《星際穿越》是克里斯托弗·諾蘭（Christopher Nolan）最新推出的一部“硬科幻”電影作品，這位“腦洞大開”的導(dǎo)演在前一部好評大作《盜夢空間》里展示了夢中夢的幻境，而幫他把想法具象化的功臣是特效圈后起之秀——英國的“雙重否定”公司（Double Negative，以下簡稱Dneg）。本次再度合作，Dneg為諾蘭撐起了宏大的宇宙，把一些出現(xiàn)在科學(xué)理論里的不可見事物如“蟲洞”、“黑洞”、“四維空間”以及未知的陌生星球都呈現(xiàn)在觀眾眼前。這些超乎想象但必須符合量子力學(xué)和相對論的復(fù)雜概念本身就很玄妙，再加上諾蘭不太喜歡CG鏡頭泛濫，這對Dneg來說簡直是超級任務(wù)。

　　Dneg代表作：《盜夢空間》、《哈利波特》系列、《2012》、《蝙蝠俠：暗夜騎士》等。

　　藝術(shù)家總被要求創(chuàng)作一些虛幻的、人們從未見過的圖景，甚至連它們是否存在都不清楚，還要求創(chuàng)作得惟妙惟肖。在諾蘭的《星際穿越》里，視覺特效總監(jiān)保爾·富蘭克林（Paul Franklin）和Dneg公司被要求創(chuàng)作的東西甚至不存在于我們這個次元，但要求是：不僅必須符合量子力學(xué)和相對論，還要符合人們對量子引力的理解（或猜測）。

　　《星際穿越》制作組的重要人物除了導(dǎo)演諾蘭外，另有三個重要人物：科學(xué)家奧利弗·詹姆斯（Oliver James，他在牛津?qū)W習(xí)了光學(xué)和量子物理學(xué)，并且對愛因斯坦的相對論有自己的見解），電影的執(zhí)行制片人富蘭克林和科學(xué)顧問基普·索恩（Kip Thorne，美國理論物理學(xué)家）。索恩每次負(fù)責(zé)解出復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程式交給詹姆斯，由后者將其解碼并進(jìn)行IMAX質(zhì)量級渲染。為了滿足電影拍攝需求，詹姆斯必須將光線的電弧噴和彎曲軌道方程式以及光束在穿過黑洞的時候發(fā)生大小和形狀變化的方程式通過視覺化方式表現(xiàn)出來。

　　當(dāng)然，詹姆斯一個人的工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，他還需要同CG監(jiān)制歐也妮·馮·藤澤爾曼（Eugenie von Tunzelmann）領(lǐng)導(dǎo)的藝術(shù)組合作，為畫面添加吸積盤（Accretion Disc，一種由彌散物質(zhì)組成的、圍繞中心體轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)，常見于繞恒星運動的盤狀結(jié)構(gòu)），并創(chuàng)建銀河背景和星系、星云，它們所散發(fā)出來的光線在經(jīng)過黑洞的時候也發(fā)生了扭曲。雖然復(fù)雜，但這是頭一次在電影里正確而科學(xué)地展現(xiàn)黑洞。另外，這個小組還制作了男主角進(jìn)入的四維空間，這個超正方體擠壓并投影在三維世界的小姑娘房間中——以某種觀眾能夠理解的方式出現(xiàn)。

　　構(gòu)建黑洞

　　諾蘭對影片真實性要求最高的部分莫過于讓人震驚的黑洞“卡岡都亞”（Gargantua）。當(dāng)索恩提供了資料之后，制片人就力圖恰當(dāng)表現(xiàn)黑洞和蟲洞到底是充滿眩光還是徹底無光。對于Dneg來說，這意味著要編寫一套全新、復(fù)雜的物理渲染器。

　　“索恩向我解釋了黑洞周圍空間產(chǎn)生的相對論性扭曲?！币曅Э偙O(jiān)保爾·富蘭克林回憶說：“當(dāng)背景光源發(fā)出的光在引力場比如星系、星系團(tuán)及黑洞附近經(jīng)過時，光線會像通過透鏡一樣發(fā)生彎曲，這就是愛因斯坦的引力透鏡理論，我當(dāng)時就在考慮怎么用畫面來體現(xiàn)，一直想尋找參考對象，看能不能通過視效的方式實現(xiàn)。我看過不少科學(xué)組織畫出來的基礎(chǔ)模擬圖，我認(rèn)為這東西的運動方式太復(fù)雜了，也許我們能自己做一可執(zhí)行版本出來?！?/p>

　　所以，索恩就和Dneg研發(fā)小組以及奧利弗·詹姆斯一起攜手。詹姆斯根據(jù)索恩的方程式計算出所有光線的路徑、靠近黑洞時的軌跡，然后放入Dneg研制的新渲染器DnGR（Double Negative General Relativity，意即Dneg的廣義相對論）里加以執(zhí)行。這一方式為Dneg小組創(chuàng)建數(shù)碼黑洞提供了必要因素，富蘭克林說：“我們可以設(shè)置旋轉(zhuǎn)速率、它的質(zhì)量和直徑。事實上，這三個數(shù)據(jù)也是解決黑洞問題的三個重要參數(shù)，也是我們能衡量一個黑洞的所有條件?！彼麄冞€花費了不少時間計算黑洞周圍的光束運行規(guī)律，差不多是六個月的工作時間，把所有可用的軟件都集中到一起，當(dāng)電影初期制作完成的時候，才做好最初的版本。

　　《星際穿越》里的航天器也非常真實，制作組專門為其做了微縮模型。由于《星際穿越》沒有用到綠幕，很多背景圖片都是通過投影器投射到航天器窗外的巨大屏幕上，演員在表演的時候就可以看著這些進(jìn)行表演。拍完這部分之后，Dneg再把導(dǎo)演挑選出來需要替換的景色給替換掉，制作一些星空畫面。

　　“拍完你就會發(fā)現(xiàn)演員背后、窗戶外面……有太多工作人員穿幫了，”富蘭克林說，“這種情況在鏡頭里太多，也是我們要做的清理工作，但沒有算入特效鏡頭制作的工作量以內(nèi)?？墒恰R頭內(nèi)特效’（視覺效果在實景拍攝時已于攝像機(jī)鏡頭中形成，而無需通過后期技術(shù)添加）的工作人員就是干這個的?！?/p>

　　鏡頭內(nèi)特效畫面是由Dneg和霍伊特·范·霍特瑪（Hoyte Van Hoytema）在洛杉磯基地的背景圖片前合作完成的，用到了40000流明的投影機(jī)。其中兩臺聚焦于太空環(huán)境，通過一張圖疊另一張圖的方式增加曝光量，但是也必須非常小心，圖片不能過大，否則會曝光不足。每拍一步都需要重新調(diào)整位置、重新聚焦，通?；ㄒ粋€星期的時間將投影儀放好位置、聚好焦、所有都準(zhǔn)備妥當(dāng)，最后拍攝15分鐘。這樣工作非常累，因為每一個投影儀重達(dá)600磅！

　　制作組為了調(diào)整投影儀的位置，還將其中兩個放在巨大而沉重的升降機(jī)的特制籠子里，升降機(jī)的頭部可以推拉搖移，富蘭克林通過無線電設(shè)備在下面喊話，通知操作投影儀的工作人員根據(jù)要求調(diào)整位置、如何聚焦，以及卡車駕駛員怎樣在狹小的空間里駕駛他的設(shè)備車。

　　電影里，主角一行人來到全部被水覆蓋的星球并遭遇潮汐波浪?？紤]到這個星球受黑洞“卡岡都亞”的引力影響，觀眾一般認(rèn)為波浪最高不過百尺，但在這里遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須達(dá)到4000英尺，所以用普通的制作方式是不可能完成的。

　　富蘭克林說：“一想到那么大的‘家伙’，所有你能聯(lián)想到的有關(guān)海浪的一切，比如浪花啊、漩渦啊，統(tǒng)統(tǒng)不算什么了。因為海浪實在過于巨大，同整體水量比起來，那些東西簡直渺小得可以忽視。海浪就像一座巨浪山壓過來。所以我們在視覺預(yù)覽上花了不少時間，模擬了其中一個‘漫游者號’飛船被巨浪卷起的場景。其中關(guān)鍵的一幕就是，當(dāng)浪一碰上‘漫游者號’就立即迎面卷起它，觀眾發(fā)現(xiàn)飛船很快消失，最后變成小黑點淹沒在巨浪中。”

　　Dneg的藝術(shù)家用動畫變形器控制海浪，通過調(diào)整關(guān)鍵幀的方式進(jìn)行雕刻，提供海浪的雛形，并為其添加表面的氣泡、相互擊打的水沫、波形和浪花。用到了自制軟件工具“Squirt Ocean”。這一步用了很長時間，后期還有許多額外的用Houdini制作的工作。

　　富蘭克林在看完海浪的layout設(shè)計圖之后開始安排制作小浪花和其他一些東西，往往要等上一個半月才能看到成品。過程很漫長，還必須達(dá)到高清IMAX品質(zhì)，通常情況下，雖然很希望能做多次迭代計算，但最后只能迭代三次。

　　應(yīng)導(dǎo)演諾蘭對真實性的要求，機(jī)器人CASE和TARS都是重達(dá)200英鎊的金屬機(jī)器，舞臺演員比爾·歐文（Bill Irwin）在冰島拍攝地操縱它們，Dneg完成擦除工作（移除控制機(jī)器人的工作人員和附屬控制器）。

　　早期鏡頭里，CASE在水中走路的鏡頭都是通過控制金屬偶然后擦除控制人員來完成拍攝。當(dāng)CASE變身成一個滾輪在水中拯救海瑟薇飾演的艾米利亞時，這個鏡頭混雜了物理特效和數(shù)字特效，其中數(shù)字部分是這么處理的：工作人員在水中開著一輛四驅(qū)車，特效人員繞著車做了一個水花綁定，以產(chǎn)生真實的浪花效果。另外，在四驅(qū)車前方還安裝了一個叉車（用來放置替身演員的），這個也做了相應(yīng)的水花綁定。最后成品效果就是把四驅(qū)車換成CASE，替身演員換成演員海瑟薇，最終效果看起來就是CASE帶著海瑟薇逃離海浪襲擊。

　　Dneg在TARS和CASE做一些額外動作時嚴(yán)格限制了數(shù)碼制作成份，比如在水里跑、爬上飛船、在冰面跑、零重力墜落、爬上飛船鉆進(jìn)去、走過艙口等一系列動作都是操縱機(jī)器人來進(jìn)行表演的。

　　四維空間視覺化

　　電影里所指的“他們”其實就是“我們”，也就是主角代表的人類，“他們”幫助男主角穿越時空同自己的女兒對話。由于時間穿梭在愛因斯坦的量子論和相對論是可行的，所以故事就通過男主角離開三維空間，進(jìn)入四維空間來表現(xiàn)穿越。

　　這個四維空間是超正方體，有更高的維度。如果我們的世界被描述成一個二維的盤或膜片，那么超正方體就是更高維度的盒子。教你一個辦法來理解這個問題，你需要降一級來思考：比如把一個三維的東西畫在二維紙張上，那紙張周圍真正的三維環(huán)境就是高維度體。

　　電影里的布蘭德博士一直致力于研究重力異常問題，他身后的黑板清晰地表明他正在用圖表來表現(xiàn)超體里的膜，解決四維和五維重力問題。電影說，如果布蘭德博士能夠研究通透，那他就能改變地球的重力，將無比龐大的裝載人類的飛船直接送上太空。

　　其實在電影里，離開三維世界到達(dá)四維世界，也無法真正解決時空穿越的問題，因為電影限制了男主角在時間流里傳遞重力波。他能看見所有時間點，但只能在時間線里引起小漣漪——后來他的女兒從這些重力波里讀到了重要信息。

　　在這些劇情中，Dneg的工作就是將四維空間視覺化，未來的“他們”指點男主角創(chuàng)造重力波，這本來可以通過非常抽象、符號化的方式，或者以白色夢境來虛化表現(xiàn)，但Dneg想做得更具象一些，于是索恩又出手幫忙了。

　　首先，得了解高維度概念。如果把一個球靜止放在平面的桌上，看起來就像一個點。當(dāng)它在桌面上滾動，會留下一圈圈的軌跡——就像你削蘋果，一層層削下去——最后這些圈圈越來越小，直到把整張桌子都滾一遍。從平面的角度來說，這些圈是很有意義的，如果把圈都畫在紙上，能夠很好地估量出一個球體。其實，把這個球想象成毛線團(tuán)更直觀，毛線團(tuán)不斷在桌上滾動、放線，最后從一個球體變成線段，而這些線可以看做是點的集合。

　　這個例子用在三維轉(zhuǎn)二維上很實用，但如何推及四維和更高維度呢？其中一個比較實用的理論就是，把時間當(dāng)做第四個維度。同樣，一個球在彈跳的時候，作為個體它是一個球，但如果考慮到時間路徑，它就變成了一個圓柱體。從四維角度看，球就是圓柱體。我們所謂的球體對于四維來說，不過是三維的“一片”。

　　想象一下，五維就是體積中的某個東西，這個東西在我們的宇宙可能沒有。如果未來我們要制作五維體，其表象有可能是一個大“盒子”，外在形式在不斷變化。這個“盒子”里，隨著時間推移，時間線也在變。如果你進(jìn)入電影里設(shè)定的四維體——它與三維空間是接觸的，你可以看見所有時間線（四維壓縮物體），包括過去與未來。而且按照現(xiàn)代物理學(xué)推測來說，這個超立方體里有海量獨立存在的事實（平面膜的疊加），而且朝各個方向全景發(fā)散。

　　Dneg就是在諾蘭的設(shè)想基礎(chǔ)上，把這個概念性空間給形象化了。男主角能夠影響的時間“線”就像一根根弦，彈一下就引起微波，發(fā)生微小的時間倒流或速進(jìn)，從而與女兒溝通。

　　四維空間如何拍攝

　　諾蘭非常注重讓演員同實際物體交流表演，這一點也體現(xiàn)在四維空間的拍攝中。所以富蘭克林必須考慮四維體到底看起來是什么東西：“我花了大量時間思考，如何讓時間可視化成為有形的維度，如何有形地展現(xiàn)房間里所有東西的時間線。這么做有風(fēng)險，因為所有時間線可能變得擁擠嘈雜，你不得不思考這些玩意都是從哪兒來的。而且很重要的是，從故事角度看，男主角看見時間線，也能看見自己如何影響房間里的物體時間倒流，并且與房間里發(fā)生的一切事件產(chǎn)生互動?！?/p>

　　最終，電影里“開放的點陣”造型靈感來源于超立方體概念本身。超立方體是四維空間的三維投影，有非常美麗的點陣結(jié)構(gòu)，這在一定程度上提示了制作組應(yīng)該怎么做。富蘭克林也花了不少時間觀察狹縫掃描（Slit-scan）圖片，狹縫掃描技術(shù)可以讓人記錄空間一個點在整個時段內(nèi)的動作，也可以理解為對準(zhǔn)一個狹窄空間進(jìn)行掃描，得到的影像又順序重組拼貼在同一個平面上，從而讓原本“不同時”的影像“同時”出現(xiàn)，所以最終照片把時間變成了軸線。整個房間如同每個時段的時間快照，男主角嵌入時間線軸的點陣之中，就能夠順著這根線來回尋找某個空間中的特定時段。

　　由于導(dǎo)演諾蘭想在拍攝的時候能看到超立方體的物理表象，所以視覺藝術(shù)部門就與模型和燈光設(shè)計研究組相互交換信息，制作了一個古怪的道具：“四維房間”。房間周圍另外還圍繞了四個房間，然后通過數(shù)碼手段將其擴(kuò)展到無窮遠(yuǎn)，無論從哪個方向看都是無窮的，像多面鏡子反射再反射。他們在道具上使用到了不少鏡頭內(nèi)投影，用投影機(jī)把運動的時間線疊加到物理模型上，給人一種激蕩的、震顫的能量感。所有信息流順著時間線在房間內(nèi)外穿梭，每一幀畫面都做了大量數(shù)碼疊加工作。

　　當(dāng)然，除了物理道具，特定時刻還是需要Dneg做全數(shù)碼背景，比如男主角在超立方體的“通道”里穿行——制作組是沒有足夠的道具來完成穿行過程的，就用投影儀將視覺預(yù)覽內(nèi)容投射到男演員周圍的屏幕上，然后再拍攝男主角在這個環(huán)境中表演，這樣演員也容易找到容身的恰當(dāng)位置。演員們很喜歡這樣做，因為眼神有地方可以停留，而不是在綠幕前假裝和某個東西表演，其他靠后期補(bǔ)完。拍完之后，特效組再進(jìn)一步對超立方體做完善工作。

　　富蘭克林還提到，數(shù)碼制作過程涉及了超大量的轉(zhuǎn)描和綁定移除工作，還有一些很難的CG畫面，比如超立方體坍塌并消失。他說：“我們在電腦里制作超立方體的CG幾何模型，并讓它旋轉(zhuǎn)，大家研究它是怎么做這種超旋轉(zhuǎn)運動的，然后直接應(yīng)用到超立方體的幾何道具上，最后居然成功做出來了！”另外一個難點是男主角利用塵土在房間的地上留下二進(jìn)制碼，制作組必須算出男主角用道具做出的動作，精確地算出如何在房間地上真的留下那種形狀。

　　編譯：胡蓉 原作者：麥克·西莫（Mike Seymour）

　　來源：http：www.fxguide.com

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