解读《阿凡达》的版本之谜

制作《阿凡达》3D版的秘密武器

1.Fusion 3-D Camera System系统

在拍摄《阿凡达》3D版时，卡梅隆和他的技术团队大的创举是发明了整合两台摄影机镜头的3D影像拍摄设备，这种拍摄设备将摄影机的存储设备从机身上剥离了出来(镜头通过线缆与存储设备相连，并将拍摄信号传送给存储设备)，使得拍摄设备的重量大为减轻，制作人员可以十分轻松地从各种角度进行拍摄，这就是现在大名鼎鼎的Fusion摄影系统(Fusion 3-D Camera System)。

拍摄《阿凡达》时使用的双头摄影机

为了充分模拟人眼的立体视觉，这种摄影机的双镜头不仅保持着2.5英寸的间隔，还能根据目标距离的远近像人眼球一样调整角度，并将数据传回相应的EVS XT成像处理系统进行合成，制造出类似人眼的立体景深感受。整部电影大约使用了8部SONY的HDC-F950数字电影摄影机和8部CineAlta F23数字电影摄影机。其中两两组合，共开发了8套这种双机的3D摄制系统。

2.提高拍摄效率的虚拟摄影机

然而仅仅有了3D摄像机还不够，要让演员在充满CG虚拟场景的环境下准确表演，还必须依靠卡梅隆和维塔数码合作开发的一套实时渲染工作站。对于演员们来说，在虚拟空间中进行表演是一个巨大的挑战，对于卡梅隆也是个问题，他并不想等上几个月后在电脑显示屏上选择自己想要的镜头和角度。虚拟制作总监格伦·德瑞为此开发出一种虚拟摄影机，让卡梅隆在拍摄时看到的不是空洞的舞台，而是将在电影中出现的3D世界。

卡梅隆在拍摄时可实时看到演员与CG融合后的大致效果，实现更准确的拍摄，减少重复工作量

拍摄时，画面以亚毫米的精度直接生成3D视频数据，这些数据以数据流的形式进入一套Autodesk软件，该软件可以实时把演员的表演转换成低分辨率的CG形象和CG环境，将真人表演与计算机生成图像(CGI)融合成电影中应该出现的场景供导演观看。卡梅隆可以在表演结束后马上选择佳的镜头和画面，这为导演进行有效指导调配提供了极大方便。与此相反的是，数年前，斯皮尔伯格和他的视觉特效公司工业光魔在拍摄《世界大战》时，斯皮尔伯格虽然事先能估计出电影屏幕上的外星机器人会往哪个方向走，但他始终没办法在自己的摄影机上真正看见这个画面。

3.NVIDIA PantaRay 光线追踪系统

前一段时间火热上映的《2012》中仅使用了130多个需要模拟的特效镜头，但通过电脑完成这些镜头的渲染就用了四个月时间。而《阿凡达》有60%的画面、800多个虚拟角色都是无法实景拍摄的，渲染工作量数倍于《2012》。因此为了在更短的时间内完成复杂场景的渲染，同时花费更少的成本和使用更少的处理器，维塔数码选择与NVIDIA合作开发新的光线追踪引擎。为此，NVIDIA研究院资深设计师Jacopo Pantaleoni及其团队远赴新西兰，常驻当地数月之久，开发出了名为PantaRay的全新预计算引擎，来为维塔数码的渲染系统赋予高性能计算能力。PantaRay专为加速场景遮挡信息的预计算而设计，能够对基于图像的照明进行快速而动态的重新计算，让维塔能够在更短的时间内渲染更复杂的场景，同时花费更少的成本、使用更少的处理器。因此，制作人员便能够更快地迭代以及执行更多更改，终取得高画质、照片般的逼真效果。

运算能力达4Teraflops的NVIDIA Tesla S1070 GPU服务器大大加速了《阿凡达》的制作

同时为了更快地完成渲染工作，NVIDIA将PantaRay引擎移植到采用CUDA架构的GPU上，这一移植实现了25倍速度提升，所使用的硬件是基于NVIDIA Tesla S1070 GPU的服务器而非传统的CPU服务器。“使用PantaRay后，我们仅用了一天半时间就对一座长满树木的大山完成了预计算。”维塔工程师Fascione称：“如果使用之前的方法，这一镜头将需要一周时间才能完成。PantaRay的计算能力使事情变得大为不同。”