《黑客帝国：矩阵重启》水下动作捕捉技术精彩解析

科幻电影《黑客帝国》被誉为“无法超越的动作科幻片”，对很多人来说它都是意义非凡的。系列三部曲上映以来总共获得了三十亿美元的全球收入，影响力可见一斑。

 

 

许多忠实观众看完《黑客帝国》之后，都表示感受到一种释然的情感，沉重又充满感动，衷心期盼着再次更新“下一篇章”。2021年12月22日（北美上映时间），基努李维斯带着《黑客帝国：矩阵重启》相隔19年后再次重磅回归。

 

除了电影本身的热度之外，它的幕后制作也被推上了荧幕。此次的新作幕后有一个非常大的亮点，虽然有些片段后期对其进行了删减，但也非常值得详细展开了解，比如我们今天的主题“水下动作捕捉”！

 

 

“水下动作捕捉”这个想法一开始是由Matrix导演Lana Wachowski所提出的，时间追溯到2019年，当时Volucap首席执行官Sven Bliedung von der Heide在德国Studio Babelsberg研究体积视频捕捉设备，这个设备引起了许多导演和制作人的关注。

 

于是Lana就想着是否可以在水下也建造一个相同的捕捉设备，其后大概两到三个月的时间内整个制作团队和首席执行官就开启了密集的测试，并且期间的每一个数据和扫描过程都相当严格。

 

 

一个全新的子弹时间拍摄方式

 

要完成Lana想要在水下拍摄体积捕捉的想法，绝对不是一个小的工程量。按照以前的拍摄方式，像最典型的例子，在1999年的《黑客帝国》中，两位演员对线拍摄的场面，从视觉效果上来说在当时也算是跨越式的发展，在绿幕上使用了多摄像机拍摄演员表演，将他们代入基于摄影测量的“虚拟”背景中，并使用插值技术来操纵速度和时间。

 

 

但是在《黑客帝国：矩阵重启》这部电影中，Lana寻找到一个全新方式来传递“黑客帝国”模拟世界中的时刻，采用新的“元”转折，并且还要传递一种试图反抗或者是反击的感觉，那么这一幕就非常适合在水下拍摄。

 

所以，这部电影的最终部分拍摄最理想的状态就是进行水下作业，使用体积捕捉装置捕捉演员的表演，因此针对演员的脸、头发和衣服就会有一个自然的“水中影响”，还可以呈现在水中拍摄的焦散和飘渺感。

 

 

Volucap装置如何在水中实现

 

拍摄的第一步，就是让水下体积视频捕捉设备在Studio Babelsberg的设置中运行，对于相机下水的外部保护也有一定的要求。

 

所以制作团队设置了一个”实时“信号，并且只有提供分辨率的连接器可以用，至少提供4K、10位和60FPS的高分辨率预览，拍摄之前完全构建了自己的外部保护壳、电源、触发系统和电缆。

 

除了备用系统以防电缆断裂或者是水进入外壳之外，Volucap还用了大约两个半月的时间交付了一个水下体积视频捕获系统，在19年年底就已经做好了测试。

 

在测试中使用了专业的替身，穿着也尽可能和主演匹配，这些替身在7米深的水箱中被Volucap的装备捕捉，当替身开始表演的时候，设备基本上也进行了”沉浸式“拍摄。

 

例如下方的测试镜头，一个替身伸出手来阻止一颗慢动作子弹（子弹同样带有轨迹）来击中另一个人。这样的测试镜头，大致的流程就是Volucap捕捉场景，然后交付图层、集合体、纹理等。最终的合成会将角色放置在环境中由One of Us执行VFX。

 

 

 

为何最终没有使用“水中体积捕捉”？

 

虽然测试非常成功，目的也是能够捕捉水下演员的“真实”表演，因为在CG中，没办法真实地伪造水或者水下的变化。比如在后期制作时你只移动了头发的变化轨迹，但是不移动脸部变化，整体看起来也还是会很奇怪。

 

因此最终《黑客帝国：矩阵重启》中一些原本是水下体积捕捉的场景，最后并没有使用这一方法，但不可否认地是其中的一些拍摄灵感依旧来源于水下的测试镜头。

 

没有使用水下体积捕捉拍摄的原因很多，有些人认为它成本很高，有人则认为水下镜头失去了一些分辨率和焦点......

 

还有一个重要原因，那就是演员在水中拍摄，水下重力拍摄肯定会对人的面部造成影响，呈现地效果不够美观。演员对形象问题会格外注意，拍摄完之后可能还会被要求以数字方式修复面孔，等于再次耗时耗力，还是会打破原本的真实感。

 

除此之外，还有一个挑战，那就是这次的电影制作风格与20年前的风格几乎截然相反，在表述整个故事的时候也要考虑到不摆脱原有的名场面。

 

 

分时的出现

 

“水下捕捉”作为测试还是对电影有不小的影响，像后来One of Us和Framestore在“分时”场景中所处理的画面依然融合了水下的感觉。

 

一个是咖啡馆打架的场面，一个是子弹射击和苹果爆炸的一瞬间，后期分析师会对场景有一个时间和速度上的把控，但最终想要的效果不只是执行镜头而是解决故事，所以就要有更好的方式来表现电影场景中的慢动作。

 

 

于是！一个带有不同速度运行的摄像机的立体装置就完美解决了问题，还对镜头进行了“分屏”。使用立体装置拍摄最大的好处就是两个摄像头，不是左右偏移，而是实际对齐，在加上以120fps和8帧的速度拍摄，到后面在有要求的情况下可以无限放慢速度并且还可以重建Analyst。

 

为了拍摄分段时间所需要的底片，首先考虑到演员和道具作为单独的绿幕元素来拍摄。其次一些特效“火花”之类的也要进行一些2D处理，因为这一部分可以说作为整部电影的关键视觉标志之一，所以制作团队针对“火花”反复做了很多次实验，所有这些都使用120fps的射击火花作为基础，使用360°快门拍摄的120fps镜头提供最满意的效果。最后，关于子弹炸开的镜头也有一定的要求，制作团队大概制作了约20种不同版本的子弹炸开特效，由126个镜头组成的长序列，而且每个镜头还需要渐次变化，这个对制作而言是个非常大的挑战。

 

 

 

Volucap的摄像机装备

 

其实Volucap的水下体积装置尽管没在电影中使用，但无疑也是一个巨大的成功！Volucap团队在Studio Babelsberg拍摄期间随时待命，为一些主要的摄影机设置和技术提供帮助，其中包括轨道、电缆和起重机上的移动体积摄影机系统，这是一个可以用8台摄影机拍摄的手持摄影机系统， 以及体积视频捕捉的机器学习方法。

 

Volucap开发的装备和一些AI软件使VFX能够得到最好的发挥。最值得一提的是，Volucap提供了一个很小、更易于操作的摄像机阵列装备，这就意味着演员在表演的时候，可以针对特定角度对整个空间进行掌控。

 

 

举个简单的例子，两位演员分别使用体积摄像机装置在现场进行拍摄，表演大致相同的动作，然后Volucap的机器学习算法开始工作，它可以分析角色，并构建出来一个3D版本，但不是CG模型，这一环节没有关于CG方面的东西，也不需要照明或者渲染的纹理，全部都是摄影拍摄出来的材质。最后的过程就是计算机改变头部的角度或者是在帧中移动演员的位置，把两场表演合并在一起。

 

上述方法就是用自己的算法对镜头使用了不同的AI应用程序，以及他们自己的算法。传统的制作方法是需要对头部进行3D扫描，然后重新制作动画，做头发模拟，渲染等等。但是当有那种特写镜头，特别是近景打斗场景时，总是一眼就能看出是CG制作的，对于导演来讲风险太大，所以他们开发了自己的软件，运行真正高分辨率的结果，然后能够和真实演员无缝融合在一起。

 

在众多电影解析过程中，电影好像被当做一次技术实验，不惜财力物力的去研发新技术新方法，最后开发成软件或者成为一个系统，接着就在行业中成为了主流技术推广应用。

 

虽然国内还没有上映，但是《黑客帝国：矩阵重启》的幕后制作不仅不同以往，成片也会明显感受到风格的转变。目前该片地豆瓣评分不是非常理想，但其中的制作技术和视觉效果还是很值得视效行业学习的。