的新里程碑：水下表演捕捉。

经过一些粗略的测试——第一次实验，是在《阿凡达》制片人乔恩·兰道（Jon Landau）的后院游泳池中，进行的——在Lightstorm Entertainment位于加利福尼亚州曼哈顿海滩的设施中建造了一个性能捕获罐。该水箱深32英尺，可容纳约90，000加仑。（相比之下，为“泰坦尼克号”建造的海水箱装有1700万加仑。除了甲板上的观景台外，泳池墙壁上还有窗户供摄像师拍摄，使这个地方具有实验室水族馆的外观和感觉。

在卡梅隆的要求下，水箱也模拟了波浪和水流。“哦，上帝，”巴内汉姆回忆起对他的同事说，“事情变得更复杂了，小伙子们。

工作人员面临的主要困难之一是防止头顶的演播室灯光干扰表演捕捉数据。为此，卡梅隆建议在水线上铺一层小聚合物球，从而漫射水箱中的光线，同时让演员安全地浮出水面。他曾在《深渊》中使用了基本技术来模拟黑暗的海洋深处。

还有一些东西会破坏表演捕捉：演员有呼吸的需求。演员们屏住呼吸，不仅在拍摄期间，而且在拍摄前的那一刻。除了获得水肺认证外，他们还与自由潜水教练柯克·克拉克（Kirk Krack）一起训练。凯特·温斯莱特自豪地保持着演员自由潜水记录：7分14秒。

为了偶尔在水中推进，表演者穿着类似喷气背包的装置。手头有安全潜水员，在拍摄间隙为演员提供热水浴缸。主要演员还与专业水下舞者和体操运动员分享他们的场景。

以这种方式收集了大量性能捕获数据。在流程的下一步，这些数据与Weta FX的艺术家共享，Weta FX是Peter Jackson在新西兰惠灵顿共同创立的视觉效果公司。

演员、舞者和体操运动员在水下拍摄，以创建大量的表演捕捉数据。/ 20th Century Studios

正是维塔的艺术家将潜水服表演者变成了纳美人。他们还创造了丰富细致的数字环境，将动作从氯化罐运送到充满动植物的迷人水下领域。根据Weta的说法，这部电影创造了57种新的海洋生物。维塔艺术家还咨询了惠灵顿维多利亚大学的研究人员关于珊瑚礁生物学的问题。“我们没有免费的巴哈马之旅，”维塔特效总监乔·莱特里（Joe Letteri）开玩笑说。

《阿凡达：水之道》是该公司有史以来最大的视觉效果项目。全片只有两个镜头没有视觉效果。

尽管在水箱中进行了长时间的皮肤修剪，续集中有大量的水，但电影中几乎所有的水都是计算机生成的。在维塔制作的3,240个视觉效果镜头中，有2,225个涉及水。

为了使潘多拉栩栩如生，维塔的团队不仅要成为流体动力学方面的专家，还要成为逼真的渲染这些复杂物理方面的专家。水溅、晃动、喷雾和饱和的方式——用行业的说法——必须“解决”。

“大约有1,600种不同的主要效果模拟，”Weta的另一位效果主管Eric Saindon说。“海洋上波浪的适当流动，波浪与角色的相互作用，波浪与环境的相互作用，沿着皮肤流下的薄水膜，头发在潮湿时的行为方式，水下光的折射率。我们想让它在物理上准确无误。

作为研究的一部分，该团队拍摄了数百小时的参考镜头：水面上的风涟漪，波浪撞击岩石，海藻的运动。Saindon邀请一位朋友在镜头前灌篮，以便团队可以研究水对卷发的影响。“我们的游泳池不是世界上最温暖的东西。我不认为她会再为我们这样做，“他说。卡梅隆本人提供了他自己深海潜水的参考资料。

这部电影创造了大约57种新的动物物种，包括一个巨大的鲸鱼状生物。/ 20th Century Studios

维塔开创了使物体看起来更湿润的方法，最近为“生成物体与流体之间碰撞的视觉表示的方法”申请了专利。这项创新在一个序列中特别有用，其中一个名叫蜘蛛的人类角色被一群纳美人滴水到一些岩石上。这些镜头融合了在波浪池中拍摄的演员杰克冠军的真人镜头和CG Na'vi。

正如Saindon所指出的，Na'vi上的模拟水必须看起来与人类角色上的实际水一样令人信服，“因为你在同一镜头中将其与真人元素进行比较。我们不希望你考虑这一点。

另一个序列是船只在完全模拟的波浪中碰撞。“每个人都会认为我们在公海，”Saindon说。

虽然结果在某种意义上是惊人的，但这种艰苦工作的重点不是引起人们的注意。“这不是关于大喊'视觉效果'的疯狂时刻。这些只是使电影发挥作用的效果，“他说。“我们只是想让人们看完这部电影，然后忘记我们做了任何事情。

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