虚实跨越———科幻电影的

实景拍摄与虚拟摄制

李泉沂

昆明理工大学艺术与传媒学院,云南昆明 650504

【摘要】导演克里斯托弗·诺兰2014年执导的科幻电影

《星际穿越》使用CG特效的同

时,依旧采用实景实拍的镜头创作,为观众呈现了大量奇观化的科幻视听体验。本文旨在以这

部优秀经典科幻电影为例,分析其中实景化拍摄与特效制作的融合与发展,以及以电影智能化

制作为抓手,提出推动高质量科幻电影制作的思考和展望。

【关键词】实景拍摄 虚拟摄制 科幻电影

【中图分类号】J931

科幻电影中大量场景的描绘是对未来科技的展

望与想象,因此计算机图形学(Computer Graph-

ics,CG)成为科幻电影中大量使用的技术,其运用

使得电影艺术的视觉效果更加旖丽。而《星际穿越》

的导演克里斯托弗·诺兰热忠于使用传统胶片进行

拍摄,坚守传统电影阵线的他,在执导这部科幻电

影时尽量避免使用绿幕,将大部分资金投入在道具、

实景化拍摄技术、实地取景上。当然,后期制作团

队也使用了大量的优质特效技术,两者结合,为观

者展现了最接近真实的科幻场景。

1虚拟还是现实:科幻电影“虚”与

“实”的边界

百余年前的早期电影发展阶段,已经出现对未

来科学的幻想和展望。从想象的世界出发,选择科

幻题材,实现对虚拟影像的创作和探讨。最早的科

幻电影实景化创作可追溯到1902年乔治·梅里爱的

《月球旅行记》,导演开始将电影视为制造幻象的工

具,在当时的科技水平下,梅里爱主要利用舞台特

效、幻灯片、胶片重叠等手段在虚幻的叙事空间中

创作想象的故事。随着影片长度的渐长,使之能有

更多空间妥善运用淡出(Fade-out)、叠化(Dis-

solve)、双重曝光(Double Exposures)等技巧[1]。

从此,“特效”的概念形成。

20世纪50~60年代科幻电影进入繁荣期, 20

世纪80年代美国成为科幻电影的主要生产国,出现

了《禁忌星球》《2001太空漫游》《星球大战》等经

典作品。同时,欧洲和日本也有不少富有创意和风

格的科幻电影,如法国新浪潮时期的作品《阿尔法

城》、日本动画《阿基拉》等。

21世纪以来,数字时代下CG技术的形成促进

了好莱坞电影发展的技术革命,科幻电影进入了一

个多元化和全球化的时代,大制作高投入的电影开

始占据市场,科幻电影题材也逐渐开始涉及更多的

社会和文化问题,如环境危机、人性探索、身份认

同等[2]。科幻电影以科学技术和想象力为基础,常

常探讨人类与自然、社会、文化、历史和未来的关

系,《阿凡达》《黑客帝国》等大量利用CG特效制

作的视听化奇观具有里程碑意义。在科幻电影中,有

【作者信息】李泉沂(1999-),男,昆明理工大学艺术与传媒学院硕士研究生在读,主要研究方向:艺术学理论。

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现代电影技术 No.4/2023 ADVANCED MOTION PICTURE TECHNOLOGY 技术与艺术一个经常出现的主题是“虚”与“实”的对立和交

融,即电影中所呈现的虚拟世界和现实世界的区分

和联系。虚拟本身是为了再现真实,两者间始终存

在着边界感。

迄今为止,绝大部分科幻影片都是使用CG特效

进行虚拟影像场景的创造。有些科幻电影通过创造一

个完全不同于现实的虚拟世界,来展示人类的想象,

同时也来挑战观众对于真实的定义和判断。例如,

《黑客帝国》(The Matrix)中,人类被机器控制,生

活在一个由计算机程序模拟的虚拟现实中,而主角尼

奥(Neo)则是被选中的救世主,他要从虚拟世界中

觉醒,进入真实的世界,领导人类反抗机器的战争。

该片借用了柏拉图的“洞穴寓言”,来探讨人类对于

真实的认知和追求,以及科技对于人类命运的影响。

上映于2014年的《星际穿越》是由克里斯托弗·

诺兰执导的科幻电影,影片获得第87届奥斯卡金像奖

的五项提名,在视觉效果和音乐方面获得了广泛的赞

誉,其中一个重要的原因是诺兰导演采用了大量的实

景化拍摄手段,使得影片的画面更具震撼力,利用为

数不多的CG特效呈现出宏大科幻叙事需求。

2满足科幻视听的实景制作

虚拟电影的实景化拍摄是利用先进数字技术、

微缩模型、LED大屏等,将虚拟的场景和角色与真

实的环境和演员相结合的电影制作方式,提高了电

影的真实感和沉浸感。虚拟电影的实景化拍摄主要

包括以下几个步骤。

2.1视觉预演

在视觉预演阶段,导演和制作团队需要设计好

电影的故事、风格、场景和角色,以及确定需要使

用虚拟技术的部分。然后利用专业软件,如Unreal

Engine或Unity,创建出虚拟的场景和角色模型,

并进行动画、灯光、材质等设置。在影片《星际穿

越》中出现的两艘宇宙飞船分别是“徘徊者号”和

“永恒号”,是由软件建模后进行实体模型制作,拍摄

时制作了真实的舱体、仪表、椅子等道具,以及模拟

重力和空间环境的机械装置,而不是采用电脑特效合

成。这样做的目的既是为了让演员能够更好地融入角

色,也为了让摄影师能够更自由地拍摄。两艘飞船模

型按照1∶4的比例制作,高度分别为3米和4米,

重量分别为1.5吨和2吨。建模外观和内部结构根据

科学原理和数据进行设计,精细且复杂,实体模型上

安装了灯光和音响系统,以模拟飞船的运行状态。

2.2材质与贴图

材质与贴图是指为三维模型赋予颜色、纹理、

光泽等属性的过程,用来增加细节和真实感,如

Substance Painter、Substance Designer、Mari、

Photoshop等。在电影中演员宇航服的建模经由设

计师对20世纪60年代到现代的宇航服设计演变的

研究,并最终决定不加入过多的科技想象,而是基

于现实存在的宇航服设计,稍加电影剧情所需的功

能性改造。不仅在外形上做到贴近真实,还在内部

设计了很多细节,如配备面罩内部的氧气系统、专

业的手套、远距离对讲系统、肘部的推进器系统等,

这些太空探险所需的真实设备由3D建模技术完成

设计后,经过美术部门和后期特效团队进行模型贴

图和微调,由服装设计团队结合布料纤维对各个部

件进行组合、做旧等工序,最终制作出实体,利用

实景拍摄呈现出电影中的效果。

2.3拍摄

在拍摄阶段,导演和制作团队需要在真实环境

中,运用带有传感器和摄像头的设备,如LED背景

墙、VR头盔、动作捕捉系统等,实时地将虚拟场

景和角色投影到现场,并与演员进行互动。导演可

以即时地看到最终效果,并进行调整和指导。以影

片中的太空戏拍摄为例,根据需求将前期建模的飞

船、太空环境制作出微缩模型。影片中实体模型的

制作量可谓是“巨大”的,为了追求更加逼真的效

果,导演诺兰将飞船模型与实际制作的太空LED背

景板结合,舍弃后期增加绿幕特效的方案,使得剧

组在拍摄过程中可以自然捕捉飞船行进过程中的光

线环境,这样无论是导演还是演员,在实景化拍摄

时,对效果都能反应得更加真实和直接。

2.4灯光与渲染

灯光与渲染是指模拟光线在三维场景中的传播

和反射的过程,可以用来增加氛围和逼真度。灯光

与渲染软件有很多,常见的有Arnold、V-Ray、

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现代电影技术 No.4/2023 ADVANCED MOTION PICTURE TECHNOLOGY 技术与艺术Redshift、Render Man等。电影中,卡冈图雅被设

定为一种超大质量黑洞,它有一个巨大的旋转盘和

强烈的磁场。卡冈图雅对周围的星球产生了巨大的

影响,导致了时间膨胀和潮汐力等现象。黑洞的存

在由爱因斯坦的广义相对论所预言,目前已经有多

种观测手段证实了它们的存在。由于黑洞是一种极

端的时空结构,引力场十分强大,以至于连光都无

法逃逸,而常见的渲染器遵循“光沿直线传播”的

物理原理,因此,影片中的渲染使用了由英国

Double Negative特效公司在当时研制的新型渲染器

Dn GR,进行黑洞的特效制作[3]。片中涉及到的大

量物理学知识,由著名的诺贝尔物理学奖获得者、

理论物理学家基普·索恩担任科学顾问[4]。虫洞是

影片中想象创造的,索恩帮助计算出片中所描绘的

虫洞在不同角度下的形状和颜色,利用爱因斯坦场

方程和光线追踪技术,创造出了一个基于现代物理

学的理论猜想模型,最终在影片中呈现了新颖而惊

人的视觉效果。影片中由“五维生物”搭建的虫洞

中可以看到自己从另一个角度反射出来,或者看到

虫洞周围扭曲变形的星空。该场景的拍摄地点在洛

杉矶,剧组使用巨型的LED屏幕,显示出由科学家

提供的数学模型计算出的精确图像,为拍摄提供了真

实的光源和反射,也为演员提供了可参考的视角。

在“玉米地追逐”这场戏中,主角库柏一家三口

驾车奔驰在茂盛的玉米地中,拦截一架低空飞行的印

度无人机。导演在一片真实的玉米地取景,运用了运

动长镜头叙事:以连贯的视觉感受观照动态活动中的

事物,这一段紧张刺激的追逐镜头配上气势渐强的配

乐,加强了整个镜头的紧张感,形成一种强化情绪的

效果,也增强了画面语言的真实性。在拍摄这一场戏

时,运用IMAX摄影机拍摄高速运动的卡车和演员成

为拍摄的难点,剧组专门设计了一组吊舱平台系统放

置摄影机,即便卡车以接近70英里/小时的速度开过

玉米地,摄影机也能按照导演的要求清晰捕捉画面。

在前期利用缩尺模型光效研究作为指导,美术设计师

克罗利建造了影片中的农舍,“阳光能整天直射在屋

子前面,在它后面降落”,影片的主要摄影师范·霍

特玛说。库柏女儿的卧室为摄影师提供了变化多端的

日光效果。灯光师们在农舍和玉米田之间铺设电缆,

当白天内景需要除自然光之外的光线时,使用灯泡从

窗户打光。“自然光通过在灯光前加4×4英尺的框架

和1/2或1/8的CTO来增强, 同时还用1/4加绿的

HMI灯模仿自然光从植物和树上反弹的效果”。[5]

为了呈现最真实的视觉环境质感,诺兰播种了

一片500英亩的玉米地,并且建造了一座农场。为

了让玉米在短期内长到预想的效果,制作团队费了

很大心思,能获得如此强烈的视觉体验不仅是灯光

和渲染的效果,诺兰的实景化摄制也十分重要。

2.5后期制作

在后期阶段,导演和制作团队需要对拍摄的素材

进行剪辑、调色、音效等处理,以及添加一些特殊效

果,如爆炸、火焰、雨雪等,最后将所有的素材合成

为一部完整的电影。该片中出现的机器人TARS和

CASE,也是由实体模型制作的。为了呈现机器人的

灵活性,除去具有独立意义的运动如水上奔跑、登陆

飞船的动作由后期CG特效完成,机器人的实体模型

由演员使用操作杆实操,可以根据演员的运动姿态和

轨迹变换形态或移动位置,最后再由后期团队抹去演

员和操纵杆。机器人的设计灵感来自于美国国家航空

航天局(NASA)的探测器以及导演诺兰小时候玩过

的积木游戏,其外观由铝制板材组成,表面涂有黑色

油漆,内部结构则包含了电动马达、齿轮、液压系统

等部件,以实现机器人的各种运动功能。

影片中出现了三个异星球,分别是“水星”“冰

雪星”和“云海星”。“水星”是一个被巨大海浪覆盖

的行星,海浪高达1.5公里,周期为1小时,设定依

据计算星球靠近虫洞和黑洞所产生的潮汐力。在展示

外太空的环境场景时,诺兰依旧避免使用绿幕,而选

择实拍取景。“永冻星球”的场景拍摄地点在冰岛的

冰川上,冰岛多元化的复杂地形无疑为展现神秘莫测

的外星球环境提供了最贴切的选择。这是他继《蝙蝠

侠:侠影之谜》十年后,再次来到这片风景独特的土

地。为了选择合适的冰川,导演带领剧组成员徒步

行走,在寒冷刺骨的雨雪中亲身查看一个个冰川的

环境、大小,最终确定叙事场景的选择。

在诺兰的执导的实景化拍摄以及剧组团队的后

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现代电影技术 No.4/2023 ADVANCED MOTION PICTURE TECHNOLOGY 技术与艺术期制作下,《星际穿越》成功地将科幻与现实相结

合,为观众带来了一次难忘的视听体验,也为科幻

电影中虚幻场景的呈现提供了新的思考。在叙事空

间的构造上,实景化拍摄为虚与实的交融带来了更

加沉浸的效果。

3可视化技术与电影制作的有效融合

随着电影技术的发展,虚拟现实(Virtual Real-

ity,VR)、增强现实(Augmented Reality,AR)、混

合现实(Mixed Reality,MR)、LED虚拟摄制等技术

与电影的融合以及5G时代的到来,创造出的新的可

视化环境,使得电影摄制有了新的发展。近年来,影

视智能化制作成为大势所趋,云计算、人工智能、生

成式对抗网络(GAN)等技术在影视制作领域的应

用持续深化[6]。LED技术目前在拍摄阶段使用较广,

以LED大屏在影视制作中的运用为例,通过LED虚

拟摄制,导演和演员可以在真实场景中看到虚拟场景

的实时合成效果,从而进行更灵活和精确的拍摄。虚

拟摄制通过搭建“CAVE”,即利用LED显示屏搭建

的立体环境,模拟出仿真的环境以及光照效果,可以

让导演在拍摄时就能够预览电影后期制作完成的画

面,也可以让演员在表演时有更多的参考和互动。近

期上映的国产科幻电影《流浪地球2》摄制过程中运



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