非线性编辑系统在美国电影中的发展与应用，本文主要内容关键词为：在美国论文,非线性编辑论文,系统论文,电影论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在20世纪后期，随着电脑技术的飞速发展，美国电影制作中开始广泛运用非线性编辑 平台来制作数字特技镜头。“非线性”这一概念的含义，是指素材的顺序和长短可以不 按捕获和记录的先后和长短进行任意编辑和剪辑。在非线性编辑系统中，除了对影片镜 头的剪辑功能外，最为重要的是加入了3D模型、数字特技和多层合成功能，从而使得非 线性编辑系统真正成为电影导演充分发挥想像力的技术平台。
非线性编辑系统的发展概述
最早的专业非线性编辑系统建于1983年，称为蒙太奇图像处理系统(Montage Picture Processor)，共使用17台录像机，把一个素材带复制17盘，以做到可以从任何一台机器 中取出任意一段素材放到待编磁带的任何位置上。这套系统虽然粗笨，但使用非常方便 ，随着图形工作站的出现，使计算机非线性编辑成为可能。1990年，SGI图形工作站成 为非线性编辑系统首选的计算机平台，这主要是由于它将许多特殊功能的硬件集成到机 器中，可完成大量模型的三维几何图形的操作。与此同时还出现了一些以图形工作站为 平台的非线性编辑系统，如IBM Power Visualization System(PVS)，既可进行脱机编 辑，还可进行在线编辑，在线编辑要求实时产生特技，所以对计算机要求较高。由于图 形工作站中央处理单元处理能力较强、内存容量大且多采用磁盘阵列，所以可实现全分 辨率、非压缩视频的实时操作，输入输出可采取多种格式数据流，如SGI的Onyx图形工 作站可采用4∶4∶4数字视频、HDTV、RGB、YUV等多种格式。
90年代初期，随着视频码率压缩技术的发展，使用Macintosh机和普通的PC机处理视频 数据成为可能。1992年ISO正式颁布JPEG压缩标准，此时，Windows和OS操作系统下的多 媒体软件平台VFW(Video For Windows)和Quick Time也已推出，制造非线性编辑设备的 技术条件已经成熟。1993年，美国ImMix公司在NAB上首次推出了Video Cube非线性编辑 ，紧接着Media Composer1000、Studio2300、Media100等非线性编辑系统相继问世。19 95年，AVID向人们演示MC1000的实时功能，在一台计算机中插一块板卡就能完成电视节 目的后期制作，替代众多的传统设备，这引起了人们极大的兴趣。与此同时，DPS推出 了带有单通道SCSI接口的PVR3500，集视频采集、压缩、回放为一体，配上Adobe公司的 编辑软件Premiere，在一台PC机上就可体会非线性编辑的乐趣了。初期由于硬盘价格较 贵，且微处理器处理能力较低，因此使用较高的压缩比，如10∶1。随着海量存储器价 格的不断下降，高性能微处理器的运算能力不断提高和软件技术的发展，许多非线性编 辑系统的压缩率降为2∶1、1.3∶1，甚至达到完全无压缩。目前，基于Intel和Windows 平台的非线性编辑产品已成为主流，现在非线性编辑系统除了能对视频、动画、文本、 声音进行处理外，有的还具有联网功能，以使资源共享，提高工作效率。Mac机和PC机 平台的非线性编辑系统都采用开放式结构，用户可以通过更换图像卡或升级软件改善其 功能。
非线性编辑工作流程和系统构成
利用非编系统进行电影后期制作，首先需要将胶片上保存的视频信号数字化，再经过 数字压缩或不压缩的方式形成数据流上载到非编系统的磁盘阵列中；在进行后期制作过 程中，该系统按创作意图运用编辑、特技、动画和字幕软件，对存在硬盘中的视频、图 像、动画、三维计算机视觉对象和声音调出到内存(或虚拟内存)中进行处理和合成，而 后存盘。在完成上述后期制作之后，该系统再将硬盘中已处理的数据送到图像卡进行D/ A变换，直接输出数字信号。
事实上，非线性编辑系统是一个扩展的计算机系统，它的一切操作都符合计算机的操 作规范。非线性编辑系统进行工作时，首先要将所有需要编辑的素材经过数字化采集后 转换成视频文件，然后在计算机平台上对视频信号流在时间轴上进行剪切、加工和特技 合成。在非线性编辑系统内部，对视频文件的操作非常简单，完全是在指定的时间轴上 进行文件的拼接，只要没有最后生成影片输出或留档，对这些文件在时间轴上的摆放位 置和时间长度的修改都是非常随意的。
现在的非线编系统已经将视音频采集、压缩与解压缩、视音频回放、部分实时特技全 部集成在同一块卡或一套卡上，使得整个系统的硬件结构非常简洁。这些卡实际上是模 拟信号与数字信号的分水岭，所有模拟视音频信号在此经过A/D变换后，每一段素材都 成为一个视频文件存放在硬盘阵列中，供计算机进行数字域的处理。需要输出的视音频 数码流经过D/A变换成为可供记录或直播的模拟视音频信号。非线性编辑系统除了得益 于计算技术和计算机视觉理论的进步外，硬盘、光磁盘存储媒体等海量存储器的质量和 数量的快速增长也是非线性编辑系统得以实用化的关键。制作一部电影的磁盘需求是十 分巨大的。一般的非性线编系统均采用容量巨大的磁盘阵列作为存储介质。
现在世界上非线性编辑软件种类繁多，但我们仍然可以依据这些软件的功能来排定它 们的层次。我们把能够与非线性卡相连，直接进行视频的采集输入和输出的软件定位于第一层次。这个层次上的软件大致可分为专用型和通用型。其中专用型的软件大都由非 线性编辑系统开发商根据他们所选用的非线性卡的特点而专门开发，例如目前国内比较 流行的进口产品有Media-100、Avid系列。专用型软件由于能直接挂在非线性卡上，可 以直接进行视音频信号的采集和输出，而且由于对素材的存储区进行了直接管理，使得 在编辑和调用这些素材时非常方便。专用型软件是针对硬件的设置而专门开发的，它们 当然可以直接调用非线性卡内设置的硬件特技或专门的特技卡内的硬件特技而形成实时 特技或短时间的生成特技，从而大大加快了节目的编辑速度。
我们把第三方软件即该非线性编辑系统生产商以外的软件公司提供的软件定位于第二 层次。这些软件大都不能直接与非线性卡挂靠，进行输入/输出，但可以对已进入了硬 盘阵列的视音频素材进行加工处理和编辑，或者制作自己的二维和三维图像再与那些视 频素材合成，合成后的作品再由输入/输出软件输出。这些软件的品种非常丰富，功能 十分强大，有些甚至是从工作站转移过来的，可以这么说，非线性编辑系统之所以能达 到变幻莫测、匪夷所思的效果，完全取决于第三方软件。
常用非线编系统
由于视频信号经采集后在计算机内部已成为一个个视频文件，它们与计算机二维平面 图像软件和三维动画软件制作的计算机图像已无区别，可以进行相当好的融合，为计算 机软件开发商拓展了非常大的发展空间，于是大量的计算机图像处理软件进入了非线性 编辑系统，而且在不断地升级换代，可以说自从美国出现了世界上第一套非线性编辑系 统以来，经过30多年的发展，现有的非线性编辑系统已经完全实现了数字化以及与模拟 视频信号的高度兼容，并广泛应用在电影、电视、广播、网络等传播领域。目前基于PC 平台的非线性编辑软件有Edit、Adobe Premiere，基于MAC平台的有Avid公司的MediaComposer系列和Data Translation公司的Media100；以及以制作高效特技著称的MAYA， 3DMAX等。
美国AVID公司位于马萨诸塞州著名学城Boston附近的Tewksbury，在开发基于磁盘的电 视、电影、声音广播方面极负盛名，可以提供从桌面应用到电视广播应用的各类产品。 Media Composer多媒体编辑系列(MC-1000，MC-4000，MC-8000等)就是其中的佼佼者。
MC系列中，MC8000是配置最高档的机型。
3D StudioMAX是真正实现了在PC平台上可与高档UNIX工作站产品相媲美的多媒体动画 软件。1996年，Autodesk公司以世界上第一流的三维建模和动画系统3D Studio为基础 ，重新设计了一个动画产品，那就是3D Studio MAX。它适用于Windows 95，Windows 9 8，Windows NT平台，在广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、辅助教学以 及工程可视化等领域得到广泛应用。在它推出后的几年内，已经连续多次荣获大奖，成 功地制作了很多著名作品。现在，3D Studio MAX是世界上最畅销的运行于PC平台的三 维动画和建模软件。它的许多先进的功能包括增强的NURBS、3D运动跟踪和网格建模特 性，主要用于在电影、广播电视和交互式游戏中制作各种三维动画效果。3D StudioMAX可使用户极为轻松地将任何对象形成动画，实时的可视反馈使使用者有最大限度的 直觉感受，编辑堆栈方便自由地返回创作的任何一步并随时修改。使用者可以预视所做 的所有工作，按动画按钮，对象便可以随着时间的改变而形成动画。建立影视和三维效 果的融合，应用创造的摄像机和真实的场景相匹配，并可修改场景中的任意组件。由于 3D Studio MAX运行于开放的平台上，很容易地集成近千种第三方开发的工具，丰富了 创作手段。
Alias Wavefront公司在PC平台上推出著名的三维动画软件MAYA，在它所提供的直观工 作环境中，人物都是栩栩如生的，建模与设置顺滑的模型动画同等便捷，用户可以把多 种内嵌行为或高级控制加入到每一次的数字创作中，动画师唯一要牵挂的只是创意本身 。有了MAYA，动画师可以把微妙的表情赋予数字角色，其简易程度恰如在执导一批真正 的演员。
MAYA为实现种种炫目效果而提供了一个庞大的工具库，使得作品的真实性仅次于实物 本身。动画师可以简便地设置模型或粒子关系，精确模拟真实世界中存在的一些作用力 (如摩擦、重力和风)，达到的效果丝毫不亚于过去花几个小时的时间用关键帧方法所能 达到的效果。艺术家们可以采用交互光照控制的方式定下某一场景的基调，快速试验不 同的光照位置、颜色、亮度及衰减度。MAYA对集成渲染工具的扩充，使得动画师可以把 他们的三维数字作品转换成电影效果的画面，画面包涵任意复杂的材质网络，这些材质 网络还可连接到任意物体或场景参数。动画师还可自行编写简单的MEL(MAYA EMBEDDED LANGUAGE)过程，来自动执行重复性任务，或为特定项目设计特定环境；可随意撤消或 重做某一操作；直接用艺术级的三维操纵工具来调整场景的各个组成部分；或是利用拖 放式的图形用户界面来改变MAYA内部的基于结点的体系结构，这种用户界面往往吸引动 画师们做种种不同的尝试，而结果也往往让人满意。有了MEL，用户可以自行扩充MAYA 的功能，以迎合某些特殊的创作需求，如某些特殊角色、高级动力学效果、程式化的建 模或动画过程等。
目前，在一向推崇SGI平台和Inferno等大型软件的好莱坞，Maya Fusion(由
AliasWavefront公司与加拿大Eyeon公司合力开发的基于PC平台的专业合成软件)也已经 占有一席之地，并在《乌龙博士》、《精灵鼠小弟》、《世纪风暴》和《极度深寒》等 大量特技影片中承担了合成任务。北美许多中小制作机构已经开始以Maya Fusion作为 其主力合成软件，而不少大型制作机构也以Maya Fusion作为大型软件的补充。
Discreet公司是著名的Autodesk公司的子公司，专门开发用于视频、HDTV高清晰度电 视、Web网站、广播图形、交互游戏和特技电影后期制作的数字化特技效果、三维动画 、非线性编辑系统。目前，在很多风靡全球的好莱坞特技影片中均可看到Discreet产品 的影子，如《独立日》、《泰坦尼克号》、《星球大战前传：幽灵的威胁》、《精灵鼠 小弟》等，并因其为世界电影电视所做的杰出贡献，多次获美国电影艺术与科学学院等 权威机构的奖项。其主打产品就是运行在SGI平台上的Inferno/Flame/Flint软件系列。 这三种软件分别是这个系列中的高、中、低档产品。Inferno运行在多CPU的超级图形工 作站Onyx上，它是Discreet引以为豪的高级数字特技效果制作系统，它提供了后期制作 行业中最强大的制作工具。
美国电影中运用非线性编辑的经典案例
在好莱坞电影的制作中，为了满足观众的需求，完成更高质量的特技处理，非线性编 辑正受到越来越广泛和深入的应用。《独立日》、《泰坦尼克号》、《木乃伊》、《星 球大战前传：幽灵的威胁》、《黑客帝国》等多部大片中都应用了Discreet非线编制作 系统，给观众带来了前所未有的视觉享受。
在1997年风靡全球的电影《泰坦尼克号》中，为了真实地重现这艘巨轮被海水无情吞 没的过程，影片用非线性编辑系统制作了大量的电脑特技。这部影片的制作花费了二亿 多美元，是当今电影史上制作最昂贵的电影之一，也是“用现代最先进的技术完成的一 部最壮观的故事片”。这部三个小时的影片中关于沉船部分的描述长达80分钟，那些极 具视觉冲击力的效果，就是通过非编系统向观众展现出来的。
Digital Domain(DD)公司是世界上最大、最有威望的数字工作室，他们于1995年开始 对《泰坦尼克号》的制作制定计划，1996年5月正式开始制作，总共用了一年半的时间 。为了让沉船灾难显得非常逼真，DD工作室付出了巨大的努力，动用了300多台SGI超级 工作站，并派出50多个特技师一天24小时轮流地进行制作。美国Microsoft公司的三维 动画创作系统Softimage｜3D被重点地应用在这部影片的动画制作上。三维动画的工作 被分成五个工作小组。由Matthew Butler领导的工作组主要负责做摄像机的跟踪，在电 脑中确定实拍镜头中的物体位置和摄像机的位置，然后把这个数据提供给制作海洋、轮 船、人物和其他场景的小组。这些数据使得由三维动画制作的乘客的脚能够接触到甲板 、行走在走廊上，由电脑动画制作的海水能够冲刷船体，烟雾能够从烟筒中冒出来等。 这些工作非常艰巨，需要来自以不同规格建立的模型的运动控制数据，并进行运动匹配 。由Richard Kidd领导的小组主要负责利用三维动画制作海洋，这个工作将建立一些用 于时辰、风速、海浪起伏、太阳位置以及反射的参数，使之更接近实拍镜头中的海洋， 或用于创建一个完整的数字化的海洋，在其中挖出一个区域，将作好的船体模型镜头替 换这个区域，再制作轮船驶过时留在水面的波纹，并利用运动虚化使海洋显得更有活力 。RichardPayne领导的小组主要负责轮船的三维动画制作，他们首先制作了一个长45英 尺、比例为1/20的轮船模型，然后把所拍摄的轮船模型镜头合成在由三维动画制作的海 洋中挖好的区域里，同时与制作的许多不同的模型轮船外景进行合成。由Kelly Port领 导的小组主要负责用三维动画制作除了人物以外的所有布景，如海鸥、旗帜、鱼、天空 中的星星、撞船时从船上落下的碎片、海水拍击轮船溅起的浪花等。由Keiji amaguchi 领导的小组利用动作捕获系统捕捉演员表演的各种动作，并通过非编系统把数据应用到 三维动画制作的人物模型中。当与轮船模型合成后，使观众难以相信众多具有生命力的 人物竟是用电脑特效制作的。在深夜沉船的场景中，制作人员借助对演员表演的动作捕 获增加了关键帧动画，因为没有演员愿意模拟从230英尺的高度跳入大海。这种带有正 常运动曲线的关键帧动画是很容易修改和扩展的，当你看到船尾开始倾斜到90度，上千 人绝望惊叫着逃命的场景，其中85%的动画都使用了关键帧动画技术。
最典型的当数泰坦尼克号壮观亮相的那组镜头，这组镜头被DD工作室称为“TD35”， 是这部电影诸多艰难制作的镜头之一，当泰坦尼克号船徐徐地离开南开普顿港口驶向茫 茫的大西洋时，站立在船头的杰克·道森激动地挥舞着手臂高喊“我是这个世界的国王 ”，这时摄影机镜头越过他的头部上方摇摄整条船，展示出泰坦尼克号巨大的身躯以及 船上所有用电脑进行合成的乘客。
另一部极为成功地运用非编系统的影片是《黑客帝国》，其中超常的虚拟世界、难以 忘怀的人物角色和史诗般的战斗场面，借助非线性压缩特技合成却取得了写实主义的效 果。
《黑客帝国》描述的并非真实的世界，电脑艺术家的创意完全可以自由发挥。为了达 到预想的效果，影片中的角色需用复杂的装备来挑战每一个自然定律，如由基诺·李维 斯饰演的男主角不受自身的重力限制，在与对手练习中国功夫的镜头中随意跳跃，宛如 正在捕食的飞禽。这组镜头在制作上具有巨大挑战性，是通过非编系统完成的。
伴随着一部部电影的成功，非线性编辑系统也向全世界的观众们证明了其巨大的功用 ，并将在未来的电影制作中占据越来越重要的地位。可以说，计算机为电影制作拓展了 巨大的空间，而非线性编辑系统又给计算机插上了想像的翅膀。随着非编技术的完善， 以后限制我们的将不再是技术上的难关，而是我们自己的想像力。中国电影不缺乏好的 创意，如果我们对非线性编辑系统能够有更深的了解，能够拥有功能出色的非线性编辑 系统，进一步完善国产片的后期加工处理，中国影片的质量一定会有质的飞跃。