数字互动时代的第三代电影研究与开发

数字互动时代的第三代电影研究与开发

一电影技术发展史与第三代电影电影发展的历史，其本质是电影技术与艺术交织并行的发展史。每一次电影艺术的飞跃都离不开电影科技的突破，离不开高水平图像、声音乃至数字科技的研发成果。在电影科技的不断发展与创新的基础上，电影艺术经历了从黑白无声到彩色有声两个主要阶段。我们这里所要提出的是当今基于数字三维动画技术、数字影像技术、互动控制技术，以及立体放映呈像技术等系统资源整合的第三代电影——数字立体互动电影，并将三维动画在数字互动立体方面的独特优势及未来在第三代电影中广阔的应用前景进行深入剖析。下面，我们将从电影诞生之初到技术持续发展，从电影核心技术及标志性的作品的演变逐步推演到今天及未来的新一代电影体系。1.第一代黑白无声电影开创了电影工业的基础1895年，法国人奥古斯特·卢米埃尔和路易·卢米埃尔兄弟在爱迪生的“电影视镜”和自己研究的“连续摄影机”的基础上，研制出“活动电影机”，它以每秒16画格的速度拍摄和放映影片，图像清晰稳定，这成为世界上首次利用银幕进行投射式放映，具有现代电影基本功能和效果的放映设备。3月22日，他们在巴黎法国科技大会上放映《卢米埃尔工厂的大门》，开启了人类通往电影世界的大门。12月28日，在巴黎的卡普辛路14号大咖啡馆里，他们向社会公映了自己摄制的12部纪实短片：《火车到站》、《水浇园丁》、《婴儿的午餐》、《工厂的大门》等。[1]由此，卢米埃尔兄弟研发的“活动电影机”为第一代黑白无声电影的开发奠定了坚实的基础，开创了黑白无声电影艺术的先河。黑白无声最大的特点是将以往静态的摄影画面发展为一种动态的艺术，它直接推动了早期实验电影、动态映画艺术以及蒙太奇理论的产生和发展，并为此后的电影工业化发展奠定了基础。2.第二代彩色有声电影完善了电影视听艺术，推动了电影纪实美学等创作理论的发展从默片到有声的发展是电影的一大飞跃，它第一次完善了电影作为视听艺术的两大主体元素，促进了电影在画面和声音方面的综合信息记录。1926年8月，电影《唐璜》在纽约华纳剧院上映，这次放映首次采用了Vitaphone录音、放音系统，以每秒331/3转的唱片技术来使得电影声音与画面同步。1927年10月，华纳公司使用类似的录音、放音技术拍摄的电影《爵士歌王》上映，观众发现银幕上传出歌星阿尔·乔尔森的歌声，它不但配有音乐，而且剧中人还能说几句话。该片成为有声电影发展史上的里程碑，它敲响了默片的丧钟，使得无声电影迅速向有声电影过渡。此后不到3年时间，超过95%的好莱坞电影都使用了有声电影技术。此后，华纳兄弟采用WesternElectric开发的胶片携载声音的技术对电影录音技术进行了更新。这一技术需要采用每秒24格的放映速度，使得电影画面和声音更好地吻合，这就诞生了今天仍然采用的电影播映速率标准。随着电影录音技术的完善，电影中的音乐、对白以及歌舞等声音内容迅速增加，直接推动了电影产业的繁荣，电影观众比此前增加超过一倍。彩色电影的开发使得电影影像画面色彩的真实性得到提升，但有关电影色彩技术的开发却是一个长期研发与逐步完善的过程。1915年，卡尔摩（HerbertT.Kalmus）博士建立了特艺色（Technicolor）公司，提供了独特的双色处理技术，结合红、绿两层颜色来模拟全色，这一技术首次应用于1922年的电影《海路通航费》（TheTolloftheSea）。此后，特艺色继续开发“三色染印法”，使用特殊的摄影机分别在三卷影片上同步拍摄图像，分别记录蓝、红、绿色，之后再结合到同一卷胶片上以得到更自然的颜色。这一技术首次应用于迪士尼公司1932年的动画片《花与树》（FlowersandTrees）。这使得迪士尼公司制作的影片第一次获得奥斯卡奖。1935年彩色胶片摄影技术首次在实拍电影《浮华世界》（BeckySharp）中使用，该片的上映得到业界盛赞。1937年迪士尼再次使用彩色技术拍摄动画片《白雪公主》，将动画电影推向了第一个黄金时代，而实拍彩色电影《乱世佳人》（1939）则将好莱坞电影之风刮向全球。这使得彩色电影逐步全面产业化应用起来，电影的色彩表现力提升，作为事件记录及影像世界的创造力逐步加强。电影从默片到有声，从黑白到彩色的发展推动了电影功能的完善，使得电影成为一门真正的视听综合艺术，并为多方位记录历史事件和创造更可信的梦幻世界奠定了坚实的基础，同时也推动了巴赞、爱森斯坦等电影理论家对电影纪实及创作等相关理论的深入广泛的研究。第三代电影正是在前两代技术的基础上对电影属性进行了更为人性化的拓展，将以往单一封闭的线性叙事模式推向观众可控的多情节开放模式。3.第三代数字互动立体电影解放了观众的思想第三代数字互动立体电影是在现代计算机数字图像技术、数字互动控制技术以及数字立体放映技术三大科技成果的基础之上发展起来的，一种全新的电影互动播映体验系统。它有三个技术方面的典型特点：第一是基于数字影像的生产技术，第二是基于观众互动控制的即时互动及游戏技术，第三是基于即时数字立体影像分离与成像的立体放映技术。相对于以往常规电影而言，第三代电影最突出的特征是互动性，一种可以由观众自己来控制电影情节发展走向的主动交互式电影互控播映系统。影院的观众可以通过自己的多次互动参与，感受到不同的剧情走向与难以预知的不同的故事结局。这使得观众的观影体验得到前所未有的革新。观众从以往的被动接受方式转向一种自己主动参与，并通过游戏互动过程进而自主控制剧情的不同走向。为了全面了解影片的内容，观众需要多次观看同一部电影，每次观影过程将产生不同的互动体验，并看到完全不同的故事情节走向与影片结局。与此同时，支撑这种互动观影体验背后隐藏的是电影创作观念的革新。电影创作者将从以往有明确指向的直线性创作思维向无确定性的发散性创作思维方面转变，影片将设定并拍摄多个可能的情节片段，并由此延伸出迥然不同的故事结局。此外，制片人、导演对于影片游戏性的设计和相关衍生产品的开发空间将得到空前的扩展。作为当今数字图像领域的佼佼者，三维动画在数字互动立体表现方面具有独特的技术、艺术乃至视觉展现优势，将在第三代电影所表现的主体内容方面起到极其重要的旗帜性引领作用。主要缘于四个方面的原因：第一，数字三维动画在进行立体效果表现方面具有相比传统实拍更为突出的优势，以三维动画为基础的立体画面具有更直观、更灵活、更可能接近理想状态的清晰立体效果；第二，数字三维动画在表现新奇的视觉奇观方面具有无与伦比的优势，《阿凡达》正是利用三维动画技术创建了潘多拉星球和Na’vi人为核心的奇异外星世界，好莱坞绝大部分奇观特效也都使用三维动画技术完成；第三，与实拍立体相比，三维动画在制作立体电影方面能够更有效地控制制作成本，从而更有效地提升影片整体效果；第四，三维动画在数字互动方面具有成熟的强大的技术优势，当今火爆的国际视频游戏及3D网络游戏就是最直接的见证。此外，第三代电影最大的突破在于从以往固定的导演自由创作空间向完全开放的观众自由选择空间发展，进而解放观众的思想和视野，让他们更自由地体验和感受前所未有的梦想世界。观众将在对同一影片的多次观影过程中体验不同的互动游戏内容，并通过自主选择不同生活方式去品味不同人生历程。下面，我们将对第三代数字互动立体电影的独特属性进行深入阐释，并对相关技术及产品的研发成果进行摘要性的汇报。二第三代电影的描述与核心特性1.第三代电影的描述第三代电影的关键词是数字、互动与立体，其中的核心词是互动。第三代电影是新时代计算机数字技术发展的产物，它同时拥有数字、互动以及立体三个突出特征。其中的数字是指数字实景拍摄、数字三维动画制作、数字编辑以及数字特效等内容；互动是指观众的可参与、可控制性，观众对影片情节可控，观影过程中可进行集体互动游戏等内容；立体是指侧重于立体影片内容开发与立体放映方式，使用国际领先的立体技术，让观众看到水晶般清晰的立体影片。（1）在计算机数字技术方面第三代电影使用时代最前沿的计算机数字技术，贯穿电影拍摄、制作以及播映的全程。其中包括进行数字实景拍摄、数字三维制作、数字影片编辑以及数字视觉特效设计表现等。对于影片开发创作者而言，系统全面的数字开发流程具有更大的创作空间，更低的制作成本，更高的制作效率以及更方便可控的影片质量。（2）在互动控制技术方面第三代电影使用最新的数字互动技术，其中包括国际领先的次世代[2]高画质视频游戏互动平台。我们将在以三维动画为基础的高画质次世代互动引擎中进行高分辨率、高细节的互动内容开发，使互动游戏内容与电影情节完美融合。观众在观影过程中的剧情关键节点进行集体游戏，游戏结果和主体观众群决定着剧情走向。（3）在立体放映技术方面第三代电影综合应用当前乃至未来主流的放映技术，其中包括立体技术。第三代电影将利用基于计算机专业GPU立体影像处理的国际前沿数字立体技术，其中包括世界领先的计算机数字立体影像开发商nVidia的GPU高速计算软硬件系统，以及计算机数字立体自动分离与播映系统，对互动游戏内容进行高质量的即时立体影像分离播映。此外，还将综合应用三维数字立体创作系统，设计出高质量的三维立体内容。2.第三代电影的核心特性互动是第三代电影在技术方面的独有特征。这一特征衍生出一系列独特特性。互动控制技术使得观影体验和电影美学发生了巨大革新，主要涉及三方面的内容：叙事方式的革新，情节走向的革新以及观影体验的革新。具体表现为：在叙事方面，由观众被动的线性叙事向观众主动的交互叙事发展；在情节走向方面，由单一故事情节向多维情节发展，由一个可预见的故事结局向无数个不可知的结局发展；在观影体验方面，由个体被动观影向集体互动、进而主导情节走向方面发展。从电影创作与美学的角度来讲，第三代电影最大的突破在于从以往固定的导演自由创作空间向完全开放的观众自由选择空间发展，进而解放观众的思想和视野，让他们更自由地体验和感受前所未有的梦想世界。下面我们分别从叙事方式、情节走向以及观影体验三个方面来深入阐释第三代互动电影的核心特性。（1）叙事方式的革新我们知道，以往的电影叙事方式通常是以导演的思想为主导的，按照某一线性固定叙事方式进行的，观众被动接受影片的内容这样一种发展模式。观众在很大程度上是完全在被动地观看、了解导演已经组织出来的事件和结局。观众有认同的部分，同时也存在不认同的部分，但无论如何观众只能静静地看完导演事先规划好的影片内容。这就是一种典型的线性的、固定的甚至完全可以预知结局的电影叙事模式。第三代电影的互动可控技术，变革了以往常规的影片的叙事模式。由于观众在观影过程中存在多个互动游戏和主控情节内容，影片的叙事方式变得开放起来，影片结局也变得不可预知。图1“第三代电影互动内容决定的发散式情节走向及叙事方式”直观地显示了这一特征。图1第三代电影互动内容决定的发散式情节走向及叙事方式如图1所示，如果我们将全部观众分为三组，然后设定三段不同内容的游戏方案，每一段游戏结束由获胜者从三个不同剧情中选出一个新的剧情走向，这样就可以产生27个不同的故事结局。如果观众多次参与，总共可以体验13个不同的游戏过程，而且每次都将感受到不同的影片情节，看到不同的电影结局。这就是对第三代互动电影在发散情节结构方面最直观的描述。即使针对同一部电影，在多次观影过程中观众将体验到完全不同的互动游戏内容，并通过自主选择的不同生活方式去品味截然不同的人生历程。可见，与传统导演垄断叙事方式的传统电影迥异的发散叙事方式给观众带来更为自由、丰富的人生体验。（2）情节走向的革新第三代电影在情节走向的变化上主要表现在从以往的一种可预知的情节，向多个完全不可预知的情节和故事结局方向发展。从图1中我们可以看到，在每一个集体游戏点的地方，影片开发者都可以设定几个不同的情节走向，这种情节的最终放映由游戏环节的获胜群体进行集体选择。游戏段落与关卡设计越多，情节的细分越多，情节的走向就越是具有不可预见性。观众自己所设定的不同剧情走向顺理成章地出现不同的故事结局。不同的电影放映场次、不同的观众群体以及不同的游戏过程，都可能导致产生不同的情节走向与故事结局。这就给观众带来了大量新奇情节和结局的思考、讨论和尝试空间，引导观众多次观看体验同一部电影。（3）观影体验的革新简而言之，第三代电影在观影体验方面的革新主要表现在由个体被动观影向集体互动游戏，进而主导情节走向方面发展。其中，集体互动游戏是观众在影院中将体验到的与以往常规电影完全不同的集体娱乐方式。在进入影院之初，每位观众将拿到一个互动控制终端设备，并随机分成三个或多个群体。在观看影片进程中，每次到达集体游戏点环节，观众将自发形成群体游戏互动控制者，团结集体的力量和其他群体进行有趣的互动与竞争。这种有趣的群体互动将产生一种热闹、开心、团结的气氛，有助于拉近观众之间的距离，凝聚力最强的群体获得剧情控制权来选择自己喜爱的剧情走向，进而直接影响影片的结局因素。三第三代电影播映机制、核心技术与研发1.第三代电影播映机制图2显示了第三代数字互动电影的播映机制。图2第三代数字互动电影的播映机制第三代电影的播映技术平台主要由数字电影剧情库、次世代视频互动引擎、数字立体放映系统、情节控制终端以及情节互动控制系统几个环节组成。首先，是数字电影剧情库。影片内容开发者根据影片的主题、内容和观众可能出现的观影反应设定多个不同的剧情走向，并根据不同走向拍摄相关剧情片段库，这是一个数据量超过10T、影像分辨率不低于1080P的高画质电影视频存储数据库。然后，引进研发次世代视频互动引擎，这是基于国际最新计算机数字图像处理技术研究成果以及高画质、高细节次世代视频游戏互动引擎平台的视频情节互动控制系统。这也是第三代电影的互动机制核心处理系统，它需要高速率的计算机中央处理系统CPU、图像协处理系统GPU以及高画质视频互动引擎系统的紧密配合。次世代视频互动引擎输出的画面通过第三个环节数字立体放映系统呈现给观众，观众将感受到基于nVidiaGPU计算机高级立体影像自动分离与呈现系统所展示出来的高质量、智能立体电影画面，观众将通过这一国际领先的智能立体影像系统，感受到水晶般清晰、逼真的立体电影画面。接下来是观众互动控制剧情的环节，全部观众将根据剧情的整体设计在进入影院的时候根据情节控制终端随机自动分为三个群体，各个群体相对集中。在决定剧情走向的关键段落将出现一个与剧情直接相关的有趣游戏，这个互动游戏环节将在剧情走向及游戏内容的引导下有序且有趣地进行。根据三个群体的游戏互动声势及整体效果判断选择权，优胜方控制剧情走向，他们将通过自己手中的情节控制终端通过电影情节互动控制系统来设定影片剧情走向。这个互动控制系统直接驱动次世代视频互动引擎即时搜索调用数字电影剧情库中的影片内容。2.第三代电影核心技术从上面的第三代数字互动电影的播映机制中，我们可以了解到播映各环节内容以及所涉及的主要技术。其中，较为核心的技术主要有四个部分：第一是大容量数字电影剧情库存储、检索系统，第二是高画质次世代视频互动引擎系统，第三是高质量立体影像即时分离及播映系统，第四是数量较大的情节终端控制系统。就目前我们的研究成果以及国际相关领域最新研究现状来看，第一项和第三项内容已经有较大的突破，其应用效果和生产成本基本可以有效进行大规模市场应用。对于其中的第二项和第四项而言，相关领域的研究已经非常成熟，并且在各自领域已有大规模市场应用。我们对相关技术的本领域应用及科技转化方面也进行了较为长期的研究，研究结果表明有关现有技术进行科技改造后，完全可以有效支撑本项目的整体技术应用，能够有效推动第三代数字互动电影播映系统平台的整体打造。其中，部分环节只需要将研究成果与常规控制产品稍加整合就可以开发出整机系统，并以合理的价格大规模推向市场。3.第三代电影机器实物开发我们对第三代数字互动电影播映系统平台已经进行了较长时间的研究、开发与试验，相关研究内容已申请国家科技专利，专利名称放映机（第三代电影），专利号201030683326.1。此外，我们还根据研究成果和工业设计需要进行了播映及互动控制机器实物的开发。与此同时，我们还在同步进行多部三维立体互动动画电影的研发与制作。4.有待持续优化的技术虽然对于第三代互动电影我们已经进行了长时间的研究，一方面有自主研发的新技术，同时也引进一些国际领先的相关技术，但总体来讲目前的整体技术及试验效果与我们设定的理想目标还存在一定的差距。其中较为突出的主要集中在两方面：第一是互动引擎的自主开发方面，第二是高数量的互动控制终端有效应用开发方面。这两方面的内容是第三代互动电影的核心环节，持续研发与技术完善的空间相对较大。当然，随着相关技术的日益发展我们完全有信心逐步攻克主要问题，逐步研发出更为理想的，可以大规模开发运营的播映系统。四第三代电影的发展前景进入我国“十二五”规划及实施的新时期，电影文化业迎来前所未有的蓬勃发展新时期。2010年，全国电影票房收入101.72亿元，其中，国产影片票房57.34亿元，占56.37%。新增影院313家，新增银幕1533块，平均每天超过4面银幕的增