版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們

審核專家：鄭遠攀鄭州輕工業(yè)大學(xué)教授

隨著影視與科技的發(fā)展，我們可以將許多想象中的場景以可視化的形式呈現(xiàn)在大眾眼前。比如電影中超級英雄們穿梭在未知的宇宙中；游戲CG里前往幻想的世界冒險；演出中歌手們站在云端唱歌，與飛翔的鳥兒互動等等。

理智上，我們顯然知道這一切都不是真實存在的，但這些栩栩如生的景致就連發(fā)絲也纖毫畢現(xiàn)，為何如此逼真?

游戲CG中虛構(gòu)出來的城市

來源丨某網(wǎng)絡(luò)游戲截圖

這不得不讓我們產(chǎn)生懷疑，到底什么是真實的？什么是虛幻的？

前段時間，短視頻平臺上有一個很火的短視頻“你為什么覺得這是假的”，視頻中的小哥站在一條看起來很假的小溪前，為了證明自己背景的真實性，他將一個水桶往后扔，隨即濺起的水花和撿桶的動作又證實了背景的真實性。

這個視頻也被很多網(wǎng)友惡搞，換上了不同的背景

來源丨某視頻網(wǎng)站

在B站“特效小哥studio”的后期中，他僅僅保留了人物的動作，采用電腦合成技術(shù)重新搭建了一個以假亂真的假背景，也步步揭示了逼真的虛擬背景是如何合成的，這包括背景搭建、動作捕捉、多層合成等技術(shù)。

一邊是令人質(zhì)疑的真實背景，一邊是令人信服的假背景，面對這一情形我們難免要問：人眼和大腦究竟是如何辨別所見圖像的真假？而影像技術(shù)又是如何去影響和引導(dǎo)這種直覺的？今天就讓我們來一探究竟。

其實科學(xué)家們在研究人眼辨別真假的過程中也走過不少彎路。在很長一段時間內(nèi)，科學(xué)家們都認為人類若要判斷人或物體是真是假，需要關(guān)注許多細節(jié)才能并通過對比才能得出結(jié)論。然而在《自然-通訊》雜志刊登的文章中，來自美國的研究人員曾發(fā)現(xiàn)人類可以瞬間對一組事物的逼真度做出判斷。

足以亂真的3D場景 來源丨h(huán)ippopx

這是來自一個被稱為“整體逼真度感知“的視覺機制，這種獨特的視覺機制可使人們在0.25秒內(nèi)判斷出場景的虛實。在由加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員主導(dǎo)的實驗中，研究人員挑選了68位視力正常的健康成年人，向他們隨機出示了一組包括冰淇淋、穿襯衣的豚鼠、曲棍球運動員和載著玩具乘客的塑料小車的圖片。實驗對象們都能在過目后憑借直覺準確地評價圖片的逼真程度。

來源丨h(huán)ippopx

除了通過常識簡單地判斷真假，對于那些用虛擬技術(shù)重構(gòu)的場景，現(xiàn)代科技又是如何模糊兩者的邊界呢？

我們所感受到的三維立體視覺來源于心理和生理的雙重感知。從傳統(tǒng)的2D大屏到光場（用來描述通過空間中每一個點和每一個方向的光的量的一個函數(shù)）顯示，科技一步步發(fā)展，從最開始通過仿射（在幾何中，對一個向量空間進行一次線性變換并接上一個平移，變換為另一個向量空間）、遮擋、光照陰影、紋理、先驗知識（先于經(jīng)驗的知識）五方面的心理視覺暗示，讓大腦產(chǎn)生偽3D視覺，到提供包括雙目視差，移動視差和焦距模糊在內(nèi)的生理視覺信息，并與心理視覺信息相輔相成營造一個視覺上無限逼真的場景。

來源丨pexels

那么我們所看到的3D影像是如何實現(xiàn)的呢？

要了解虛擬的人物與景致與真實的角色相融于一個屏幕的方法，就不得不提及如今電影成像界的主流——綠幕電影。

綠幕，顧名思義就是綠色的幕布。首先，拍下演員們在綠色背景幕布前的表演；然后根據(jù)需要，用電腦制作出場景；再使用“一鍵摳像“功能將演員與綠幕分離；最后，把演員加入到合成的實景或動畫中。

使用綠幕合成畫面的案例，右側(cè)是合成后的圖片

來源丨維基百科

為何多選擇綠色作為幕布？

第一個原因是數(shù)字攝像機感光芯片的圖像采集遵循RGB三原色原理，而信號的采集按照紅綠綠藍的方式，使得攝像機對綠色最為敏感，使用綠色作為幕布，能呈現(xiàn)更多細節(jié)。

此外，人的膚色的補色是綠色，電腦能很清楚地識別膚色和綠色間的差別。另外一般情況下，人的衣服發(fā)飾出現(xiàn)綠色的情形比較少，選用綠幕也會減少經(jīng)費支出。除了綠幕這種利用色差進行摳圖的方式外，還有許多其他的摳像技術(shù)，如亮度摳圖，或幀摳圖。畢竟我們所見的動畫就是由連續(xù)播放的靜態(tài)膠片實現(xiàn)的動畫效果，此時我只要們逐幀修改膠片，就能達到改變畫面的效果。

熒幕之外，還可以利用全息成像技術(shù)，將物體的全息影像投射到透明介質(zhì)上，產(chǎn)生3D立體觀感，并輔佐以燈光和風(fēng)雨雷電等聲光效果，進而營造出逼真的場面，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于游樂場、電影院和音樂劇。

頭戴式設(shè)備 來源丨h(huán)ippopx

從最初的黑白默聲電影到如今的全沉浸式頭戴設(shè)備，人類一直在挑戰(zhàn)想象力的極限，竭力敲碎虛擬與現(xiàn)實之間的屏障?！把垡姙閷崱钡牡览碚S著科技的發(fā)展被重塑；視覺作為“后Z時代”最重要的信息傳遞渠道，正在被賦予越來越多的意義。

虛擬與現(xiàn)實的明天又會是以怎樣的方式交織聯(lián)系著呢？讓我們共同期待。

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！