为什么电影会移动?

时间:2023-11-20 08:59:02

匠白光(Alvy Ray Smith):计算机科学家,皮克斯动画工作室共同创始人,数字影像先驱。

为什么电影会移动?

电影并非像我们所看到的那么平稳流畅。帧与帧之间的时间其实是空的。摄影机每秒只能记录这个时间内的24幅快照,而帧与帧之间的原来存在的画面都没有捕捉到,但我们还是感知到了。我们看到的是静止不动的,但我们感知到的是动态的、移动的。我们该如何解释这一现象?在包括数码电影、录像带和视频游戏方面,我们可以提出相同的问题,事实上,对所有现代数字媒体,我们都可以提出这个问题。于是,对这个问题的阐释就变得至关重要了,同时这也是让我最为心仪的阐释。

古老的“视觉暂留”不能回答这个问题。尽管这个解释并没有错,但它仅仅回答了为什么看不到画面之间的空白。如果演员或动画人物在画面之间移动,那么按照视觉暂留的解释,你应该看到他在两个位置上:两个亨弗莱·鲍嘉(Humphrey Bogart),两个巴斯光年。事实上,你的视网膜的确会看到两个,当一个淡出时,另一个进入,每个画面需要放映得足够长才可以确保这点。正是你的大脑对视网膜信息做出的处理,决定了你是否能感觉到两个鲍嘉在两个不同位置,或是一个鲍嘉在移动。

就其本身而言,大脑感知的是边缘的移动,但仅限于第一个画面到第二个画面、且边缘移动不太远也不太快的情况下。就如同视觉暂留一样,这是真实的效果,即表观运动。尽管这个阐释挺有意思的,但这并不是我所心仪的。经典手绘动画片,即老式油墨画印在电影胶片上,就是依赖表观运动现象完成的。有经验的动画师可以凭借直觉让一个动作的连续画面保持在“不太远且不太快”的界限内。如果需要突破这些限制,他们会使用一些技巧来帮我们感知移动,比如用画出来的速度线和“噗”的一下扬起沙尘,来表现当歪心狼猛追真正狡猾的BB鸟时,意外地从平顶山上掉下来的场景。

要是不使用这些动画师的招数,结果就是惨不忍睹。你可能看过古老的单格拍制的动画片,譬如定格动画大师雷·哈利豪森(Ray Harryhausen)在《阿尔戈英雄传》(Jason and the Argonauts)中的经典骷髅斗剑,影片中那些抽搐的动作,着实不能让人感到赏心悦目。在同一时间里,你会看到一具骷髅有双重、甚至多重的边缘,要是这些画面解释为动态的移动,真是有些过于勉强了。这些边缘在屏幕上,如口吃般的卡顿,或“抖动”或“闪烁”,光用这些形容词,就足以反映画面的不连续性会让观众多么苦不堪言。

为什么实景电影不会抖动?为什么皮克斯用电脑制作的动画不会抖动?为什么视频游戏会闪动得如此恐怖?所有的都是一帧画面接一帧画面地播放的。对于这三种情况,有一个统一的解释:动态模糊,这个解释真的是既简洁又美妙。

现实中的一部电影摄影机是这样做的。一帧画面记录的不是某个瞬间的样本,像歪心狼或哈利豪森的画面一样。摄影机快门打开的片刻时间,我们称之为曝光时间。运动物体在那段间隔中处于移动的状态,所以在曝光时间中它会出现轻微的模糊。这就像你用很长的曝光时间来拍你孩子扔球的静照一样,结果就是他的手臂糊成了一团。但是静照的缺点却成了电影的优点。如果没有这些模糊的镜头,所有的电影看起来就会像哈利豪森的骷髅那样神经兮兮的。

通常情况下,科学的阐释可以转为一个技术的解决方案。比如《玩具总动员》这部数字电影,避免频闪的解决方案就源自对实景的解释:刻意地沿着移动物体,将一帧画面的运动路径弄模糊。所以一个角色的挥臂必须绕着肩关节的支点,将他挥臂的弧线痕迹模糊掉。而另一只手臂,必须沿着它的圆弧使之模糊,与前一只手臂的方向相反。所有要做的就是让电脑做出如摄影机一样的效果,但尤为重要的是,如何有效地做到这一点。实景电影的移动模糊是不花钱的,但数字电影要做到这点则要增加很多成本。如今被称为皮克斯动画工作室所提供的解决方案,为第一部数字电影开辟了道路。移动模糊是至关重要的突破。

事实上,移动模糊让你的大脑明白移动的路径和幅度,因为模糊距离越长,移动速度也越快。我们并未丢失画面与画面之间运动的时态信息,而是转换为空间的方式,利用模糊将信息存储在画面之中。这些一帧一帧连续的影像会出现部分重叠,因为视觉暂留的缘故,从而以足够与众不同的方式呈现出移动的效果,让大脑可以对并未捕捉到的画面进行完全的推论。

皮克斯动画工作室在制作一部动画片时,会使用上千台电脑,有时制作一幅画面的时间会超过30个小时。而电子游戏,基本可以算是一部对画面要求更高的数字电影,每1/30秒就要有一幅画面。只是在17年前,电脑每单位美元的计算速度的持续增加(由摩尔定律所描述),才能够制作出移动模糊的数字电影。而电子游戏完全无法达到这样的速度。它的计算速度无法快到能生成移动模糊。有些游戏勉强做了尝试,但游戏的感觉严重衰减,玩家宁愿忍受抖动也不使用这个效果。但摩尔定律依然适用,在不久的未来,5年内?10年内?电子游戏也能做到全面的移动模糊,并最终步入现代世界。

移动模糊不过是一个颇具说服力的通用阐释,是一个被称为抽样定理的例子。抽样定理是这样开始生效的:当采样是画面时,该定理就按照时间采样,形成电影;当采样是像素时,该定理就规律地按照空间采样,形成图像。这也同样适用于数字音频。总而言之,并不平稳流畅的电影为何会有平稳流畅的动作,这样的阐释可能同样适用于当今的媒体世界。但这将需要更为详细、深入的阐释。