电影《星际穿越》
对于科幻迷来说，诸如《星际穿越》、《阿波罗13号》、《火星任务》、《2001太空漫游》、《地心引力》等经典太空电影，早已耳熟能详。但是你知道在这些辉煌电影的背后，人们是经过怎么样的努力去一步步发展完善的吗？
太空电影之1902年
早在人类踏上月球的第一步之前，太空场景已经发生了120年的变化，电影制片人试图在1902年的《月球之旅》中将将他们的故事带到太空。
左边为人脸，右边为修改后的图
导演乔治·梅里斯首先使用AD边界创造了一个太空舱降落在月球上的错觉。拍摄扮演月亮的演员，然后在另一个镜头中添加胶囊，最后将两个镜头的两个帧进行组合，尽可能科学准确的展示月球的特征。
1950年代太空漫步场景
太空电影之1950年
在20世纪50年代，刚结束二战的美国，正与苏联展开全球争霸。向太空发展，也成为了当时全球的主流思想。
上图就是当时拍摄的太空电影的镜头，虽然现在看上去有些简陋，但不可否认，当时已经将人类视野从地表推动到了太空。镜头中的这些星星实际上也是来自几千个汽车前灯灯泡，这可能是当时人们对太空最真实的写照与幻想。
1950年代，用哑光画模拟月球地表场景
但是当时，电影制片人对太空的科学理解有限，特效工具设备也有限，除了在深空的星星上使用灯泡外，演员还使用了哑光画，来展示月球表面的小裂缝背景，用以创造月球透视错觉。
黄线连接部位就是滑轮
但当时最大的创新，就是用电线创造低重力的错觉。导演欧文·皮切尔将演员连接在钢琴线上，通过滑轮系统运行，并由高架起重机控制，将演员抬离地面，但根据作家罗伯特·海莱因的说法，如何防止电线突兀的出现在屏幕上是一项艰巨的工作。 如果在拍摄中看到电线，则必须从头再来。
1969年，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗和埃德温·奥尔德林乘“阿波罗11号”宇宙飞船首次成功登上月球，实现了人类登上月球的梦想。经过陆续的几次太空任务后，也进一步推动人们对太空电影的需求。
模拟人物失重
在当时的电影中，导演还极力想将船员随着飞船启动而移动的场景表现出来。为了创造一个人在船的四面八方走动的错觉，船员们用一个固定的相机和两个万向节建造了布景。
人在墙壁自由行走
这样相机就可以与布景同步旋转，它类似于让人可以沿着房间墙壁四处自由游走的画面既视感。在当时的条件下，所有这些创新都花费了大量的时间和金钱。就连当时的“美国科幻小说之父”罗伯特·安森·海因莱因在记录中特别提到：现实主义非常昂贵。
电影《来自外太空》飞碟场景
正是因为这个原因，整个1950年代和1960年代的太空场景，经常依赖于观众的自行脑补。在当时的《来自外太空》电影中，有一个飞碟的镜头，但很明显，飞碟只是一个悬挂在绳子上的玩具。
太空电影之1968年
但这一切都将在1968年发生巨大的变化。
电影剧照示意图
导演斯坦利·库布里克（代表作《2001太空漫步》）需要重新定义太空中的未来生活是什么样。他当涉及到电线时，通过推动视觉效果的极限来做到这一点，库布里克发现只需将相机放在地面上，演员的身体自然会挡住电线的视线。
离心机外部
随之而来的，就是如何营造零重力的感觉。该团队创造了一个11.5米高的离心机，以每小时4.8千米的速度旋转，以模仿人造重力。
离心机内部
这与电影《月球之旅》中的旋转装置不同。离心机内部有两个摄像头，一个随布景的安装支架一起移动，一个跟随演员移动。
其实是一个半人大小的玩具
同时，当时的电影布景并不是都很大。这是要归功于导演斯坦利·库布里克对细节的着重关注，通过在模型周围安装电动支架和轨道，驱动摄像机环绕布景拍摄（类似于黑客帝国）等方法，使得模型更细节、也更立体，然后再将布景模型与恒星或宇宙背景相拼凑。
《星球大战》海报
导演斯坦利·库布里克通过这种方式，创造了一种早期形式的运动控制相机拍摄技术。这种新的拍摄技术不仅为以后的电影拍摄工作奠定了基础，也彻底改变了太空电影的历史，在他的技术支撑下，接连诞生了《星球大战》等系列电影。
运动控制系统（ motion control ）
导演乔治·卢卡斯（代表作《星球大战》系列）之所以能够在《星球大战》等系列电影中创造了令人惊叹的太空追逐战斗场景，让观众感觉身临其境。还要归功于工程师约翰·迪克斯特拉创造的新相机技术，这是电影特技史上的第一个运动控制系统（ motion control ），在《星球大战1》中首次使用，它使得特技合成的准确性和可重复性大大提高。
简单来说，这个系统由一个编程的电脑控制，以上图半围绕的方式沿着模型移动，以创造一种在太空中飞驰的错觉。
电影中的驱逐舰
例如上图，星际号驱逐舰腹部的强加角度，从飞行员的角度来看，可以感觉到非常真实和精细的感觉。
多模型场景
同时，利用这种技术，也可以轻松的通过拍摄、后期编程、剪辑，拍摄众多模型组合，甚至重复利用模型再次组成的场景，也使得太空战斗场景越来越真实。
拍摄现场
但实际上，以上特写镜头是在停车场拍摄的。这种技术一直沿用到整个1980年代和其他《星期大战》续集中。
太空电影之1995年
在电影《阿波罗13号》中，导演罗恩·霍华德第一次利用飞机模拟失重环境，这个灵感来源于美国宇航局让美国宇航员在飞机中接受太空训练。
当时使用的模拟失重的飞机
当时电影拍摄前，演员和工作人员均乘坐飞机爬升到11千米高空，然后飞机停机下坠，模拟失重。在达到飞行警戒线前，演员和工作人员只有短短的25秒时间进行拍摄，因此电影制作人将每个场景分解成小块，然后在片场使用道具为演员进行特写。
模拟失重状态
剧统计，拍摄《阿波罗13号》失重状态，一共进行了612次飞行，加起来近4个小时。虽然真实的失重拍摄看起来特效效果非常好，但有限的零重力时间和高频率也成为了拍摄后勤人员的噩梦。
太空电影之2013年
《星际穿越》拍摄于2013年。电影中，需要展现众多宇航员个人的特效镜头，有时单独的一个镜头拍摄，会先制作动画，创建数字角色演示给演员学习和模仿失重，然后在密闭宇航服中往往为了拍摄一个3秒的镜头，需要逐步按照既定的拍摄点和移动轨迹准确而缓慢的移动，单次就要拍摄15分钟以上，再进行加速和特效处理。
拍摄现场
灯箱技术示意图
为此，导演阿方·索卡隆和摄影师伊曼纽尔·卢贝兹基发明了一种新技术——灯箱，他们利用现代技术，将所有的道具和演员放在一个统一场景中。
LED灯箱
电脑模拟场景
演员被绑在机械臂上，而摄影机在LED覆盖的箱子里，准确地捕捉他们的既定运动场景。同时，因为大量使用计算机辅助，不仅LED面板可以模拟真实的太空场景，还能够更快地改变灯光明亮度。
太空电影之2018年
截至目前，最大的“灯箱”场景为导演达米恩·查泽雷（代表作《巴比伦》）。
环绕式灯箱
他使用的灯箱，有一块11米高，20米宽的LED屏幕，屏幕实时提供动态的180度空间视图，这意味着，他可以用这套设备捕捉更大场景，不需要伪造任何东西，从而使得整个画面真实。
屏幕投影设备
但更精细的场景表现往往也要付出更大的努力。阿尔阿姆斯特朗的月球漫步（狗头护体）是在夜间在采石场拍摄的。他的每一个脚步都可以看出来，通过电脑后期合成技术，添加了大量的CG和CGI特效来模仿零重力作用。
太空电影之2020年
时至今日，电影特效还是不能够完全呈现零重力特效的。现在就出现了另一项新的技术——数字替身。
数字模拟动画替身
数字替身能让人看起来更符合零重力和太空中的失重表现，同时，它也能够完全替代演员完成规定的、无瑕疵的动作，最后在后期再与演员图形进行剪辑组合，就成了我们如今看到的电影场景。
同时，现在的电影团队还经常使用一个虚拟摄像机系统，其中电影摄像是通过iPad，单独模拟演员进出宇航器的画面场景，iPad可以物理的方式挡住镜头，这种水平的规划时态关系就能够以70个全CD的方式进行表演。
而且这种技术是互动的，导演只需拿一个 iPad环顾四周，就能轻易的得到一系列数字运动的镜头和特效。
太空电影的发展，每一个看起来都像是单独的一小步，但综合起来却是整个电影的一道飞跃，不断的为世界电影的发展提供着源源不断的高科技。
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