時間凍結(一種套用技術)

“時間凍結”（Time Freeze）是套用於影視製作中的一種特殊視覺效果, 它首先採用照相機陣列(往往採用傳統的模擬單眼相機構成) , 以被攝體為中心, 將照相機按一定的間隔排成一圈、一排或曲線排列, 通過計算機控制快門, 在同一瞬間(或等時間隔或不等時間隔)進行拍攝, 如右圖所示。

“子彈時間”效果因在好萊塢華納兄弟電影公司出品的電影《駭客帝國》中大量使用名聲大噪。其中男主角Neo仰身躲子彈的慢動作鏡頭堪稱經典，“子彈時間”也因此得名。後來這一技術被廣泛套用於影視，廣告，創意活動等領域。

基本介紹

• 中文名：時間凍結
• 外文名：Time Freeze
• 分類：套用技術
• 套用領域：影視製作
• 同義詞：子彈時間

簡介

數位技術給影視製作帶來了革命性的變革照列機相陣, 特別是計算機技術、圖形圖像技術和數字視音頻技術為大大拓展了影視視覺藝術創作的空間。“時間凍結”（Time Freeze）系統（子彈時間）是套用於影視製作中的一種特殊視覺效果, 它首先採用照相機陣列(往往採用傳統的模擬單眼相機構成) , 以被攝體為中心, 將照相機按一定的間隔排成一圈、一排或曲線排列, 通過計算機控制快門, 在同一瞬間(或等時間隔或不等時間隔)進行拍攝, 如右圖所示。然後藉助於圖像圖形技術把得到的不同角度的系列靜止畫面編輯在一起, 組成相聯接的影像, 疊加三維虛擬場景, 創造出各種不同的特技效果和奇幻場景, 給觀眾以極大的視覺衝擊。這些影像也可與現場的攝像機拍攝的影像進行特技合成。

時間凍結系統示意圖

素材拍攝與採集

系統的構成

本系統主要由照相機陣列模組和主控制模組構成, 其結構框圖如右圖 所示。其中主控模組的功能主要有兩個:一是控制相機陣列實現各種不同的拍攝模式(如: 同時拍攝、順序拍攝等) 並完成素材的自動採集。二是考慮到整個系統的互動性、可視性和可操作性, 該模組可使用戶通過界面操作完成拍攝和採集的全過程。

拍攝採集系統總體結構

主控模組的核心是一個嵌入式控制電路, 擴展並行輸入輸出接口, 輸出連線埠用來連線照相機的快門電路; 輸入連線埠用來輸入拍攝模式選擇控制信號及“ 有間隔拍攝” 時的間隔時間參數等。考慮到在某些特殊場合下, 啟動拍攝是由外界觸發的, 比如演員起跳時觸動一個壓力感測器, 使其發出拍攝信號, 因此本系統還利用若干輸入連線埠接收感測器、紅外等外界發出的拍攝觸發信號。嵌入式控制電路採用串列口電平轉換電路與工作站連線, 實現數據的雙向通信。

相機陣列除了固定在支架上的數十架相機外,還包括相機對焦系統。要將多台數位相機拍攝的圖像連線成為一段清晰連續的視頻, 要求各個相機拍攝的圖片要相對相似, 主體對象要相對穩定在一定的位置上, 因此需要對多台相機精確定位。

“ 時間凍結” 系統拍攝現場的相機陣列

定位包括兩個內容: 對相機拍攝方位(俯仰角度和水平方位角度) 的標定和對拍攝視角(推拉調整) 的標定。另外, 為實現主控模組對相機快門的控制以及對素材的採集, 在相機陣列中還設計了快門控制單元和數據採集單元, 採集到的數據通過USB 接口傳輸至工作站。

圖片中照相機陣列採用了某款數位相機。支架則設計成可移動式、且具有多個自由度,能根據不同的拍攝要求,任意組合相機陣列的水平和垂直的擺設曲線。支架同時為每台相機配有萬向雲台, 以滿足對相機機位的不同要求。系統拍攝現場的相機陣列如右圖所示。

操作界面設計

拍攝系統的控制, 即相機快門的觸發採用了自動和手動兩種控制觸發方式, 以適應不同的特效拍攝需要。自動拍攝方式採用感測器觸發, 設計了紅外觸發方式和電磁觸發方式。無論是自動觸發, 還是手動控制的拍攝方式都可實現以下七種拍攝模式, 即:

• 同時拍攝
  
• 等間隔順序拍攝
  
• 等間隔倒序拍攝
  
• 間隔遞增順序拍攝
  
• 間隔遞減順序拍攝
  
• 間隔遞增倒序拍攝
  
• 間隔遞減倒序拍攝
  

處理與合成

根據編導設計的影視特效分鏡頭腳本的具體要求, 選擇相應的拍攝模式, 可以得到一組或幾組靜態圖片序列的素材。在後期製作中,要實現“ 時間凍結” 的特效效果, 還需要利用相應軟體平台對這些序列圖片進行一定的處理與合成。“ 時間凍結” 視頻特效後期製作的一般工作流程主要包括四個步驟, 即預處理、精細矯正與運動參數分析、運動參數導入與調整、最終合成。

實例

《夢立方》節目

這是一檔從英國引進的真人秀節目，其中就使用了“時間凍結”拍攝技術。

夢立方錄製現場

夢立方錄製現場

現場舞台採用一個立方體，作為選手進行遊戲的封閉式空間，只要遊戲成功選手就可以獲得相應獎金或者選擇由節目組幫助其實現預定的夢想，所以節目得名“夢立方”，在這個立方體外圍半球舞台可以看到，由弧線展開的密集相機陣，根據節目組方面的介紹，實際拍攝使用的相機為90台單眼相機，同時在弧線布陣的兩端，各部署一台高速攝影機，組成了一套完美的“時間凍結”（Time Freeze）系統。

相機群的兩側

相機群的其中一側

在節目錄製中，兩種設備將分別承擔不同的任務，立方體後側，拉出一條長度為26.9m的圓弧架，從水平方向幾乎包圍立方體大部，在圓弧架上等距標示92個點（中間90個點用於安裝相機，頭尾兩端的2個點用來安裝高速攝像機）。實裝91台單眼相機（90台組成“時間凍結”（Time Freeze）系統，1台作為備用），拍攝時，系統將觸發其中90台相機去捕捉立方體中選手的行動。

通過現場觀摩，發現這套系統的部署方式是相當高端複雜的，平均每台相機至少需要三條線纜進行連線，電源線、USB數據線以及一條專用的通過中控系統觸發快門的線纜。

相機群的另一側

在這種環境和要求下，電源線通過非常嚴格的方式進行逐層連線匯總，最大可能避免了因為線纜混亂而產生的供電故障。

對於圖像的處理上，由於其採集的信息量是非常大的，且需要在很短的時間內完成，任何一台微機都無法獨立承擔，所以採用的拓撲方式大致是，若干台相機的數據線連線到一個USB HUB，然後每幾個HUB連線到一台電腦主機上，然後這些主機會共同處理整套系統採集下來的圖像信息。

相機上所有的快門觸發線纜，將統一連線到Trigger Box。

嚴格的線路連線

我們可以看到，這些線纜有著嚴格的保護措施，且全部明確編號，與平時使用在相機拍攝時所用的快門區線別比較大。

照相機的調試

所有拍攝模式的設定均採用全手動方式。

調整到M檔（全手動方式）的單眼相機

工程師每次調試的時候都會在立方體內設定一個參考點，將所有相機的焦點都調整到這個位置

同時，同時所有照相機必須全部設定到全手動模式，將拍攝參數的指揮權移交給人工方式，然後工作人員會通過計算機對其中一台相機進行參數設定，並同步到整個機群的每台相機，確保採集下來的畫面進行播放時不會出現焦點易位，畫面明暗及精深不一致等異常現象。

相機部分分為兩種採集方式，定格方式是所有相機在一瞬間同時觸發，採集90張能夠覆蓋立方體的全景圖片，另一種是在1S內，所有相機依次順序觸發，後種方式在英國夢立方的案例中更為普遍的使用，能夠營造出類似於電腦遊戲中的動態CG效果，在同一水平線上分毫不差的旋轉360度，同時畫面中的人保持著自然運動，這是通過普通攝像機架設軌道也很難達到的視覺效果。

錄像工作區

可以看到這是個不同規格設備之間分工協作的場景，下部相機群末尾是一台高速攝像機，上方是若干不同角度的傳統攝像機，攝像師正專著於眼前的監視器。

錄像工作區

在相機群兩側各有一台的高速攝影機，這兩台高速攝影機，最終呈現的效果可以以很低的速度，流暢的呈現一個瞬間發生的動作，類似於黑客帝國等科幻電影中的細節放大鏡頭。

一台高速RED ONE 攝像機

高速每個遊戲只能拍攝六次，結束後，導演會馬上剪輯自己所需要的素材並迅速上傳到伺服器。

導演區附近的幾台相機和一台高速攝像機，在每次錄製前，攝像師都將根據要求事先調整好光圈和白平衡，導演也會根據節目設計的高速機位進行事先預演，並根據不同的遊戲調整計算機軟體的幀率，這樣才能確保觀眾能夠看到正常效果的電視畫面。

整個錄製過程，環環相扣不容有失，令人興奮不已，在畫面的一靜一動中給大家全新的視覺體驗，當節目播出時，相信觀眾定能感受到其中的奧妙所在。

視頻

網友許少影在騰訊視頻上發布了一段自製視頻。點擊引用的參考資料觀看。