黑色深渊的背后：《星际穿越》幕后特效

　　《星际穿越》是克里斯托弗·诺兰（Christopher Nolan）最新推出的一部“硬科幻”电影作品，这位“脑洞大开”的导演在前一部好评大作《盗梦空间》里展示了梦中梦的幻境，而帮他把想法具象化的功臣是特效圈后起之秀——英国的“双重否定”公司（Double Negative，以下简称Dneg）。本次再度合作，Dneg为诺兰撑起了宏大的宇宙，把一些出现在科学理论里的不可见事物如“虫洞”、“黑洞”、“四维空间”以及未知的陌生星球都呈现在观众眼前。这些超乎想象但必须符合量子力学和相对论的复杂概念本身就很玄妙，再加上诺兰不太喜欢CG镜头泛滥，这对Dneg来说简直是超级任务。

　　Dneg代表作：《盗梦空间》、《哈利波特》系列、《2012》、《蝙蝠侠：暗夜骑士》等。

　　艺术家总被要求创作一些虚幻的、人们从未见过的图景，甚至连它们是否存在都不清楚，还要求创作得惟妙惟肖。在诺兰的《星际穿越》里，视觉特效总监保尔·富兰克林（Paul Franklin）和Dneg公司被要求创作的东西甚至不存在于我们这个次元，但要求是：不仅必须符合量子力学和相对论，还要符合人们对量子引力的理解（或猜测）。

　　《星际穿越》制作组的重要人物除了导演诺兰外，另有三个重要人物：科学家奥利弗·詹姆斯（Oliver James，他在牛津学习了光学和量子物理学，并且对爱因斯坦的相对论有自己的见解），电影的执行制片人富兰克林和科学顾问基普·索恩（Kip Thorne，美国理论物理学家）。索恩每次负责解出复杂的数学方程式交给詹姆斯，由后者将其解码并进行IMAX质量级渲染。为了满足电影拍摄需求，詹姆斯必须将光线的电弧喷和弯曲轨道方程式以及光束在穿过黑洞的时候发生大小和形状变化的方程式通过视觉化方式表现出来。

　　当然，詹姆斯一个人的工作远远不够，他还需要同CG监制欧也妮·冯·藤泽尔曼（Eugenie von Tunzelmann）领导的艺术组合作，为画面添加吸积盘（Accretion Disc，一种由弥散物质组成的、围绕中心体转动的结构，常见于绕恒星运动的盘状结构），并创建银河背景和星系、星云，它们所散发出来的光线在经过黑洞的时候也发生了扭曲。虽然复杂，但这是头一次在电影里正确而科学地展现黑洞。另外，这个小组还制作了男主角进入的四维空间，这个超正方体挤压并投影在三维世界的小姑娘房间中——以某种观众能够理解的方式出现。

　　构建黑洞

　　诺兰对影片真实性要求最高的部分莫过于让人震惊的黑洞“卡冈都亚”（Gargantua）。当索恩提供了资料之后，制片人就力图恰当表现黑洞和虫洞到底是充满眩光还是彻底无光。对于Dneg来说，这意味着要编写一套全新、复杂的物理渲染器。

　　“索恩向我解释了黑洞周围空间产生的相对论性扭曲。”视效总监保尔·富兰克林回忆说：“当背景光源发出的光在引力场比如星系、星系团及黑洞附近经过时，光线会像通过透镜一样发生弯曲，这就是爱因斯坦的引力透镜理论，我当时就在考虑怎么用画面来体现，一直想寻找参考对象，看能不能通过视效的方式实现。我看过不少科学组织画出来的基础模拟图，我认为这东西的运动方式太复杂了，也许我们能自己做一可执行版本出来。”

　　所以，索恩就和Dneg研发小组以及奥利弗·詹姆斯一起携手。詹姆斯根据索恩的方程式计算出所有光线的路径、靠近黑洞时的轨迹，然后放入Dneg研制的新渲染器DnGR（Double Negative General Relativity，意即Dneg的广义相对论）里加以执行。这一方式为Dneg小组创建数码黑洞提供了必要因素，富兰克林说：“我们可以设置旋转速率、它的质量和直径。事实上，这三个数据也是解决黑洞问题的三个重要参数，也是我们能衡量一个黑洞的所有条件。”他们还花费了不少时间计算黑洞周围的光束运行规律，差不多是六个月的工作时间，把所有可用的软件都集中到一起，当电影初期制作完成的时候，才做好最初的版本。

　　《星际穿越》里的航天器也非常真实，制作组专门为其做了微缩模型。由于《星际穿越》没有用到绿幕，很多背景图片都是通过投影器投射到航天器窗外的巨大屏幕上，演员在表演的时候就可以看着这些进行表演。拍完这部分之后，Dneg再把导演挑选出来需要替换的景色给替换掉，制作一些星空画面。

　　“拍完你就会发现演员背后、窗户外面……有太多工作人员穿帮了，”富兰克林说，“这种情况在镜头里太多，也是我们要做的清理工作，但没有算入特效镜头制作的工作量以内。可是‘镜头内特效’（视觉效果在实景拍摄时已于摄像机镜头中形成，而无需通过后期技术添加）的工作人员就是干这个的。”

　　镜头内特效画面是由Dneg和霍伊特·范·霍特玛（Hoyte Van Hoytema）在洛杉矶基地的背景图片前合作完成的，用到了40000流明的投影机。其中两台聚焦于太空环境，通过一张图叠另一张图的方式增加曝光量，但是也必须非常小心，图片不能过大，否则会曝光不足。每拍一步都需要重新调整位置、重新聚焦，通常花一个星期的时间将投影仪放好位置、聚好焦、所有都准备妥当，最后拍摄15分钟。这样工作非常累，因为每一个投影仪重达600磅！

　　制作组为了调整投影仪的位置，还将其中两个放在巨大而沉重的升降机的特制笼子里，升降机的头部可以推拉摇移，富兰克林通过无线电设备在下面喊话，通知操作投影仪的工作人员根据要求调整位置、如何聚焦，以及卡车驾驶员怎样在狭小的空间里驾驶他的设备车。

　　电影里，主角一行人来到全部被水覆盖的星球并遭遇潮汐波浪。考虑到这个星球受黑洞“卡冈都亚”的引力影响，观众一般认为波浪最高不过百尺，但在这里远远不够，必须达到4000英尺，所以用普通的制作方式是不可能完成的。

　　富兰克林说：“一想到那么大的‘家伙’，所有你能联想到的有关海浪的一切，比如浪花啊、漩涡啊，统统不算什么了。因为海浪实在过于巨大，同整体水量比起来，那些东西简直渺小得可以忽视。海浪就像一座巨浪山压过来。所以我们在视觉预览上花了不少时间，模拟了其中一个‘漫游者号’飞船被巨浪卷起的场景。其中关键的一幕就是，当浪一碰上‘漫游者号’就立即迎面卷起它，观众发现飞船很快消失，最后变成小黑点淹没在巨浪中。”

　　Dneg的艺术家用动画变形器控制海浪，通过调整关键帧的方式进行雕刻，提供海浪的雏形，并为其添加表面的气泡、相互击打的水沫、波形和浪花。用到了自制软件工具“Squirt Ocean”。这一步用了很长时间，后期还有许多额外的用Houdini制作的工作。

　　富兰克林在看完海浪的layout设计图之后开始安排制作小浪花和其他一些东西，往往要等上一个半月才能看到成品。过程很漫长，还必须达到高清IMAX品质，通常情况下，虽然很希望能做多次迭代计算，但最后只能迭代三次。

　　应导演诺兰对真实性的要求，机器人CASE和TARS都是重达200英镑的金属机器，舞台演员比尔·欧文（Bill Irwin）在冰岛拍摄地操纵它们，Dneg完成擦除工作（移除控制机器人的工作人员和附属控制器）。

　　早期镜头里，CASE在水中走路的镜头都是通过控制金属偶然后擦除控制人员来完成拍摄。当CASE变身成一个滚轮在水中拯救海瑟薇饰演的艾米利亚时，这个镜头混杂了物理特效和数字特效，其中数字部分是这么处理的：工作人员在水中开着一辆四驱车，特效人员绕着车做了一个水花绑定，以产生真实的浪花效果。另外，在四驱车前方还安装了一个叉车（用来放置替身演员的），这个也做了相应的水花绑定。最后成品效果就是把四驱车换成CASE，替身演员换成演员海瑟薇，最终效果看起来就是CASE带着海瑟薇逃离海浪袭击。

　　Dneg在TARS和CASE做一些额外动作时严格限制了数码制作成份，比如在水里跑、爬上飞船、在冰面跑、零重力坠落、爬上飞船钻进去、走过舱口等一系列动作都是操纵机器人来进行表演的。

　　四维空间视觉化

　　电影里所指的“他们”其实就是“我们”，也就是主角代表的人类，“他们”帮助男主角穿越时空同自己的女儿对话。由于时间穿梭在爱因斯坦的量子论和相对论是可行的，所以故事就通过男主角离开三维空间，进入四维空间来表现穿越。

　　这个四维空间是超正方体，有更高的维度。如果我们的世界被描述成一个二维的盘或膜片，那么超正方体就是更高维度的盒子。教你一个办法来理解这个问题，你需要降一级来思考：比如把一个三维的东西画在二维纸张上，那纸张周围真正的三维环境就是高维度体。

　　电影里的布兰德博士一直致力于研究重力异常问题，他身后的黑板清晰地表明他正在用图表来表现超体里的膜，解决四维和五维重力问题。电影说，如果布兰德博士能够研究通透，那他就能改变地球的重力，将无比庞大的装载人类的飞船直接送上太空。

　　其实在电影里，离开三维世界到达四维世界，也无法真正解决时空穿越的问题，因为电影限制了男主角在时间流里传递重力波。他能看见所有时间点，但只能在时间线里引起小涟漪——后来他的女儿从这些重力波里读到了重要信息。

　　在这些剧情中，Dneg的工作就是将四维空间视觉化，未来的“他们”指点男主角创造重力波，这本来可以通过非常抽象、符号化的方式，或者以白色梦境来虚化表现，但Dneg想做得更具象一些，于是索恩又出手帮忙了。

　　首先，得了解高维度概念。如果把一个球静止放在平面的桌上，看起来就像一个点。当它在桌面上滚动，会留下一圈圈的轨迹——就像你削苹果，一层层削下去——最后这些圈圈越来越小，直到把整张桌子都滚一遍。从平面的角度来说，这些圈是很有意义的，如果把圈都画在纸上，能够很好地估量出一个球体。其实，把这个球想象成毛线团更直观，毛线团不断在桌上滚动、放线，最后从一个球体变成线段，而这些线可以看做是点的集合。

　　这个例子用在三维转二维上很实用，但如何推及四维和更高维度呢？其中一个比较实用的理论就是，把时间当做第四个维度。同样，一个球在弹跳的时候，作为个体它是一个球，但如果考虑到时间路径，它就变成了一个圆柱体。从四维角度看，球就是圆柱体。我们所谓的球体对于四维来说，不过是三维的“一片”。

　　想象一下，五维就是体积中的某个东西，这个东西在我们的宇宙可能没有。如果未来我们要制作五维体，其表象有可能是一个大“盒子”，外在形式在不断变化。这个“盒子”里，随着时间推移，时间线也在变。如果你进入电影里设定的四维体——它与三维空间是接触的，你可以看见所有时间线（四维压缩物体），包括过去与未来。而且按照现代物理学推测来说，这个超立方体里有海量独立存在的事实（平面膜的叠加），而且朝各个方向全景发散。

　　Dneg就是在诺兰的设想基础上，把这个概念性空间给形象化了。男主角能够影响的时间“线”就像一根根弦，弹一下就引起微波，发生微小的时间倒流或速进，从而与女儿沟通。

　　四维空间如何拍摄

　　诺兰非常注重让演员同实际物体交流表演，这一点也体现在四维空间的拍摄中。所以富兰克林必须考虑四维体到底看起来是什么东西：“我花了大量时间思考，如何让时间可视化成为有形的维度，如何有形地展现房间里所有东西的时间线。这么做有风险，因为所有时间线可能变得拥挤嘈杂，你不得不思考这些玩意都是从哪儿来的。而且很重要的是，从故事角度看，男主角看见时间线，也能看见自己如何影响房间里的物体时间倒流，并且与房间里发生的一切事件产生互动。”

　　最终，电影里“开放的点阵”造型灵感来源于超立方体概念本身。超立方体是四维空间的三维投影，有非常美丽的点阵结构，这在一定程度上提示了制作组应该怎么做。富兰克林也花了不少时间观察狭缝扫描（Slit-scan）图片，狭缝扫描技术可以让人记录空间一个点在整个时段内的动作，也可以理解为对准一个狭窄空间进行扫描，得到的影像又顺序重组拼贴在同一个平面上，从而让原本“不同时”的影像“同时”出现，所以最终照片把时间变成了轴线。整个房间如同每个时段的时间快照，男主角嵌入时间线轴的点阵之中，就能够顺着这根线来回寻找某个空间中的特定时段。

　　由于导演诺兰想在拍摄的时候能看到超立方体的物理表象，所以视觉艺术部门就与模型和灯光设计研究组相互交换信息，制作了一个古怪的道具：“四维房间”。房间周围另外还围绕了四个房间，然后通过数码手段将其扩展到无穷远，无论从哪个方向看都是无穷的，像多面镜子反射再反射。他们在道具上使用到了不少镜头内投影，用投影机把运动的时间线叠加到物理模型上，给人一种激荡的、震颤的能量感。所有信息流顺着时间线在房间内外穿梭，每一帧画面都做了大量数码叠加工作。

　　当然，除了物理道具，特定时刻还是需要Dneg做全数码背景，比如男主角在超立方体的“通道”里穿行——制作组是没有足够的道具来完成穿行过程的，就用投影仪将视觉预览内容投射到男演员周围的屏幕上，然后再拍摄男主角在这个环境中表演，这样演员也容易找到容身的恰当位置。演员们很喜欢这样做，因为眼神有地方可以停留，而不是在绿幕前假装和某个东西表演，其他靠后期补完。拍完之后，特效组再进一步对超立方体做完善工作。

　　富兰克林还提到，数码制作过程涉及了超大量的转描和绑定移除工作，还有一些很难的CG画面，比如超立方体坍塌并消失。他说：“我们在电脑里制作超立方体的CG几何模型，并让它旋转，大家研究它是怎么做这种超旋转运动的，然后直接应用到超立方体的几何道具上，最后居然成功做出来了！”另外一个难点是男主角利用尘土在房间的地上留下二进制码，制作组必须算出男主角用道具做出的动作，精确地算出如何在房间地上真的留下那种形状。

　　编译：胡蓉 原作者：麦克·西莫（Mike Seymour）

　　来源：http：www.fxguide.com