一、绪论
（一）、研究背景
在互联网技术带动下，各软件开发厂家针对不同领域研究出不同的软件，这些厂家在这几年也开始涉足影视制作行业的软件开发，让影视制作通过软件图形绘制等强大功能应用到视觉设计中，这种能够让视觉设计取得更好效果的软件技术叫做CG技术。CG技术。的出现，不仅能够让网页设计风格有创新，影视制作也得到很大的推广，开辟了我国影视市场的新商机。2019年2月5日，《流浪地球》正式在全球范围内开影，引起了众人强烈的反响，很多观众都表示电影的视觉效果超出预想，影片也取得了很好的票房成绩。这部电影之所以能够得到全球性好评，是因为影片制作中不仅家待着浓厚的中国韵味，还充满着矿业的科幻味道，向世界展示中国文化的美好以及科技实力，开启了中国本土科幻影片的新征程，让中国科幻走出国门，走向世界。虽然影片取得很好的效果，但是和好莱坞科幻电影大片相比较，还是有一定距离，制作水平和技术还需要走很长的路才能和X大片媲美。
（二）、选题意义
本文将概述目前CG技术的运用情况，并以《流浪地球》为例，分析数字场景建设，介绍电影行业引入GG技术后制片技术后的发展和取得的艺术效果，以此来探究CG技术在电影制作中的重要位置，分析影片三维场景构建和数字绘景的视觉艺术创作工作，了解CG技术如何将影视制作的视觉效果推向全新的高度，并且以小见大，总结经验，探讨中国影视CG技术的发展方向。
（三）、研究现状
国内外对于电影CG技术的分析与研究不在少数，之相关的就有不少的研究文献，例如学者吴哲就曾写过《影视制作中CG技术的应用》，并以此来剖析了CG技术在电影中的基本运用，从而探究CG技术在当代的发展，而关于《流浪地球》的电影技术运用也不少，学者李洲洋写出《国产电影的硬科幻之路——流浪地球的“中国式硬科幻”表达及类型意义》，王曼的《中外科幻电影发展现状》，都不乏对《流浪地球》的分析。通过对现有文献理论和成果进行分类总结，归纳为以下几点：
一、很多研究都是浮于理论表层，多数研究停留在历史发展和国内外的研究进度，很多技术性的东西都泛泛而谈，没有具体到《流浪地球》的虚拟影像技术细节和实施上。
二、对虚拟现实技术在电影的应用研究深度和广度不够，很多文献资料都记录制作技术的研究和它在电影行业的影响力，而电影虚拟场景设计制作上的资料记录还是比较少的。
（四）、研究方法
文献研究：通过阅读大量的相关文献，了解电影虚拟场景技术应用。分析多种类型电影中的CG技术。通过整理相关文献，为本文提供相应的理论支持，为了多角度地对电影虚拟场景构建手法进行分析，尤其需要阅读关于视听语言和电影技术方面的文献。
案例研究：仅仅有理论知识并不能完整地反映整个虚拟场景构建的手法，所以本文研究的另一个方法是以2019年上映的《流浪地球》为代表作，通过分析其多种虚拟场景的构建，为CG技术的运用来更好地总结和探究在电影虚拟场景上的经验。
二、CG技术运用概述
（一）数字绘景（Matte Painting）
CG技术(英文全称为Computer Graphics)最近才开始在电影行业中兴起的，是通过计算机软件的动画制作功能来制作影片的过程，它是集技术和艺术为一体的综合技术，目前在影视制作工作从开始到结束都发挥重要作用，贯穿整个影视制作的始末，它最大的功能是能够通过软件的功能给电影制片创造虚拟的场景和角色，给电影制片很大的想象空间，带来令人震撼的视觉效果。在电影的场景构成中，主要运用Matte Painting和三维合成。
在世界电影史上，除了文本之外，艺术创作一直被视为创作的主体。如果没有合理的场景归纳，最精彩的戏剧就会失去客观生活的表达内涵和环境影响，从而变得极为抽象。当场景表达符合生活常识时，人们在观看电影的过程中自然会进入现实状态，这应该是电影的目标。如果说场景和造型的起源无疑是为剧情和演员服务的，那么影片的场景布局在影片中就显得尤为重要。
场景作为电影的三大元素之一，是电影创作中不可忽视的重要元素。好的剧本需要强有力的场景设计来支撑。电影场景设计是电影的重要表现形式。一个好的场景设计可以达到“无人问津，先声夺人”的艺术效果。场景的创作采用空间组合的方式形成艺术形象，为影片提供表现空间，突出影片的时空感。
Matte Painting译为遮罩绘画或数字绘景。自从Matte Painting诞生依赖一直被应用在电影的拍摄和后期制作中，应用的方法更是种类繁多。另一方面，三维虚拟场景在电影制作中已经属于不可或缺的部分。三维场景设计要依托软件技术为辅助工具，发挥软件功能的科技作用，结合不同的技术手段，实现动静结合的图像艺术。在影视特效制作中，三维虚拟场景可以取代实景和微缩模型，给人以真实的视觉享受，也为影视创作提供了广阔的发展空间。
在电影的实际拍摄中，场景总是会受到现实的制约，无法使得一些场景能够成功的拍摄出来。而这其中便会运用到CG技术，使其拍摄条件从无法变成有法。这其中主要使用的便是数字绘景，例如《环太平洋》《阿凡达》《狄仁杰之神都龙王》等影片之所以取得那么好的效果，归结原因是得益于Matte Painting技术的应用。
影片《狄仁杰之神都龙王》中的洛阳城全景拍摄镜头，要凸显出地面起伏不平的效果，借助数字绘景技术达到了预期的结果。以下图1左右两部分分别是引进数字绘景技术前和后的对比图，根据图片的对比，效果立见分晓。
电影《环太平洋》为了让怪兽摧毁城市的场景更加生动，也引进了数字绘景技术。电影制作商家先在香港进行实地取景，拍照很多动态画面，收集很多剧照素材，最后把这些画面和素材放置到计算机软件中进行处理，增添怪兽进场的场景，配合数字绘景的使用，影视效果甚好。影片里，很多人物出场或者人物场景都都设置了蓝屏、绿屏。很多拍摄先在摄影棚进行取景，最后通过虚拟影视元素让这些人物场景转换至坡顶，让人视觉上看到这些人在破顶训练中心。如果要让这些场景显得更加生动和逼真，那么还需要从调整颜色深度、图像比例、光影亮度等因素。以下图2两部分分别是《环太平洋》场景的绿幕场景和虚拟场景，图片显示的是两部分场景的对比效果。
Matte painting技术一定程度上节省了剧组的开支，可以减少影片的取景，可以通过技术来弥补场景真实性的缺乏。综上所述，Matte painting技术在影片的特效制作中有着举足轻重的地位。
（二）三维场景
电影场景设计是一种除人物外的所有对象的造型设计，它包括动静统一的时空环境艺术设计，场景的环境和氛围可以体现电影的表达的深意和时代背景。电影空间环境设计必须要贯穿电影的时代主题，和环境空间形态相互吻合。电影现场结构的构建还是要依据空间环境设计的主体进行的，电影主体发展变化也要和所设计的环境形态相一致。所以电影场景设计中必须要考虑空间形态和艺术形态之间的关联性，通过两者搭配来阐述电影的主题精神，地域文化精神和人物特征。
而正好CG技术中的三维场景建设直观快速、虚拟性强，能全面实现仿真图形的绘制传统的艺术，创作无法实现的时间感、空间感和强烈的视觉冲击感，使得很多影视作品中，难以实拍的场景都可以借助三维场景技术实现的。这种技术深入人们的生活，模拟产生的空间，综合视听效果，使人身临其境。
CG技术的发展比较快，在影视行业应用基本普及，技术越来越成熟，设备和技术都经常升级。在虚拟场景和特效场景的应用上，这种技术也不是全能的，因为如果拍摄场景有夹带着虚拟场景，那么导演和虚拟场景合成效果不能实时把控，导演必须要将拍摄的数据信息整理分类，通过跟踪软件数据反转处理，将处理结果放置到三维软件中，借助软件功能实现数据渲染，最后才能3D的虚拟场放到合成器中，汇总所有视频元素一起通过合成器的作用来实现合成和渲染。
通过建立相应模型，调整灯光光线亮度，结合材质映射步骤，通过三维动态预览来观看拍摄场景是否达到效果。动态预览是用动画的形式来表现故事情节、概念艺术作品、剧本、导演意图等制作电影的必要过程。3D动态预览后认定达到预期目标，制片组全面评估后可以进行实拍。实拍过程需要在摄影棚中进行，装置绿屏粘贴跟踪点，通过灯光的光线辅助效果进行拍摄，利用跟踪软件对导出的素材处理，将相机数据进行反转，然后用这种方式将这些相机路径导入到3D软件中，三维软件中的场景与真实拍摄材质的相机数据相同。三维场景是分层渲染的。最后，在合成软件中对渲染的序列文件和真实的镜头素材进行调暗、色调和合成。
虚拟现实技术在影片危机场景的影视效果中应用最多，危机效果最震撼人心。很多灾难大片要取得危机效果，那么必须要通过虚拟现实技术得以实现。如灾难电影《2012》那些山河泛滥，地表蹦来的场景，世界末日的危机和恐惧这些视觉效果都得益于虚拟现实技术的应用。让观众感觉到真实的危机，意识到在宇宙面前，人类不过是一粒尘埃。
三、CG技术在《流浪地球》中的运用
（一）数字绘景在《流浪地球》中的运用
中国式的视觉特效是指电影制作过程中，能够把中国元素、文化和构建结构融入其中，形成具有中国风的审美视觉效果。《流浪地球》第一次在科幻电影中实现了中国式的视觉特效构建。
影片中模拟的上海城市景象中，便有幻想出来的2044年上海奥运会主场馆，制作团队主要运用了数字绘景技术，模拟出了2044年上海奥运大厦，如图4所示。
《流浪地球》的视效团队在电影视觉画面的建构中从对于中国自然风光和地域特征的视觉风格运用去构建地表冰封世界的视觉特征。要让观众视觉效果更加，那么必须视觉效果的创造必须符合人们审美习惯，贴近观众的生活场景。其中的上海城市地貌运用了数字绘景进行展现，如图5。
《流浪地球》遵从人们视觉审美习惯，从常见的科幻视觉形象特征入手，整个视觉效果没有任何违和感。和西方科幻影视视觉效果不同的是，影片特效中融入了中国原色，迎合中国观众视觉习惯。此外，引入GG技术后，每个场景的设计和每个画面都和现实生活贴切，比如发动机、大型车辆、房屋建筑的拍摄取景都和实际生活相互吻合，视觉元素的构建源自于生活，制造的场景逼真，让观众能够有身临其境之感，这些都和X科幻影片视觉效果有所差异。
（二）三维场景构建在《流浪地球》中的运用
《流浪地球》是一部讲述中国故乡和国家情怀，展现中国文化想象，呈现中国审美内涵视觉效果的科幻电影。在漫游地球中出现了很多特效场景，镜头取景都体现着工业和技术元素的生动描述，体现出活灵活现的科幻人物角色，呈现的是科幻世界的色彩，这种科幻视觉效果是特效团队要注重把握的。《流浪地球》制片中，特效团队营造的场景视觉效果是逼真的，融合中国风元素，呈现中国文化的审美艺术，把中国科幻电影视觉创作技术推向一个新的起点。流浪地球拍摄及特效设计上也细致入微，拍摄团队狠抓细节，细致设计。如摄像机排程也按照计划进行，未来CG背景设置、绿屏设置位置等细节都及时捕捉，从细节发现问题，及时解决。如图6所示，是拍摄团队制作的行星发动机模型之一。这些模型构建了影片大多数科幻器材场景。
同时，《流浪地球》中运送火石是故事的主线之一，而运载车是运送火石的关键道具。运载车运用了橙视觉视效团队制作的三维运载车，通过三维运载车与实拍结合，达到构成场景的目的，整个场景视觉效果在影片视觉特效处理下风格基本上趋于一致，建构电影视觉美感在影片视觉特效技术中得到生动展现。如图7所示
在一些现实无法进行实拍的灾难场景，比如上海地区的冰山塌陷，影片则必须要采用三维场景进行模拟，如图8所示。这是影片撤离上海的片段，特效团队主要运用Maya来制作完成了这一场景，再将实拍的人物添加上去，完成虚拟场景制作。
四、总结与展望
（一）CG技术运用现状总结
电影是技术和艺术合并为一体的综合技术，电影技术水平高低也代表科技进展的程度。虚拟现实能够融入到电影艺术制作中，通过电影制作的动画效果和艺术形态来给人们耳目一新，视觉得到刷新，具有传统电影没有的艺术力量和感染力。虚拟现实技术逐渐推广和深入使用在电影行业，拍摄的场景更加变换迷离，场面也越来越宏伟壮阔，给观众带来的是艺术的洗礼和视觉的冲击。虚拟现实技术以独特的技术和艺术处理能力逐渐成为电影制作的技术支撑，几乎可以制作出所有电影想要取得的效果和结果，给观众身临其境，带来震撼，逼真场景分不清场景是虚幻的还是现实的。
很多好莱坞电影大片之所以取得震撼的视觉效果，是因为拥有熟练的虚拟技术作为支撑。当今国产电影虽然也加深了对虚拟现实技术的使用和开发，但是由于制片技术局限性还没能够达到好莱坞大片效果，制作流程也没有分配合理，效率整体还处于比较低的水平。
（二）《流浪地球》对中国电影CG技术的借鉴意义
《流浪地球》的艺术效果都是通过技术来支撑的，在全球范围内创造的佳绩也是体现中国科技实力的强大。《流浪地球》科幻场景的逼真和视觉的震撼无不体现中国电影的特效技术能力，也体现中国电影特效行业开始走向工业化，发展也逐步趋于成熟。中国电影视觉特效在历经数年发展后，注入的先进理念和科技创新手段大大提升了中国电影制造行业的水平，为中国制作具有华夏文明和特色又具备视觉审美内涵的科幻电影作下铺垫。总得来说，引进CG技术是有意义的，是中国电影特色效果理念得以实现的方法，也是未来电影制作的主流方向。
《流浪地球》的科幻效果无不体现着中国电影工业的强大，代表着中国电影制作科技技术发展的进步，但是和好莱坞工业电影还有一大段距离。总的来说，中国电影电影CG技术要能够获得突破性发展，可以从以下方面改进：
一、打破传统的设计方法，在设计过程中增加发挥数字绘景的使用，结合三维场景贴图投射，让这些虚拟现实技术能够优化电影场景建模中，让虚拟场景的设计更加显著，视觉效果更佳，提高设计成本和效率。
二、新的技术流程。虚拟预览拍摄系统的引用后，制作的流程比较灵活，不想传统电影必须历经拍摄取景步骤才能处理制作，新的技术允许虚拟场景可以在拍摄取景之前就已经设计完好，后期通过蓝绿背实拍画面通过利用虚拟现实技术处理，合并虚拟场景形成电影画面，让观众视觉效果更直观。
三、新的应用理念。虚拟现实技术是目前电影场景制作逐渐要发展的方向，新的利用理念在实际应用中的效果是显著的，新的应用，能够为未来工业电影大片和小电影制作都能带来更多的启发。
导演郭帆认为，《流浪地球》只是迈出中国科幻电影的一个小台阶，能够在北美成功上映并不代表赢得国外市场，影片观众还是分布在中国居多。中国科幻电影大片要能够真正迈出国门，那么必须要有国家强大的航天工业技术作为支撑。所以科幻电影要达到视觉效果，赢得观众喜爱，那么中国电影必须在产业上不断完善制片技术，开发出更多的技术软件，提高制片质量和效果，才能够在全球范围内赢得观众，赢得市场，走出国门，迈向世界。
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