合成的攝影學 - 第三章: 光學幻象
- 雖然有趣但很困擾的自然光學現象
先澄清，這篇的東西不是為了重塑或模仿這些現象在合成裡，只是在看過的影片中留意到這些現象而試圖研究原因，單純的分享一些小知識
海市蜃樓(Mirage)
也被稱作Fata Morgana，義大利文，源自於亞瑟王故事中的女巫。看到這個詞應該會想到什麼沙漠裡的綠洲、遠方海平線上的城市等等
不是
沒有那麼誇張，真的有現場拍攝早就拿掉了
我說的是像在夏天的高速公路上疾駛時，會看到前方不遠處的柏油路上出現小水窪、或是沿著地平線上出現一些重複的小區塊、又或是飛在空中的小東西
國中物理
原理其實沒有很難，是指光線因偏折而在遙遠的距離或天空中生成虛像，是自然發生的光學現象。在大氣科學中稱為蜃景
如上圖左，上蜃景的形成是因為冷空氣在下方而熱空氣在上方，當物體頂部的光線從熱空氣層穿過冷空氣層時，光線會向下彎曲進入觀看者的眼睛，而視覺系統會因為以光線垂直前進為前提，看到物體的高度更高、或漂浮在空中
相反的下蜃景的情況則是像沙漠或柏油路面這種溫差大的材質，在太陽曝曬下短時間內溫度竄升，在地面表面形成熱空氣層，冷空氣反而在上方。同樣地物體頂部的光線理應往下打入地面的光線因為彎曲進入觀看者眼睛，會看到顛倒的影像。在路面上通常是天空倒影，因此常被誤認為是水窪
下蜃景的影象是不穩定的。熱空氣因密度較高上升和冷空氣下降，因此空氣層會混合，引起上升的湍流，因此其中一個判斷方法是下蜃景的影像會因為空氣密度變動很大而晃動，就像一般透過熱空氣看後方景物的熱浪(Heat Wave)，幻影的邊緣也會不斷抖動變形
我在工作上拿到的素材極少看到，也有可能是因為程度不嚴重而沒有注意到。目前唯一有印象的是當初在做傳教士(Preacher)時，其中一段是在高速公路上的景，攝影機由擋風玻璃外往車內拍，車內的場景和車外是分開的，車外的高速公路素材就帶有些微下蜃景，只是當時不知道是什麼
影泡現象(Shadow Blister Effect)
不知道有沒有注意過在大太陽下的兩個影子如果互相靠近，越靠近邊緣會出現像元球(Metaball)那種相吸的形狀，這個現象也在reddit上被討論過，如下圖
影泡效應是一種視覺現象，其中一個陰影在接近另一個陰影時會凸起(或起泡)、或是兩個影子重疊處先變黑
形成原因是兩個物體和各自陰影投射的距離造成的現象，wikipedia上有簡單易懂的動畫
先從中間的等距開始，會看到兩個影子重疊處先變黑聚程一塊，但因為兩個物體與背景牆的距離相同，因此造成這個效果的原因就比較單純的因為兩個物體的影子帶有散焦，帶有透明度散焦的這一層有個名詞叫半陰影(Penumbra)，而兩個影子在分開時沒有那麼明顯，重疊在一起就會加黑
而第一個圖，當圓圈在前方，讓圓圈的影子更模糊時，較沒那麼模糊的藍色牆壁影子在和圓圈的影子接觸時就會像被吸出來一樣變形
反過來當藍色牆壁影子更為模糊時，則會看起來影子向內塌陷，而圓圈影子往前凸出變形
下面的影片是關於原理: 射線理論，但細節就不解釋了，簡單說就是隨著物體間隔越近造成遮擋，孔徑越小，入射的光線夾角也會改變
但這些應該跟合成沒關係吧? 從來沒聽說過要修這種影子阿
恩對，是沒錯，影子不用修，但如果不是影子是物體的話就會有關係了
來，我們直接看人家做的實驗。這位在論壇上親自用瓶蓋吊掛在螢幕格線前，以固定像機距離但不同對焦距離的實驗來回答問題
這個影泡效應只會出現在當兩個物體都不完全在對焦點上時才會產生，另外如果背景的細節不高或對比不多可能就比較難察覺
我在工作最常碰到的就是主角跑出對焦範圍時剛好背景失焦但含有許多細節，如上圖右，當對焦點在背景前方時，因為上述提到的射線理論，造成光線入射夾角變小，本來失焦的背景在圓圈的外框反而會更銳利更聚焦以及向外變形
實際狀況看下圖
在做死侍與金鋼狼的開頭雪景時，不斷的有TVA士兵從傳送門衝出來往死侍殺過去，而那些快門角度(Shutter Angle)比較大的鏡頭，也就是移動中的TVA士兵會比較模糊
後面的樹幹又算是細節很多，有紋路、有道具雪在上面，當TVA士兵跑出對焦範圍時、或士兵不在焦平面上卻含有很大範圍的動態模糊時，背景樹幹的紋路就被扭曲變形
這被壓縮過後的截圖加上這是預告中抓出比較類似的鏡位但影泡效應不明顯，等串流版本釋出再更新我的比較看的出來的鏡頭
以上就是兩個發生在自然環境中的光學現象但我比較容易直接在素材上觀察到的
再來很重要，這個要講十次
這兩個光學現象都極為容易被歸類在合成端沒有做好，例如在死侍與金鋼狼鏡頭交互使用一般速度的鏡頭和慢動作的鏡頭，針對慢動作的鏡頭，在客戶的剪接端會做變速(Retime)，我們合成端也需要做變速去對上剪接，而因為慢動作每一格都比較清楚，合成端還得另外加強動態模糊
在這樣的前提下，影泡效應就經常被誤認是加上變速產生的問題。有用過OFlow、Kronos這些變速節點的合成師應該知道我在說什麼，變速比較大的情況下這些節點出來的結果或多或少都有一些問題需要修，我的鏡頭最後就是在比較明顯的地方清掉影泡效應再貼回去樹幹
所以，當拿到素材看到有影泡效應或是在閃爍的海市蜃樓，我們都看的到了，總監一定看的到
乖乖修掉吧