克里斯托弗·诺兰的科幻新片《星际穿越》无疑是今年最具话题的一部电影,引发了观众对剧情、物理原理、配乐、黑洞、虫洞等问题的热烈讨论,而本文将从制作的角度来看看诺兰是如何打造该片的。

    顶尖天体物理学家+御用视效公司

    说起《星际穿越》的诞生,就不得不提到著名的天体物理学家基普·索恩,正是他构建起了《星际穿越》的整个故事基础。基普·索恩是加州理工学院费曼理论物理学教授,作为黑洞和广义相对论领域最杰出的科学家之一,他跟斯蒂芬·霍金、卡尔·萨根都是长期好友,在理论物理学界享有至高地位。关于他的地位有一例可以说明,在《万物理论》这部影片里,评判霍金的博士论文是否通过的三位导师中,一位是大名鼎鼎的彭罗斯,另一位是霍金的老师夏玛,而另一位就是基普·索恩。索恩在从加州理工学院退休前一直努力向公众阐释相对论的复杂概念,当时他就与《星际穿越》的制片人琳达·奥布斯特讨论过拍摄一部有关黑洞和虫洞的电影。

    几年前,斯蒂芬·斯皮尔伯格拿下了这个项目,并找来乔纳森·诺兰编写剧本,乔纳森是克里斯托弗·诺兰的弟弟,曾编写过《记忆碎片》、《致命魔术》、《黑暗骑士》等。后来斯皮尔伯格退出了,克里斯托弗·诺兰自然而然地接手了这个项目。他对弟弟的剧本做了很大的改动,并且希望让故事尽可能建立在科学基础上,为此他找到了索恩。

    著名的天体物理学家基普·索恩在黑板上写片中的引力方程公式

    2013年初,索恩给诺兰上了几个月的课,向他解释黑洞如何弯曲光线和时空。因此,整部影片是架构在索恩的理论知识基础上的。事后诺兰透露说,索恩最难得的一点是他从不立刻回答自己提出的问题,而是回去查论文,跟科学家们讨论,然后做一系列的运算,最后才把结果告诉自己。即便这样,索恩也没有觉得心烦。

    至于特效制作,诺兰再一次找到了他长期以来唯一御用的特效公司Double Negative。很快,他把Double Negative的特效总监保罗·富兰克林也带到了索恩的办公室。富兰克林知道用CG可以实现任何效果,但这正是问题所在,因为这样做很容易违背物理原理,达不到本片所追求的真实感。

    因此,他让索恩写了许多公式,索恩甚至把自己的笔记本给了富兰克林,上面全是他多年以来记录的研究成果。富兰克林如获至宝,他知道只要在特效制作中遵循这些公式,就可以创造出符合物理定律的图像,于是,他让Double Negative的研发团队按照索恩的公式编写新的特效软件和算法。有了顶尖天体物理学家和御用特效公司的保驾护航,打造以下的各式场景和真实呈现各种效果也就成为了可能。

    打造最符合物理原理的黑洞

    超大黑洞卡冈图雅无疑是《星际穿越》中最令人难忘的场景,跟雄伟壮丽、神秘莫测的黑洞比起来,人类的力量似乎微不足道。

    所谓黑洞,其实并不是个洞,而是个球体,这个球体的密度极高,因此引力非常大。黑洞引力范围的边界叫做 “视界”,任何进入黑洞引力范围的东西都无法逃出去,包括光,人们无法探知视界以内的东西,这便是“黑洞”这个名字的由来。黑洞的视界附近有一系列神奇的现象发生,包括巨大的引力所带来的光线弯曲,爱因斯坦将这一现象形象地称为“引力透镜”。另外,旋转的黑洞会吸引周围的物质,形成一个被称为“吸积盘”的圆环。吸积盘随着能量增加,会释放出明亮的光线。黑洞本身没有光,人们观察黑洞只能通过引力透镜和吸积盘,这也是特效团队需要呈现的东西。

    基普提供给Double Negative的黑洞数学模型,据此来用电脑模拟黑洞

    问题在于,以往的特效渲染器都是基于“光沿直线传播”这一原理,而这个原理在黑洞周围并不适用,Double Negative不得不参考索恩的公式,编写用于黑洞图像渲染的“弯曲光线渲染器”,这是史上第一个符合广义相对论的渲染器。

    特效人员在计算机中模拟了一个高速旋转的黑洞,并在黑洞外围放置了一个扁平的、彩色的圆环用于测试,经过一番计算模拟之后,奇怪的事情发生了,他们发现黑洞周围的扭曲空间使得吸积盘本身也发生了扭曲,光环因此变得纵横交错、形状怪异。

Double Negative根据基普的公式用计算机制作出的黑洞

    特效团队以为是渲染算法出错了,但索恩经过分析之后认为这就是黑洞应有的样子。索恩说:“以往的电影中从来没有人展现过黑洞和虫洞确切的样子,《星际穿越》做到了,这是人类目前为止得到的最符合物理原理的黑洞景象。”

影片中的黑洞最终效果

    《星际穿越》全片没有使用绿幕拍摄,在片场拍摄黑洞戏份时,制作组搭建了巨大的投影幕墙和1:1的飞船模型,演员在飞船内表演时,窗户外面就是幕墙投射的宇宙景象。这块幕墙用到了两台大型投影机,以确保幕墙上的宇宙景象拥有合适的亮度。在后期阶段,Double Negative会把幕墙上投影的景象替换成进一步细化完善的版本。

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