全方位解析 《阿凡达：水之道》--上篇：多重的“技术准备”
各位影视工业网的新老读者朋友，首先恭祝大家“兔年大吉，新春愉快”；值此新春佳节之际，我们会陆续为大家推出系列“大片”的拍摄详解，以飨读者。 
今天推出的是来自美国电影摄影师学会（ASC）会刊对《阿凡达2：水之道》的全面拍摄解析：
拉塞尔·卡朋特（Russell Carpenter，ASC）携手詹姆斯· 卡梅隆（James Cameron）回归
纳美人的潘多拉星球
本文原文很长，小编将分为三篇进行发表：
上篇：全方位解析 《阿凡达：水之道》—技术准备篇
中篇：全方位解析 《阿凡达：水之道》—当实景遇到虚拟遇，难题如何攻克
下篇：全方位解析 《阿凡达：水之道》—实拍多维度提升及高光效处理
以下“上篇”正文：
影片《阿凡达：水之道》的成功全要仰赖于团队内关键部门的专家以及其他各个领域的顶尖从业者们的紧密配合。导演詹姆斯·卡梅隆坦言：“我觉得自己是在蜉蝣撼大树，于是召集了各路神仙来为我助阵。”
在这当中，拉塞尔·卡朋特功不可没。他跟卡梅隆的首度合作要追溯到近三十年前的大热动作片《真实的谎言》了，那之后，两人又在环球影城3D娱乐项目《终结者2-3D：超时空战役》和《泰坦尼克号》中再续创作前缘，并凭借这两部作品双双斩获奥斯卡奖。
但为了在下一部电影《阿凡达》中开辟新鲜的视角，卡梅隆将搭档人选换成了摩洛·斐欧拉（Mauro Fiore，ASC）。“当时我跟拉塞尔太了解彼此，以至于我觉得再也学不到什么新的东西了，所以才想跟别的摄影指导合作看看。”他一如既往地直言到，“摩洛的出色自然不必说，不过可能我已经习惯了跟拉塞尔共事吧，因此后来要拍续集的时候，我想都没想就又找回了这位旧日老友，我们一下就找回了从前那种高协作度的工作方式。”
洛阿克【布里坦·道尔顿（Britain Dalton）饰】接近并触碰一头图鲲。这是一种潘多拉星球独有的、类似鲸鱼的生物。
《阿凡达：水之道》的时间线设定在第一部故事的13年后，也就是2167年，影片将继续讲述杰克【萨姆·沃辛顿（Sam Worthington）饰】和妮特丽【佐伊·索尔达娜（Zoe Saldaña）饰】的故事。此次，残酷无情的资源开发管理总署（RDA）开采公司又杀回了潘多拉星球，势要掠夺星球的绝对掌控权，给这对眷侣的纳美人大家庭带来了祸端。
“故事是居于主要地位的，”卡梅隆说，“它是影片全部美学的基础。”续集中，摄影机镜头前的角色与CG角色及环境的交互比第一部中多得多，且大量故事场景都设置在潘多拉广袤的海洋之下。
詹姆斯·卡梅隆和拉塞尔·卡朋特在片场。
卡朋特在2018年年初投入项目当中，之后整整一年的时间里，他一边为实拍制作做准备，一遍督导Gazebo中许多CGI场景片段的虚拟布光。Gazebo是Weta FX旗下的一款实时布光工具，由该公司视觉效果总监丹·考克斯（Dan Cox）开发。
“吉姆（编者注：吉姆是詹姆斯的昵称）强调潘多拉星球上每个场景的光线都应当根据画面环境反映出诸多不同且细微的色彩差别，而不只是保持‘中性色调就行’。光线应当尽可能会呼吸、有生命，由此呈现潘多拉的生机，这让我联想到哈德逊河派画作中大自然和栖居者和谐共处的样子。虚拟场景的布光过程是非常有意义的，因为我们的真人实景拍摄要几个月后才能开始，所以它可以帮助我解决怎么才能让人类角色融入到潘多拉星球中。”
“虽然《泰坦尼克号》已经是25年前的事了，但我总觉得跟吉 姆还是一如当年，他的构想依然那么雄心勃勃，丢给我的难题和 挑战也每每都能燃起我的斗志。”
潘多拉视角
卡朋特使用原生3D技术拍摄了《阿凡达：水之道》的真人戏份，第一部中卡梅隆和文斯·佩斯（Vince Pace）开发的双摄影机设备（在本系列的“下篇”：“维度提升”部分有详细介绍）此次再度升级。该模块化体系可根据制作需求进行不同的配置，由两台采用4K 17:9取景器模式的Sony Venice摄影机分别负责产出2.39:1和16:9的画面。
卡梅隆说宽屏画幅更加适合2D放映，而“3D电影以16:9格式兴盛，这样观众正面一部分图像，而且两侧也有盈余画面。” 卡朋特将Venice的ISO设为2500，快门调到270度，以便在光线较低的条件下进行拍摄，且不必为大规模的布景打光而耗费大功率或是减损画面质量。
偏高的曝光值还一定程度上补偿了3D 摄影机的分光器和48帧/秒的帧率造成的两档进光损失。后期中的动作调整工序由Pixelworks负责，他们利用公司旗下的TrueCut动作平台来仿效24帧/秒的效果并减少运动模糊伪影。“这也为Weta提供了更清晰的画面素材。”
对卡梅隆来说，立体成像只是这个庞杂项目的其中一个环节，整体制作的复杂度已经到了“没有一个人能够在每个方面都有了解”的程度。
水下拍摄
2017年时，该片的表演捕捉工作就在洛杉矶曼哈顿海滩摄影棚18号棚的一个特制水下动捕影棚开始了。这块空间约为 42×85×32英尺，内有一个15×15×15英尺深的水槽。摄制组面临的主要挑战就是拍摄出让人信服的水下动作戏。
卡梅隆从在洛杉矶曼哈顿海滩制 片厂搭建的特制水下动捕影棚内指导演员的表演
Lightstorm Entertainment的虚拟制作总监瑞安·钱伯尼（Ryan Champney）说：“我们一开始测试时，尝试用威亚在地上模拟水下镜头，但詹姆斯坚持要建水箱、拍真实的动作。” 卡朋特说水箱的设计“非常灵活，可以用作深水、浅水、静水和流水等各种镜头的拍摄。
箱内有一个巨大的涡轮可以让水像在跑道上一样四周运动，还能制造急流，帮助演员和动捕人员快速下降。” “我们不得不推断哪些传统拍摄方式需要被打破。比如传统动捕摄影机使用的是红外发射器，可红外线在水里很快就会被吸收，于是我们找了一个接近紫外线的波长，它能够在水中有效穿行，而且摄影机传感器同样对其敏感。我们还让技师为动捕摄影机打造了一个防水外壳。”
水下动作戏的捕捉
虽然水下动捕影棚捕捉的动作是虚拟的，但演员依然需要布景来进行互动。“动捕布景仅包括一些供演员真实触摸、穿行、让他们能把自己拉过去和扶住等之类的东西。”卡梅隆说，“那么问题就来了‘这些布景可能第二天、甚至是同一天之内就要更换，要如何搭好这些景才能保证不耽误拍摄周期呢？’
最终的解决方案是造一个覆盖整个水箱底部的平台，并且在上面连接线索，我们可以把它拉到水面，把预制的布景模块固定上去。这样一来，只要几个小时或是一顿午饭的时间就能让整个布景从一个场景更换为另一个场景了。”
水下动捕影棚的布光需要平坦均匀，以满足动捕摄影机的需求。摄制组在水面上方放置了60盏Arri Skypanel S60-C来制造较强的环境光，但首先他们得解决水面光反射的问题。“（反射） 会导致动捕系统录入错误的数据、产生噪点。
我们借鉴了吉姆之前在拍摄《深渊》时（阻挡日光、防止它照亮深水水箱）的办法，在水面上铺满了塑料小球。这些小球是中空的，外壳厚度为 2毫米，几乎无光泽。在水下可以看到光线从上方穿透它们照下来，但前提是背光要足够强。这些小球既保证了安全，让水箱里 的人都可以轻易浮到水面之上，又为水箱底部带去了均匀且漂亮 的光线，解决了反射问题。”钱伯尼解释到。
同样在曼哈顿海滩影棚，摄制组还搭建了一个传统的动捕影棚以在干燥环境中拍摄大量陆地上的戏份。“我们把虚拟摄影机跟表演捕捉分开来了。”卡梅隆说，“虚拟摄影机在我手里就像其他导演手里的取景器一样，我会举着它在片场四周走来走去，规划好大致的表演，然后进行彩排。
演员凯特·温丝莱特（Kate Winslet，左）和西格妮·韦弗 （Sigourney Weaver，右）
展示了她们的动捕服
它能够让我掌握每个演员在环境中的位置，但一旦标定好大致的点位，我就不再依赖于它了， 而是把它交给其他人进行全局的记录，因为这时候我的重点在（演员的）表演上。” 为了有所参考，卡梅隆还布放了由12到16台搭配索尼5.8-93 毫米套机镜头的索尼PXW-X320 XDCAM ½” 3-CMOS摄影机和搭 配Fujinon8-176毫米（UA22x8BERD）镜头的索尼PXW-Z450 4K HDR 2/3” Exmor R CMOS摄影机组成的矩阵。“
在第一部中，我们解决的第一个拦路虎就是，从零开始建立一套剪辑体系。”他说，“视频参考的作用无疑是非常重要的，因为你可以看到最后要剪的片子是什么样的。大多时候摄影机都是手持拍摄的，因为掌机需要反应迅速且灵活。我在现场有一个16画面的显示器矩阵，就是为了能监看到所有的角度，保证演员的表演能被正确地拍摄下来。”
虚拟融合
2019年1月，卡朋特和团队动身前往新西兰，他们此行的目的是将虚拟世界和真人实景融合在一起，这需要两部分的摄影机运镜和镜头尺寸完全一致。
“每天早上到片场之后，我们就要把拍实景的（3D）摄影机对准到虚拟摄影机的机位上。”卡朋特说，“这个过程真的很痛苦，痛苦的原因不仅在于要让现场布光跟虚拟镜头中的光线特征一致，还要让光线在特定的时间打到演员身上特定的位置。”
卡朋特和卡梅隆使用卡梅隆-佩斯Fusion 3D摄影机 拍摄真人实景素材
所有构成元素都会在3D空间被记录且进行对齐，由此保证现实情境和虚拟情境都能以合适的尺寸呈现在掌机和现场监视器观看者们的眼前，实现对虚拟和实际画面同时进行取景。
“吉姆通过3D手持套件上的镜头执导并且掌机。”卡朋特解释到，“卡梅伦·麦克莱恩（Cameron McLean）担任斯坦尼康和摇臂镜头的掌机，理查德·布鲁克（Richard Bluck，NZCS）在第二摄制组摄影指导工作空闲的间隙也会来做掌机。
WetaFX在项目中接受的第一个任务就是开发全新的Simulcam，该虚拟摄影机系统原是为第一部《阿凡达》设计的。Simulcam可以实时合成虚拟和实景元素并将画面传输到拍摄的摄影机取景器上，令掌机近乎零延迟地看到整个合成的情境。
卡梅隆-佩斯Fusion 3D摄影机近景
新西兰的摄影机团队由第一摄影助理布兰登·霍斯特（Brenden Holster）领导，他们真的太棒了，每天面对无数的挑战还能一如始终地保证拍摄进展顺利。新西兰的摄制组整体都非常出色，不单单是哪一个部门。”
Weta FX的动捕总监德扬·莫姆西洛维奇（Dejan Momcilovic） 组建了一支团队来为《阿凡达·水之道》的Simulcam技术进行升级。
“最大的挑战就是要跟拍摄配合，不能拖慢整体进度。有时候，我们要处理的场景里面前景是CG做的，后面是真人实拍， 然后又叠加更多的CG和布景，特别特别复杂。解决的办法就是机器学习结合计算机视觉摄影机。”
摄制组使用实物替代品以对需要后期加入的CG 纳威角色的现场布光效果进行检验和录制，从而 将关键场景串联在一起
“一旦布景快搭完了，我们就会先用激光雷达扫描一遍，为神经网络生成大量的训练数据。”莫姆西洛维奇接着说。神经网络系统会从该激光雷达数据中学习到场景的基本几何构造，然后就可以预测合成画面中的几何信息。“
我们会先推测出某个被摄物体在一台摄影机当中的视差，把它转化为景深，然后投射回空 间中，用GoPro来观察。计算机视觉摄影机获取图像的速度非常快，让我们可以超前一帧，为合成做好准备。Gazebo会单独处理实时渲染，所以取景器中最终的合成画面根据不同场景的复杂度会有四到六帧的延迟。”
“这套系统可以定位真人演员，然后区分他们的前后景。”卡朋特说，“它可以让我们提前看到虚拟角色和真人实景的互动，帮助非常非常大。”
未完待续：
中篇：全方位解析 《阿凡达：水之道》—当实景遇到虚拟遇，难题如何攻克
下篇：全方位解析 《阿凡达：水之道》—实拍多维度提升及高光效处理
本文作者：伊恩·马尔克斯＆诺亚·卡德纳
本期内容为《美国电影摄影师杂志》2023-1月刊文《全方位解析 《阿凡达：水之道》--拉塞尔·卡朋特（Russell Carpenter，ASC）携手詹姆斯· 卡梅隆（James Cameron）回归纳美人的潘多拉星球》的节选；
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