揭秘《阿凡达》诞生之谜

对手持的模型进行动作捕捉得到了粗糙的飞行轨迹，然后又通过吊盘装备对飞机轨迹进行了调整。Cameron说：“我们用模型做俯冲和飞行的动作，然后通过吊盘这个倾斜的动作调整，再从虚拟监视器里观察自己的动作，然后重新调整飞机倾斜角度。所有的飞行轨道都是根据直升机转弯时我们拍到耦合运动制作出来的。我上过几节驾驶直升机的课程，处于安全考虑，你别坐我驾驶的直升机，但是我确实知道该怎样让它飞起来。旋翼不会一直在一个轨道上运行，转弯的时候它会偏离轨道，然后再纠正重回轨道。但是手K的直升机动画不会那样，这就是它们很难看的原因。”

Cameron和Baneham还用模型捕捉了斑溪兽的飞行动作，他们自己练习控制沿着飞行轨道行走的速度，这样就能保持稳定的空中速度。Cameron解释道：“我们可以让旋翼的速度呈现出变化，因为他们可以停下来盘旋，但是斑溪兽不能盘旋，它们要有稳定的空速。我的大脑一直在计算着怎样让我的脚步正确，这是一个学习的过程。

在离开拍还有6个月的时候，导演计划让替身演员把重要的场景都表演一遍，同时Cameron使用虚拟摄像机设置虚拟环境中的镜头。Cameron回忆道：“当时我对Jon Landau说：我们先忽略previz（形象化预览）阶段，就坐在办公室里，想象一下那会是怎样，不要管故事板了，我们有这样的技术—为什么不用呢？在选角色以前，我们花6个月时间用替身演员捕捉动作，粗略地勾勒场景，设计摄影机角度，设置舞台布景等等。”这个过程中我们把替身演员和布景都安排好。在一天的时间里我们能用替身演员制作3到4个镜头；拍摄动作，选定镜头，把地形、山峰、植物和天空都布置好。等到主要演员选好以后，所有东西都准备齐全了。”

拍摄前所作的工作并不像Cameron预期的那样好。主要是因为工作人员还是要解决大量的虚拟技术问题。Cameron说：“6个月的大部分时间里我们都在想怎样解决那些技术问题，所以实际上，我们并没像预想的那样提前完成动作捕捉。如果可以再做一次，我会坚持提前捕捉整部影片。这样演员选定之后，我们就可以专心拍摄表演了。到时候我们就知道演员应该站在哪里，战斗会在哪里发生，树木的位置，和诸如此类的事情。这样对演员也有好处，因为他们从来也不会关心那些东西的位置，他们在意的是角色在那一刻的感受。”

早在2007年，虚拟制作人员就和演员一起做了测试，校准演员的身体在表演捕捉系统中的位置，到4月以后，Cameron开始在Playa Vista摄影棚拍摄《阿凡达》。通常情况下，刚开拍的时候，虚拟艺术部门根据概念设计为预定的拍摄计划布置环境。然后，第一助理导演Josh McLaglen会提前巡查一番，检查虚拟艺术部门的布景，确保一切符合镜头需要。Cameron回忆说：“前几次我来的时候，我们用了半天的时间纠正舞台布景，这样我才能拍摄。所以，最后我说：‘好吧，我们先提前巡查一下。把这些最低级的问题解决好，起码要确保虚拟艺术部门的布景符合镜头的最低要求。如果镜头要求瀑布，就弄一个瀑布来。如果镜头需要你采取行动，确保我们需要的东西都在那里。’这是第一步。”

虚拟艺术部门收集完所有舞台布景、道具和角色素材以后，动作捕捉的工作人员要进行测试，确保虚拟镜头的密度不要超出系统的实时播放能力。Nolan Murtha解释说：“镜头的内容越多，实时播放的可能性就越小；所以我们需要先测试，确保能够实时捕捉到场景。”

虚拟环境的数据发送给舞台工作人员以后，他们就建造镜头里出现的山川、树木、森林、藤蔓和其他环境元素的实体模型。Cameron说：“我们要创建和虚拟场景相匹配的舞台布景，我们在平面的动作捕捉舞台上拍摄，但是丛林或者山川里的东西都不是平的。那里有山谷，突起的岩石，斜坡以及各种各样的东西。所以我们必须创建一个实际的场景，既可以支持演员，又能够迅速的导入虚拟环境中。刚开始没人知道该怎么做，我们就把这件事搁置了一段时间。最后，我说：‘把舞台分成几个6英尺高的架子。每个6英尺高的方形架子上都有滚轮车，我们就在这上面建造地形的起伏。各个滚轮车锁在一起就像是一幅巨大的拼图。’他们进一步扩展了这个想法，在这些6英尺高的架子上使用了数字解码系统，这些6英尺高的大架子构成了多边形栅格，举个例子，拍摄41A这场戏的时候，我们发现可以用一个栅格拍摄，然后把它拆开，再把下一个栅格移进来， 15分钟内我们就这准备好拍摄下一个镜头。完全设计好以后，我们就可以用这个栅格子系统拍摄整部电影，从一个镜头转到下一个。”这些滚轮车不仅能当做与数字环境相匹配的实体代表，也可以作为演员能接触到的布景。“开始我们使用他们搭建各种地形，然后又增加了无遮挡的布景专门用于接触，比如攀抓的藤蔓或者可以跳过的原木。”

在组合好的舞台布景上拍摄，Cameron首先会使用虚拟摄像机和一组替身演员拟定镜头。在没有previz(形象化预览)或故事版的情况下，拟定过程就是对摄像机和动作的自由发掘，本质上就是形象化预览或故事版。Cameron说：“我们基本上是边拍摄边制作，这样也可行。不会破坏最终的结果，就是有些混乱，主要是由于我们没有能及时地弄清楚这项技术，拍摄前没有完成预先的动作捕捉。后来又临近最后期限，主要角色的演员又都来了。但是我们从来没放弃使用替身演员设计镜头的想法。我们一直都是先设计场景，然后通过替身演员设计好镜头，最后拍摄演员的表演。那个只有6、7个特技替身演员的小组绝对非常重要。他们都是出色的动作表演者，所有的替身演员都能表演，他们饰演了很多不同的角色。Kevin Dorman几乎表演过所有的角色，包括Quaritch、Jake、Mo’at、Neytiri等。我们想给他颁发美国演员工会奖（SAG Award）的所有奖项!”

为了改善用面部捕捉设备和高清摄像机获取的数据和素材，他们专门开发了一项技术，这项技术称为面部表演替换，简称为FPR，是自动对话替换（ADR）的概念副产品。Cameron：“既然演员能看完自己的表演然后改配音，为什么不把它应用到表情捕捉上呢？特别是大场面里，我们很难让摄像机追踪四处跑跳的演员。所以我们就在监视器前把这两件事解决好，让演员看自己或者替身演员的表演，把表情表演的和身体表演分开。当对他们进行特写时他们再做面部表演和说台词。这样我们就把身体表演和表情表演分开了，演员也可以接受这种方式。事实上，他们不用再担心该怎样跳或者滚动，能够让表演更完美。这种方法棒极了，我们可以从更好的角度拍摄演员的脸。”

为了能指导Weta制作动画，摄制组为Weta的动画师们提供了动作捕捉数据，这些都是由替身演员表演基本的生物动作得到的。最后这些动作捕捉数据都被传递到了CG生物绑定上。就像制作初期的几天里，Jim Cameron和Richard Baneham使用模型表演出飞行轨迹一样，生物动作捕捉只是一种工具，一种改进与Weta的动画师们交流的方式。”

Baneham说：“这是一种粗略的方法，但使用这种方法能得到预期的效果。闪雷兽从左边穿行到右边，其间会有一种作用力。”输出基本的捕捉信息后，Andy Jones和Dave Clayton还有其他动画师可以更快地理解闪雷兽的动作，可以在有限的时间里做出高品质的动画。”

影片中最震撼人的场景---- Neytiri骑着闪雷兽与控制Amp装甲的Quaritch上校最终的战斗，是通过演员表演和生物的舞台动作设计实现的。Cameron说“我们其实可以K出这场战斗，但是我们没有，我们给两个演员设计了动作，这样整场战斗看起来更自然。当时我们甚至都不管摄影机机位了，只用心设计动作。”Cameron先捕捉了替身演员Alicia Vela Bailey的表演。

她演的是闪雷兽，她穿着一件Neytiri的马甲，这样能在她在做跳跃和翻滚的时候仍然能够识别出来。第二部分中，Vela-Bailey作为Neytiri的替身骑在闪雷兽上。Cameron说：“她骑到闪雷兽上后，我们就开始猛烈的摇晃闪雷兽，就像Gilley’s酒吧的机械公牛一样。这样即能够看到摇晃中Neytiri头发的形态，又能够得到她紧紧抓住的动作数据。”

拍摄Quaritch上校和Amp装甲时，也使用了同样的方法。Stephen Lang表演Quaritch上校，替身演员Kevin Dorman表演Amp装甲，对他们两个同步进行表演捕捉，然后Cameron再拍摄Lang穿着Amp装甲的镜头，最后使用表演捕捉的信息来驱动真的Amp装甲。

在一些飞行器或者飞行生物的镜头中，工作人员会捕捉演员或者替身演员在万向锁装置上的动作。拍摄时根据飞行路径控制万向锁装置，每一个镜头的飞行路径都是Cameron和Baneham捕捉的。Cameron：“在捕捉飞行轨迹的时候，我们使用了跟踪摄影机。这样我们就能够看见什么时候要向右倾斜、停顿、左倾斜和俯冲、右倾斜上升等动作，这些变化在监视器中都能看到，就像坐过山车一样，我们还能预计下一个动作，Richie和我就站在监视器前，伸出胳膊，在工作人员调整万向锁装置的时间里，我们就预测下一个动作是什么。在做一个倾斜的动作之前，我会先用胳膊演示一下这个动作，然后他们再调整出这个倾斜的动作。我们在监视器中能够看到角色实时的虚拟表演，比如说转弯的时候我们能看到角色在坐骑上转弯。刚开始拍摄的时候比较混乱，之后就越来越好了，我们逐渐能够让动作同步了。

为了提高演员对倾斜和其他的飞行动作的表现力，替身协调人员Garrett Warren在倾斜动作开始的瞬间会拉下万向锁装备的一侧，然后再把演员推上去。Cameron解释说：“这样演员更能好地感受这个动作，并做出自然的反应。俯冲的时候他们腿部会很用力，上升的时候他们会失去重心。这样就拍出了漂亮、动感、骑士般的感觉，这不是坐在马鞍上进行表演，而是实实在在的空中表演。

在一段抒情的场景中，Jake和Neytiri骑着斑溪兽忘我地自由地飞翔，他们盘旋、俯冲和攀升，整个飞行过程中两个人的眼睛从没有离开过对方。

Cameron：“就是这一刻我们感受到Jake和Neytiri坠入了爱河。虽然他们骑在各自的坐骑上，但你能感受到他们之间的心心相印，你能产生情感上的共鸣。这个镜头中主要问题是处理视线，那么多飞行的镜头，演员怎么能知道眼睛应该往哪里看呢？”拍摄前两个演员先看着对方的眼睛排练一遍情感的表现。然后在一个长杆上挂一个网球，拍摄的时候演员就把同样的情感转移到网球上。工作人员会根据另一个角色的运动调整杆和网球的位置，这个过程中演员的眼睛一直盯着网球。Cameron回忆说：“我们当时挥动着杆和网球，喊着‘OK，Jake来了；他现在在你头上；现在他到这了！’”

实拍使用的是Cameron和Vince Pace开发的3D摄影机，为准备《阿凡达》，Vince Pace提前几个月对3D摄影机进行了改装和完善。Pace：“在阿凡达的拍摄过程中， 3D技术对摄制组是完全透明的。为了不让技术妨碍拍摄，我们研发技术的时候就从制作的角度出发，并且尽可能的让技术透明化。其实对导演透明化技术很容易，因为导演主要就和摇臂和摄影机轨道打交道。Cameron想要拍摄出剧院风格，他喜欢摄影机的调动。

他喜欢一边和演员谈话，一边扛着摄影机拍摄，但同时他还想使用大摇臂。所以我们要创建一个系统能够快速的适应各种镜头的变换。从一个手持摄影机到摇臂摄影机之间转换的时间间隙要非常短。”就在拍摄的前两周，Pace收到了Cameron的长长的email，里面详细的列出了他期望摄影机具备的功能。”Cameron想要摄影机能够上下翻转，他想要的摄影角度都是目前还没有发明的。而我们呢，只有2周时间！我们随即进入了最高备战状态，最终我们在两周之内按要求创建了摄影机。当然在那之前我们就有一定的准备了，但是临近制作的时候还是发生了很多混乱。

最终的3D摄影机本质上和以前一样，由两个摄影机构成，一个针对左眼，一个针对右眼。两台摄影机的重量在25到33磅之间，整套设备比以往任何摄影机更灵活更人性化。Cameron说：“这是一个技术的奇迹，一台28磅的摄影机，可以放在我的肩膀上，同时又非常安静，可以在两英尺以外进行同步对话。在阿凡达拍摄前的9年里，我们已经完善了这套摄影机设备，已经研究出了立体效果的拍摄方法。所以拍摄的时候在立体效果这方面问题不太大，可以直接应用我们开发的方法。拍摄的第一周，在校准等方面还是有一些问题，但是那个星期里我们就把那些问题都解决了。

在达新西兰之前，对Cameron和制作人员来说，立体技术已经不是问题了，在实拍中他们还有其他的技术创新。其中一项技术---Simulcam(协同工作摄影机)—无论对阿凡达还是对今后的电影事业都有重大的意义。使用Simulcam能够在拍摄时实时看到合成后的效果，也就是说Cameron在摄影机取景器中看到的不是绿屏，而是数字合成后的场景和角色。

其实Simulcam的开发早在两年前就开始了。有一天，Cameron在思考虚拟摄像机技术，然后他问了Glenn Derry一个问题，就是这个问题最终导致了Simulcam的研发。Cameron回忆道:“我当时站在虚拟摄影机前面，突然意识到这并不是一个“摄影机”，这只是一个物体。其实对于整套系统来说，它就是一个物体，你可以操纵它的方向，它从功能上讲算是一台摄影机，但归根结底它并不是真正的摄影机，它甚至可以是一台烤面包机。

突然我灵光一现，那如果它真是一台摄影机会怎么样呢？我们能不能创建一套网格系统，这样把虚拟摄影机和另一台摄影机的图像叠加在一起呢？你能把两个世界合成到一起吗？

当时我就问Glenn Derry：‘如果我们的虚拟摄影机是一台真正的摄影机，我们使用它拍摄绿屏表演，然后再Motion Builder中生成的数据也加到图像中，同时还要有一个实时的轨道，把虚拟的环境和角色也添加进来。让实拍演员和虚拟环境进行实时交互，这些能实现吗？Glenn想了一会儿说：“没什么不可能的。”当然整个开发过程中发生过成千上万的问题，Glenn一共花了两年才完成这套系统。系统开发以后，一切才真正开始。我们拥有了整套捕捉技术，我们还具备实拍技术，两种技术合二为一就是—Simulcam。”

Simulcam开发之后，Derry和他的团队创建了一套移动动作捕捉平台（mobile motion capture system）。有了这套平台，从一个片场到另一个片场之间的转移就容易了，同时这套系统也能适应不同片场的设备。同时也发现了新的难题，在不同片场进行动作捕捉时灯光环境各不相同。Derry 说：“最适应动作捕捉系统红外线摄影机的灯光是Sterile灯光，但是在拍摄现场，到处都是20K甚至是50K的氙气灯，这些氙气灯严重的妨碍动作捕捉系统的功能。”

Cameron继续解释说：“这些灯光能够欺骗动作捕捉系统，因为系统把任何光源都当做标记。所以Glenn就得想办法开发一套不透光的捕捉系统。新系统其实还是同一个Giant 工作室的系统，它传送到Motion Builder的信息业也和过去一样。不同的是Glenn重新做了整套捕捉标记系统。”

Derry的新系统使用一种光源发射器，这个发光器是和动作捕捉摄影机快门速度是同步的，这样它就能够排除现场其他灯光的干扰。Derry解释道：“我们在两台摄影机和演员穿的动作捕捉服上安装了很多小的LED。这些LED能够配合动作捕捉摄影机，在20微秒内，发出极强的光。

这样所有的动作捕捉摄影机只能捕捉到这些光点，如果你把这些光点射向太阳，那么你不会看到太阳，你只能看到这些点。所以我们如果能打败太阳，我就能打败现场的50K大灯。”最终他们在这些动作捕捉设备上安装了轮子，这样便于从一个拍摄地转移到另一个拍摄地了。

设备上还安装了支架，这样到拍摄现场以后，很容易就能支撑起来。和在棚顶固定的摄影机不同，动作捕捉摄影机要不停的改变位置，针对这种情况，Giant Studio又专门编写了新的校准软件。Matt Madden说：“每次拍摄之前，我们都不确定这些摄影机的位置，因为一且都要等灯光和其他设备调整好才能确定。开拍以后，我们必须在几分钟内调整好这些动作捕捉摄影机，为此我们专门创建了新的工具，以保证在短时间内迅速校准摄影机。”

通常情况拍摄一场戏之前，剧组人员先捕捉纳美人或者阿凡达演员的表演，Cameron拍的时候就把捕捉的数据应用到数字角色上。Derry说：“捕捉这些表演能给Cameron一些已知的元素,拍摄的时候他就清楚的知道Sam要做什么了，这样他就可以专注于摄影机和其他拍摄元素了。比如有一场戏，Jake第一次在阿凡达身体中醒来，在屋子里踉踉跄跄的走，在我们搭建的巨大动作捕捉舞台上，Cameron花了一个上午指导Sam Worthington。然后我们去了真正的拍摄现场，再播放Sam的表演，这样Cameron对每个镜头中Jake的动作都了如指掌了。在拍摄现场，他从手提摄影机的目镜中就能看到Jake的阿凡达身体。”

为了让Cameron和Rick Carter在实拍现场能够通过摄像机取景器看到数字场景，Playa Vista的视觉艺术部门把低分辨率的环境素材送到新西兰。比如说Carter创建了巨大的指挥中心和巨大的绿屏。视觉艺术部门提供地狱之门的外部环境，这样Cameron从取景器中就能看到地狱之门窗外的环境，虽然分辨率低，但是能看到窗外的交通工具、直升飞机、机场、围栏和远处的丛林。

Simulcam是个巨大的成功，Cameron在整个实拍过程都很依赖这套系统。Cameron说:“我们对Simulcam上瘾了，什么镜头都使用它，十次中有七次是应该使用的，其余三次我们就是想使用它。只要CG和实拍有交互我们就想使用Simulcam。我们通过它来理解灯光，尤其是有的时候在一帧中实拍素材只占很小的比例，大部分画面都是空白的。通常情况下拍摄这种绿屏镜头是很可怕的，因为实拍的东西占整体比例太小，你只能靠直觉说‘摇过来’。但是使用Simulcam，你就不用这样了，因为你能看见镜头的走向，这样就可以流畅的、像在剧场里一样拍摄。

“人们都说实时表演捕捉将该改变电影制作的方式，人们说这是一项革命性的技术，但事实上，这项技术只能影响少数人。将来也是只有一小部分电影需要它，只有少数电影人会对它感兴趣。Simulcam才是真正的革命，现在的电影中几乎都有特效，而其中大部分都是以实拍为基础的。即使制作2D影片也一样，把CG制作流程和实拍结合在一起，这样可以让给整个行业带来更广泛的软件和工具。