摄影测量:从照片到 CG 领域

影视制作

凯莱布·德夏奈尔(Caleb Deschanel,ASC)使用虚拟摄影机拍摄。在与视效总监罗伯特·莱加托(Robert Legato,ASC)的合作之下,电影《狮子王》(The Lion King)采用了摄影测量技巧辅助创造出来的 CG 环境。

图源:Disney Enterprises Inc.

这项技术在过去的150余年间不断进步。现在,它可以生成现实世界物体和环境的高度精准的图像呈现。

在2019年翻拍版《狮子王》中,当狮子王和小狮子走上荣耀石顶峰,俯瞰大草原时,它们所看到的景色其实是数字渲染的环境。如果没有从大量平面摄影作品中收集到的视觉信息,这种环境就不可能存在。这些在东非拍摄的照片部分以摄影测量的方式(一种从照片集创建 3D 模型的技术)被集成到了项目的 CG 管线中,

摄影测量技术在过去的150余年间不断进步。现在,它可以生成现实世界物体和环境的高度精准的图像呈现。在摄影测量技术的协助下,生成物体精细的细节和交互式、可配置的材质特点使得这种图像成为了虚拟影棚中的 LED 墙投影图像的绝佳选择。在虚拟影棚中,电影制作者可以完全在摄影机内,在交互式的视效环境中拍摄真人画面。鉴于本文主要讨论平面摄影,因此我们认为有必要讲讲基于照片的系统在这一电影制作的新领域中所承担的角色,以及摄影指导(DP)在引导这些平面摄影作品在拍摄画面中的呈现的角色。

摄影测量依靠软件处理算法,通过比较从不同角度拍摄同一主体的多张平面图像 —— 无论是照片或素材片段 —— 之间的差异来生成测量数据和几何图形。输出结果包括:3D 纹理、环境甚至 3D 地图 —— 每一种既可以作为最终产品输出,也可以与其他 CG 技术结合,用于创作最终图像。谷歌地图就是一个众所周知的例子:它通过摄影测量法将卫星图像和航拍照片转换为可用于导航的 3D 图像。摄影测量法除了能为摄影机内视效拍摄带来优势,它还广泛应用于其他虚拟制作领域,例如可视化预览(previs)、动作设计、技术预览(techvis)和后期预览(postvis)。

“这是一种构建相片级真实的 3D 模型的有效方法。”位于圣莫尼卡的可视化工作室和科技公司 Halon Entertainment 的首席执行官克里斯·斐瑞特(Chris Ferriter)说道。该公司曾运用摄影测量技术为《猩球崛起3:终极之战》(War for the Planet of the Apes)等项目制作 previs,并为《曼达洛人》(The Mandalorian)制作摄影机内素材。对于后者,他表示:“我们利用摄影测量技术打造了环境、道具,并扫描了微缩模型。如果你去看《2001:太空漫游》(2001: A Space Odyssey)那样的电影,其效果至今仍极其真实有说服力,因为拍摄真实的微缩模型能够带来十分逼真的效果。摄影测量技术也赋予了我们类似的创作优势。”

一位无人机飞手在纪念碑谷拍摄图像。图像被用于 Halon Entertainment 公司来帮助重新创建拉斯维加斯的MSG Sphere 球幕的 LED 屏内部影像。
图源:Halon Entertainment

DP 巴兹·伊多因(Baz Idoine)拍摄了10集《曼达洛人》,并凭借这些作品获得了一项 ASC 奖项和一项艾美奖。他认为,DP 的参与对于塑造摄影测量衍生的资产来说非常重要,因为这些素材需要为在 LED 墙上使用做好准备。”这非常重要,因为你相当于是在创造光线环境,“伊多因说,“如果你是在一个360°或接近360°的 LED 虚拟影棚中拍摄,而不是在一个包围度没有那么高的 LED 墙上拍摄,就更是如此了。如果你不参与这个过程,那你就相当于只进入到了虚拟影棚中,充当一名纪录片拍摄者。”

伊多因曾和工业光魔的摄影测量团队合作 —— 该团队由环境总监恩里克·达姆(Enrico Damm)带领 —— 负责创造天空(以及其他各种元素)来作为许多剧集的虚拟布景的背景,并作为在虚拟影棚拍摄的外景镜头的主体光源。

“导演、美术指导和我会根据每次拍摄的技术和创意要求对天空进行检查,”伊多因说,“我们会在电脑屏幕上查看这些图像的全景画面,或偶尔放到实际的虚拟影棚中查看,确保我们做出正确选择。我还会查看特定的光线要素,例如:从云层中透出的落日,或者当镜头从广角镜头切换至特写镜头时,我可以用来衬托较亮或较暗区域的随机云朵。我们的目标始终是要让光线感觉比较自然,仿佛你真的走进了一片有反光、补光和负光的沙漠。”

为了获得更精确的 3D 几何形状,收集摄影测量数据的过程除了收集静帧,通常还要收入激光雷达扫描。激光雷达数据以“点云”的形式呈现从不同位置获取的 3D 坐标。目前,市面上有多种解决方案可以将图像和点云信息组合成完整的 3D 模型。Capturing Reality 的 RealityCapture 就是这样一款应用;它之前被 Epic Games 收购,后者是广泛用于虚拟制作的虚幻引擎的开发商。RealityCapture 使用机器学习算法处理叠加图像,并通过分析视差来解决其几何形状问题。它可以重建一些小道具,创建真人数字替身,或为虚拟制作项目捕捉整个物理环境。

另一个摄影测量资源是 Quixel Megascans 素材库。Quixel 相当于一个数字“片场”,其中包含数千个 3D 模型,每个模型最初都是采用专有技术捕捉和处理的一系列静帧。Megascan 素材包括:表面、植被以及中小型物体。这些素材是完全标准化的,且基于实物。曾使用 Megascan 素材库的热门项目包括《狮子王》及其前作《奇幻森林》The Jungle Book),这两部影片均采用虚拟制作技术在动捕平台上拍摄。

摄影测量流程可以利用静态摄影的固有细节,高效且经济地提供相片级逼真的视效图像。尽管这些素材是用于摄影机内拍摄,但是 DP 也会介入,帮助塑造图像,并且一如既往地赋予它背景和意图。


出处:Noah Kadner | 美国电影摄影师杂志

翻译:Katja | 盖雅翻译小组


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