近期，电影《流浪地球2》在全国院线热映。该片中，从天而降的无数陨石坠落城市，这一场面给观众留下了深刻的印象。
除此之外，科幻电影中还有许多名场面。
比如，在电影《阿凡达》中，主人公杰克骑着神兽从山顶俯冲而下、自由翱翔于天际。
那么，科幻电影中这些天马行空的场面要靠什么来“呈现”呢?答案就是新一代电影技术。
今天，科技日报记者就为您介绍一下现在电影制作中应用的“黑科技”。
特效制作：造出现实生活中没有的场景、生物
坠落的太空电梯、飞船穿梭时的撞击……在影片《流浪地球2》中，灾难来临的特效燃爆屏幕。
该片主创团队透露，《流浪地球2》完成的特效镜头达3000多个，与前作相比，《流浪地球2》中特效技术的应用更加成熟，视觉效果也更具中式科幻的魅力。
通常来说，特效技术集中应用在奇幻、动作、科幻三种类型的电影中。中国电影科学技术研究所研究员方捷新在接受科技日报记者采访时表示，这些电影需要营造现实生活中不存在的场景、气氛、生物和奇观，常规的实拍方法无法满足电影场景需求，因此应用特效技术的比重较大，特效制作难度也更高。
“如今，不少诚意满满的国产电影在特效制作方面不断追赶国际先进水平。其中，运用物理特效(特效化妆、特殊道具、微缩景观、机械仿生道具、大型灾难装置等)和数字特效(三维特效和合成特效等)的国产科幻大片，在特效制作方面可以与美国大片相媲美。”方捷新对记者说。
在影片《流浪地球2》中，最经典的特效场景当属太空电梯，很多精彩的动作打斗也在这里发生。
方捷新介绍，太空电梯场景是靠物理特效与数字特效实现的，相关特效的实现难度在于，太空电梯不是一直静止的，有急速升降状态，也有平稳状态。这就需要在重机械等物理设备辅助下，结合数字技术将相关场景虚拟出来。
除此之外，为了拍摄出太空电梯的快速升降，还需要对光影造型进行整体设计和随时调控。具体来说，在前期拍摄时需要实体灯光造型设计和现场灯光阵列DMX(数据多路转换)的控制与配合，到了后期则需要数字绘景和合成技术的加持，其中虚拟场景光影效果融合的难度超乎想象。
为了实现影像的逼真，科幻电影在拍摄过程中常会应用到虚拟预演技术。
方捷新表示：“虚拟预演技术有点像工业领域中的数字孪生技术，就是通过全场景建模，模拟一个可以由导演和主创任意推演的沙盘模型，提前预演出演员表演走位、摄影机运动和特效，甚至可以做出多套方案进行效果对比。这样电影制作会更加高效，沟通成本也会随之降低。”
据了解，影片《流浪地球2》在大场景制作中基本都运用了虚拟预演技术，包括演员刘德华从睡眠舱中走出来的动作，都是预演后的呈现，为的就是给真实拍摄提前“打样”。
表情捕捉：把真人的表情“复制”到数字替身上
作为阐述地球为何要流浪的“前传”，影片《流浪地球2》故事中的人物年龄比第一部更年轻。在整部电影中，该片主创团队除了完成了3000多个场景、动作的特效镜头，还额外制作了1000多个面部特效。该片导演郭帆坦言，最难的特效是做人脸。评价人脸特效制作是否成功，行业的基准线就是跨越“诡异谷”，即看起来自然、不别扭。
“从技术层面来讲，把人年轻化的难度，比一些‘天崩地裂’的特效镜头还难。”郭帆表示。
让人脸变得年轻，《流浪地球2》技术团队的做法是，拿到演员吴京年轻时候的表演素材，利用人工智能技术，炼就“返老还童”术。相关人工智能模型实现了500多万次的迭代，之后它学会把吴京比较老的样子变成年轻的样子。
在刘德华的“变脸”上，该片导演希望呈现的是一个贴近观众理解的年轻模样，而不是刘德华年轻时候的样子。针对刘德华的单独镜头，工作人员首先用人工智能技术进行基础年轻化的处理，再通过大量手工修复呈现出最终的“变脸”效果。
除了人工智能技术，要想实现“返老还童”，还需要表情捕捉技术的帮助。
“对刘德华的表情捕捉，使用的是美国DI4D技术，该技术被广泛用于表情捕捉和数字人制作，应用该技术的影视作品有《银翼杀手2049》《神奇动物在哪里》《爱、死亡与机器人》等。在具体操作上，演员头戴DI4D头戴式头盔，该头盔通过无标记点方式获取演员高保真的面部细节和微表情，并将它们‘复制’到角色的数字替身上。刘德华所饰演角色的数字替身就是他的‘年轻化模型’。”方捷新告诉记者，自好莱坞影片《返老还童》开始，演员面部年轻化处理技术就开始引发行业关注。
除了表情捕捉技术，捕捉“家族”的其他成员，如动作捕捉、表演捕捉等技术，近年来经过在《阿凡达》《猩球崛起》《阿丽塔：战斗天使》等多部影片中“锤炼”，也在不断走向成熟。
与电影《流浪地球2》同期上映的，还有大热的《阿凡达2》。作为技术流派的知名导演，卡梅隆在其执导影片《阿凡达2》中，再一次将动作捕捉技术进行了升级。
