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前段時間上映的《速度與激情9》大家都去看了嗎？以防劇透，這裡就不多說劇情了，不過看到豆瓣5。5分的評分，相信大家也都懂，比起前幾部確實離譜了一些，不過飆車和各種特技的場景看起來還是很爽的，無論是人還是車都為大家呈現了很多燃爆的場面。
大家也都知道，對於這種好萊塢大片，百分之八九十的人一定都是衝著特效和特技去看的，就拿《速度與激情》這個系列來說，如今都拍到了第九部了，那一定是留下了許多令人印象深刻的高難度場景，為了這些場景，吊威亞就不用說了，在第七部的拍攝的途中，由於主演的意外離開，製作團隊為了繼續拍攝甚至還使用了換臉技術。
其實在現在電影的拍攝製作過程中，吊威亞和換臉都已經見怪不怪了，在後期中擦除威亞和人臉替換也是非常常見的工作。可是在當年遇到這些問題，並用技術解決掉，那是相當困難的。那麼，在早期技術還不發達的年代，電影中第一個使用換臉技術的鏡頭是什麼？第一部使用數字威亞擦除技術的電影鏡頭又是哪個？又是哪部電影第一個用流體模擬的？今天就來為大家介紹一下吧~
數字人臉替換技術
首先就是數字人臉替換技術。我們在之前的文章中分享過不少關於換臉的文章，比如如何在TIKTOK上偽裝成湯姆克魯斯，又比如在紀錄片中如何透過AI換臉技術保護受害者，國內最近這幾年也是出現了不少的換臉軟體。透過各種現代科技，現在要是想在社交媒體上，電影電視劇中換個臉，那可真的是輕輕鬆鬆。
就拿電影來說吧，如今藉助各種數字視覺效果，我們不僅可以非常輕鬆地用主演的臉來替換特技演員的臉，如果有需要的話，我們還可以改變面部表情，甚至可以完全替換演員。
但是你知道嗎，其實現在的這些技術都是源於90年代初開創的數字技術的不斷興起而逐漸誕生的，在當時“人臉替換”就已經作為一個VFX概念而出現，那麼在早期這些技術還沒有出現的時候，電影中是如何實現換臉的呢？今天就為大家來介紹一下早期電影中的換臉技術吧~
#1
《終結者2：審判日》
不知道在1991年上映的《終結者2：審判日》有多少人看過，這部電影由大名鼎鼎的卡梅隆執導，講述了一個從未來回到九十年代的機器人T-800，他的任務是保護長大後會成為領袖的約翰康能和他的母親。而比他先進的T-1000也不露聲色地追殺過來，兩位正邪機器人為相同的目標展開了一場生死搏鬥的故事。也是在這部電影中，出現了可能是第一個使用換臉技術的鏡頭。
電影中有這麼一個鏡頭，就是施瓦辛格飾演的終結者角色騎著摩托車跳進洛杉磯運河的場景，其實這個鏡頭現場是一個由特技演員在鋼絲繩上的特技表演。在電影的原始版本中，儘管這個鏡頭中的威亞已經透過PDI進行了數字擦除，可還是能很明顯的看到特技演員清晰的面部。
當時在拍攝上面這個鏡頭的時候，製作團隊對換臉這塊兒並沒有進行過太多的研究。過了幾年後換臉技術才開始漸漸出現，90年代末由一位名叫Thad Beier（參與制作過《速度與激情》等知名特效大片）的特效師研究出來個跟蹤系統，多虧了才給製作過程提供了技術支援。
後來在《終結者2》重新發行的兩個版本中，特技演員的臉被施瓦辛格的臉所替換，大家可以透過下面這個影片來看一下對比：
#2
《侏羅紀公園》
1993年上映的《侏羅紀公園》相信看過的人一定不少，這部電影由斯皮爾伯格執導，為我們呈現了一個令人震撼的恐龍世界，同時也憑藉這些對於那個時候來說十分驚人的視覺特效，斬獲了很多獎項。在這部電影中也有用到換臉技術。可以看一下下面這個影片：
我們從畫面中可以看到，演員們在天花板上方的空間裡逃亡的途中，一塊鐵網突然被恐龍破壞，演員在差點就要掉下去的時候被拉了回來。這個差點掉下去的鏡頭就使用到了換臉技術，首先由特技演員進行表演，然後透過工業光魔的數字面部替代技術，將角色的臉與之進行替換，就有了最終在電影裡看到的效果。
如何做到的？首先拍攝一些表演素材，不僅要拍攝女演員本身，還要拍攝她上下揮舞的場景，然後對這些素材進行數字化轉描，最後再將角色的臉遮蓋到這位特技演員的臉上就OK了。我們可以看看下面的幕後花絮，換臉的部分在後面一點：
花絮裡的畫面確實有些過於早期了，不過我們可以看到，當作為替身的特技演員掛在那裡的時候，相機是向下進行拍攝的，有那麼幾個瞬間不可避免的會被觀眾看到角色的臉，那麼也就是在這些地方，使用了換臉技術，以數字方式合成了女演員的臉。
好了，關於數字人臉替換技術的內容就是以上這些，下面我們來看看數字威亞擦除技術。
數字威亞擦除技術
上面這部電影不知道有多少人認識，畢竟年代確實有點久遠了，這是來自1986年的一部名叫《天降神兵》的漫威電影，雖然看起來讓人難以相信，但這部電影確實是在隱形視效中的一次巨大的飛躍。
大家都知道，在現在的許多的特效大片裡，消除威亞的痕跡一項非常常見的視覺效果工作。儘管技術隨著時間不斷髮展，已經有了很多種方法和很多軟體可供大家選擇，但這畢竟是一件細心活，仍然需要對細節進行非常細緻的關注，不然穿幫鏡頭第二天就會在全網滿天飛了~
那麼問題來了，在早期的電影中是如何消除威亞的痕跡的呢？或者說在早期的數字VFX是如何消除威亞的痕跡，並保持後面的場景的原樣的？以及他們是如何在觀眾沒有意識到對場景進行任何處理的情況下無形地消除威亞痕跡的？
帶著上面這幾個問題，繼續看下去吧~
#1
《天降神兵》
首先就是我們前面說過的，由威拉德·赫依克導演的《天降神兵》（Howard the Duck，1986年），這部電影講述了地球人聯合星際鴨人打敗外來物種的故事，雖然很難相信，但這隻鴨子確實是漫威裡面的角色。同時這部電影也是第一部使用了數字威亞擦除技術的電影，我們可以一起來看一下下面這個影片：
大家覺得咋樣？這個鏡頭除了使用工業光魔的數字威亞去除技術，實現了將鴨子與安樂椅一起從公寓中拉出來的場景，同時還使用了鋼絲拉動木偶並水平支撐穿過多個牆壁和佈景來實現了電影中的效果。
Layerpaint
《天降神兵》可以說是工業光魔非常早期的一部特效電影了，在那個年代處理這種畫面是非常難的。不過再難也難不倒老一輩的視效先驅者們。這裡，工業光魔使用了一個名叫Layerpaint的工具，是由盧卡斯影業計算機圖形學部門開發的，最初是皮克斯的一個繪圖軟體，透過它可以在電影膠片上的透明層上繪製光柵圖形。
Layerpaint不僅是一個非常輕巧方便的繪圖工具，它還有著兩個非常主要的特點。
其中一個特點就是可以以較低解析度處理高解析度的影象。早期的時候，一次只能檢視一部分的高解析度影象，但是有了Layerpaint，不管什麼解析度都可以輕輕鬆鬆應對，即使面對整個影象或者被放大的影象，Layerpaint都可以自動的去適應和更新。
另一個特點則是分層。在Layerpaint中，有一個油漆桶工具，可以透過使用軟筆刷，將一層混合到和另一層的威亞上，然後再將它擦除。不過這是一個得一幀一幀來乾的細緻活兒，但是對於那個年代來說已經是相當的先進和高效了。
同時每層中的影象都是可以獨立地向上，向下，向左或向右滑動的，並且幀號可以在序列之間進行偏移，因此可以將威亞或者關鍵幀進行繪製或“克隆” ，這對於威亞穿過建築物或其他複雜物體的前面的場景來說是很方便的。如果在一個幀上的一個門或窗戶的部分上有一根威亞，那麼就要找一個沒有遮擋門或窗的幀，並從這個幀上畫出來。
在最初版本的Layerpaint中，如果想要看到序列中的每個單獨幀，使用者都得一次性加載出來才行，而且每個製作完成的幀也需要手動儲存，聽起來是不是又枯燥又麻煩？不僅如此，還很容易出錯。不過幸好後來Layerpaint中添加了一個Sequencer模組，可以為每個圖層的完整幀序列指定基本名稱和幀範圍，以及還有一個可以在幀中前進或後退的主UI中的按鈕。這可是1986年啊！
其他技術
當然了，除了數字擦威亞技術，其實還有許多其他的技術也幫了不少忙，比如工業光魔的鐳射掃描器，膠片輸出方法以及當時可用的通用硬體。
鐳射掃描的方法是比較聰明的辦法，它是透過使用3個同步紅、綠和藍鐳射將影象寫入膠片，從而加快和提高膠片錄製質量。它是一種敏感裝置（利用細杆末端的小鏡子在水平方向上快速移動，而在垂直方向上緩慢地機械移動），通常需要調整但產生美麗的影象。
但有個最大的問題是由於鐳射具有很強的鏡面反射性，因此它會拾取膠片每一幀中顆粒的所有細節。 如果只是看一張靜止的影象沒什麼問題，但是對於移動的序列來說，則會產生很多的噪點，儘管在掃描模式下有一個鐳射擴散器可以解決這個問題，但最終還是需要一種不同的裝置來掃描後續的膠片。
在《天降神兵》這部電影中，雖然運用擦威亞是一個非常短的鏡頭，但是就像我們在影片裡看到的，這個鏡頭裡發生了很多的事情，有很多的場景。儘管當時做得並不盡如人意，但這些擦除威亞的鏡頭毫無疑問為我們展示出了VFX中數字技術的可能性。
1994年這些工業光魔參與數字威亞擦除技術的人員還獲得大獎，以表彰他們為VFX工作做出的努力！
#2
《回到未來2》
下面我們再來看一部對數字威亞擦除技術產生進一步突破的電影吧。
這部電影就是在1989年上映的《回到未來2》，電影講述了馬丁和布朗博士乘坐時光汽車從1985年來到2015年的未來世界之後，卻發現1985年的狀況整個變了，而馬丁與博士必須重回1955年去改變歷史的故事。那麼在這部電影中哪個場景使用到了這項技術呢？可以看一下下面的影片：
在電影《回到未來》第二部中，這個懸浮滑板的序列使用了數字威亞擦除技術，用於擦除威亞和支撐懸浮滑板的杆子，而且就像我們開頭的問題一樣，它完完全全保持了後面場景的原樣，對於那個年代來說，真的是很神奇，下面就來告訴大家這是咋做到的。
為此，團隊編寫了一個名為“ Wirem”的互動式工具，這個工具被用來表示關鍵幀上任意數量（直）線的頂部和底部端點，並用插值代表這些威亞的運動。
透過這個工具，使用者可以一步一步地回放背景上的線條，以檢查準確性和排列。每根威亞也有一個“厚度”值，它可以告訴使用者移除過程的部分每根威亞有多少畫素寬。對於細一點的來說，大約都是在2-4左右，但是對於一些鏡頭來說，就比如我們在影片裡看到的，演員站在一個懸浮板上，其實這個懸浮板是由一根足夠結實的黑色粗杆連線在攝像機的車上的，它足以支撐演員的體重，此時威亞的寬度則更接近30或40畫素。
同時它還會讀取序列中的每個輸入影象，然後針對這個影象中的每個掃描線，它會確定哪些威亞會穿過這個掃描線以及在哪個畫素列，然後“smoosh”顏色值，從左側的wirewidth/2畫素到右側的wirewidth/2畫素，以替換該行上的威亞畫素。如果一根威亞的寬度為4畫素，顏色值為“40”2畫素（左側）和“50”2畫素（右側），它將在威亞寬度為4畫素的範圍內，填充值從40平滑增加到50。由於計算機影象畫素實際上由紅、綠、藍三種顏色分量的3個獨立值組成，因此必須對每行的每根威亞重複此插值和平滑操作3次。當兩條威亞重疊或交叉時，必須做額外的數學運算，還可以選擇在插值中新增一點隨機顏色偏移，以模擬膠片顆粒的外觀。
#3
No Strings Attached
再為大家介紹個早期的威亞擦除工具。
No Strings Attached（NSA）是一款用於SGI系統的8/16位的繪畫軟體，它最初是一種“自動化”的威亞/劃痕清除工具，但是開發團隊經過研究後發現它自動產生出來的結果並不是很令人滿意，所以就在裡面添加了一堆繪畫工具，包括一個非常新穎的克隆工具，隨之No Strings Attached就變成了一個通用的“修復”工具了，並被許多保險公司購買，以防膠片被損壞。
No Strings Attached極大地簡化了從影片或膠片影象中去除膠片門劃痕、威亞、汙垢和其他偽影的密集的勞動過程。NSA可以自動跟蹤和繪製出線和劃痕等線性偽影，以顯著的精度替換紋理。它還包含一個內建的paintbox，帶有軟筆刷、油漆描記器和用於手動修補的宏。許多手工繪製操作都可以基於自動偽影檢測實現自動化。同時NSA的每畫素高達64位，非常適合電影或電視後期製作。
海洋模擬技術
最後再為大家小小的拓展一下吧，介紹一下早期使用的海洋模擬技術。
#1
《深淵》
首先是一部叫做《深淵》的電影，這部電影在1989上映，不知道看過的人多不多，跟上面介紹過的《終結者2：審判日》一樣，也是由卡神導演的，講述了一架美國核子潛艇的隊員在雷達熒幕上發現一件不明物體，潛艇突然被撞擊，沉沒於一個無底深淵，由巴德為首的鑽油工人奉命前往拯救潛艇隊員的故事。也是在這部電影中，出現了第一個關於海洋的特效鏡頭，先帶大家一起看一下：
同樣的，工業光魔團隊也參與了這些特效鏡頭的製作，他們先製作了一些潮汐海浪的序列，然後在各種各樣的效果和技術下完成了這個鏡頭。
#2
《未來水世界》
第二部電影是在1995年上映的《未來水世界》，聽名字就一定能感覺到有很多關於水的特效。這部電影由凱文·雷諾茲執導，講述了地球兩極冰川大量消融，地球成了一片汪洋，人們只能在水上生存的故事。
大家知道Cinesite吧，這是美國的一家影視特效公司，他們參與了這部電影的製作，並使用了一個名叫Arete RenderWorld的科學模擬軟體，來生成了多個海洋表面。
為了電影《未來水世界》的製作，Cinesite公司購買了一臺
8CPU的機器
專門用來執行這個軟體，這個機器對於當時那個年代來說，可以說是怪物一般的存在了，大家還為它取名為“stocks”。
大家都知道有時候從水面是可以看到天空的，RenderWorld這個軟體也是可以生成這些效果的，但是當時製作團隊並不想使用這些效果，因為他們需要各種各樣的天空，所以他們製作一個沒有天空的特殊版本，並將這些可執行檔案取名為了“waternosky”。有意思的是waternosky的發音有點像俄語，當時還有人懷疑是用了俄羅斯的技術。
好了，以上就是關於早期電影裡的數字人臉替換技術和數字威亞擦除技術的全部內容，當然也為大家小小的拓展了一下早期的海洋模擬鏡頭，沒想到在上個世紀80年代、90年代的時候這些技術就已經開始慢慢出現，到如今也在各種特效大片中被使用，看到不同年代電影中的對比，還是感嘆技術的發展啊
—全文完—
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