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【关键词】全自动血细胞分析仪;血小板计数;影响因素
【中图分类号】R446.111 【文献标识码】A 【文章编号】1008-6455(2011)12-0138-01
全自动血细胞分析仪血小板计数常会出现结果误差。为此,对血细胞分析仪计数的影响因素进行分析,旨在提高检验结果的准确性,为临床提供可靠的诊断依据。
1 资料与方法
1.1 仪器:采用日本Sysmex公司生产的SF-3000型全自动血细胞分析仪。
1.2 试剂:①仪器用的稀释液,清洗液,溶血剂均由日本Sysmex公司提供。②显微镜计数用的血小板稀释液按《全国临床检验操作规程》(第2版)配制,冰箱保存。③EDTA-K2抗凝剂。由湖南浏阳医用仪器厂提供的EDTA-K2抗凝管。
1.3 标本来源:2011年3~5月本院住院患者的血标本548例。血小板小于100×109/L的血标本182例为A组,血小板大于300×109/L的血标本166例为B组,血小板在(100~300)×109/L的血标本200例为C组。
1.4 方法:用EDTA-K2抗凝全血1ml,充分混匀后,2h内用SF-3000全自动血细胞分析仪检测,取血小板检测结果异常的血标本用显微镜手工计数,比较两法结果。
1.5 统计学处理:两组比较采用X2检验。
2 结果
两种方法测定结果见表1。A组仪器法与显微镜法测定结果有明显差异(P<0.01);B组仪器法与显微镜法结果有明显差异(P<0.01);C组仪器法与显微镜结果无明显差异(P>0.05),见表1。
表1 两种方法测定结果
3 讨论
随着现代血液细胞分析仪的普及,血液细胞分析仪检测血小板速度快,重复性好等优点,在日常工作中大大提高了工作效率,但由于存在影响检测因素较多,使得血小板检测受到很大干扰,血小板检测是研究止血与凝血障碍的重要指标之一,也是其他血小板参数可靠的基础,其检测结果的可靠性至关重要。
在Sysmex SF-3000型血细胞分析仪检测中,由于红细胞和血小板的计数是在同一通道中进行,它们之间仅以体积大小来区别,因此,血小板的计数受小红细胞数量或红细胞碎片的影响〖1〗。B组有一部分标本因此原因使检测结果假性增高,此时需要用显微镜法来复查。在A组有一部分标本,血小板直方图显示其体积大多数超过24fl,依照仪器计数原理,未将这些血小板纳入血小板计数范围,使血小板结果偏低。还有一部分标本检测结果假性减低是由于采血不顺利,多次穿刺,组织损伤后,组织凝血因子易混入血标本,产生肉眼看不见的小凝块。C组标本,其血小板直方图分布均在20fl以内,且有明显主峰,两法测定血小板的结果较一致。
标本放置时间太长,易产生巨大血小板。血小板易吸附在中性粒细胞及淋巴细胞膜周围,还可存在血浆中极微小的纤维蛋白凝块中,形成巨大血小板,使血小板计数偏低。所以全血标本需不断混匀,2h内完成测定〖2〗。
抗凝剂种类对检测结果影响较大,国际化学标准委员会推荐EDTA-K2抗凝。抗凝剂与血液的比例不对,如血液比例过高时,由于抗凝剂相对不足,血浆中出现凝血块的可能性增加,使测定结果出现假性减低;如果血液比例过少,抗凝剂的浓度增高,血小板会肿胀、崩解,产生正常血小板大小的红细胞碎片,使结果出现假性增高。
长期使用某些药物如:地高辛、双氢克尿塞、甲基多吧、青霉素等,引起血小板减少,使用促凝药物如:VK、VK3、止血敏等,当药物过量或某些患者对这类药物较为敏感时,也可发生血小板聚集。这些药源性的血小板减少常要在 15~20天后可恢复〖3〗。
大量的输入血液制品时会引起血小板减少。这种情况多在4~6天后恢复正常〖4〗,此外,某些患者在输血后一周左右出现血小板计数明显减少,这是因为患者对外源性血小板抗原产生同种免疫,再次输入相应的血小板受到破坏,也使患者自身血小板破坏,引起血小板的明显降低。
综上所述,血小板计数过程中影响因素较多,此外还有一些因素,有待进一步探讨。由此可见,要想获得准确的计数结果,应结合直方图进行判断,必要时进行显微镜计数或重新采血复查。
参考文献
[1] 陈梦珍.血细胞分析仪测定血小板影响因素的探讨〖J〗.江西医学报,2005,23(3):243-244
[2] 古宏心.血细胞分析仪测定血小板时假性降低的因素〖J〗.医药产业资讯,2007,3(5):52
在很多科幻电影里,都有类似的场景,即戏中的人物可以对着剧中其他人物的虚拟影像说话,让身处不同空间的人面对面交流。事实上这已不是科幻片里的情节,借助于3D全息影像技术就可以实现。比如,2009年的美国总统大选,美国有线电视新闻网(CNN)运用全息影像技术将远在芝加哥奥巴马总部现场采访的记者的影像再现在演播室中,与现场主持人面对面地进行交流;再如加拿大多媒体舞台剧《动漫大师诺曼》,舞台艺术与电影片断在同一空间出现了非凡的融合;伦敦全息T台秀中美轮美奂的全息投影画面伴随模特的走秀更是令人仿佛置身于仙境一般。梦幻般的3D全息影像技术一次次向世人充分展示了高科技的无穷魅力,带领我们穿越时空……
全息影像技术简介
全息拍摄技术是匈牙利物理学家伽伯在1948年为改善电子显微镜成像质量提出的,1962年激光器问世,全息技术自此蓬勃发展,先后出现了白光反射全息术、彩虹全息术等一系列高新技术。若把这些技术应用于影像领域,即诞生了如梦如幻的全息影像技术。因为全息影像技术得到的图像是三维立体(即3D)的,所以又被称作3D全息影像技术。但它与传统3D技术相比有着完全不同的物理原理,完全不需要特制的偏振眼镜,也无需借助投影幕的帮助。3D全息影像技术利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像技术,其实现过程分为:第一步拍摄,即利用干涉原理记录物体光波信息(图2);第二步成像过程,即利用衍射原理再现物体光波信息(图3)。全息图像的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,而且通过多次曝光可以在同一张底片上记录多个不同的图像,各图像能互不干扰地分别显示出来。
3D全息影像技术改变生活
想象一下,一群医生围坐于悬在办公桌上的大脑全息影像前讨论手术进展问题;一张普通的全息医疗保健卡可储存自你出生以来的全部病历信息;在家里的玻璃窗上便可以实现三维互动影院、视频课堂。3D全息影像技术在医学领域、存储技术、智能显示等等方面取得的科技成果让人惊叹不已……
手术室将迎来一场革命
时光把我们带到2020年,宽敞的办公室里,一群医生在一个悬于办公桌上的大脑前讨论手术进展问题。“你看到大脑中那团肿块样的东西了吗?那就是肿瘤……”,医生们交流着。几分钟后,医生们放下手术刀,再次聚到大脑全息图边上检查手术的进度。
通过那张病人脑部的全息图,医生们可以清楚地看到正在进行脑肿瘤切除手术的病人的每一个大脑脑回,只要绕着全息图走几步,医生们就可以全方位多角度地观察大脑的情况,这将比直接观察病人大脑更为清楚且不留盲点。而且围绕病人头部的CT 扫描仪会随时记录手术过程中大脑的各项数据,从而及时修正大脑的全息图像。若全息图像中代表肿瘤的那些阴影消失得干干净净,手术便圆满成功,几乎不可能出现因肿瘤未完全切除而导致病人重新进行手术的情况。这就是不久的将来,3D全息影像技术可能带来的手术革命。
方寸之间,塑造魔盘神话,存储技术的新革命
想象一下,未来5年内的某一天,当你身体不舒服随便走进一家医院,医生将你的医疗保健卡电脑,眨眼之间,跃入眼帘的是自你出生以来的全部病历信息,包括透视、CT以及某次摔伤做核磁共振扫描的图片,还有成长阶段各个时期身体的各项指标检查结果……如此超大容量的数据存储技术即将走出实验室,进入我们的生活。这就是“三维立体存储数据技术”,即全息存储。
全息存储被《福布斯》杂志评为未来十大“最酷”技术之一。全息存储与全息照相一样,也是利用了光的干涉原理。全息存储器在存储和读取数据时都是以页为单位,一个光栅可以储存一批数据,称为一页。与其他存储技术不同,全息存储技术并不仅仅利用介质表面,它能够在光碟的同一位置上向纵深刻录,实现立体存储全息数据,它同时还具有数据读取速率高及可并行读取等独特优点。DVD碟片大小的全息光盘,其容量达到1.6TB(1TB=1024GB),可以存储350倍于现行DVD标准(4.7GB)容量的内容。而随机访问时间不到1毫秒,且数据读写操作为非接触式。在切断电源供应的条件下,数据可在感光介质中保存数百年之久。
随着3D全息影像技术蓬勃发展,新型动态、半动态(可更新)全息存储可以轻松实现处理和传输动态、交互式全息彩色影像,3D全息显示将会深受其利。
独具魅力的新一代防伪技术革命――模压全息技术
在科技馆参观时,我们常常看到这样神奇的一幕,一个看起来很普通的玻璃片,上面似乎什么也没有,但在自然光的照射下,玻璃片上可能会出现许多彩色的条纹;当用激光照射玻璃片时,我们惊奇地看到两个憨态可掬的大熊猫正在吃竹子,并且从不同的角度能看到不同的画面,各画面都具有真实的立体感,这就是激光模压全息技术带给我们的神奇体验。
早在20世纪60年代,在一些信用卡和纸币上,就出现了运用全彩全息图像技术制作出的聚酯软胶片上的“彩虹”全息图像,这是最早的光学全息术在实际生活中的应用。1980年,彩虹全息术与当时发展日趋成熟的全息图模压复制技术相结合,形成压印全息技术,成就了风靡世界的全息印刷产业。在所有的信用卡上都印着一只珍珠色的立体白鸽,栩栩如生,就好像要从信用卡里飞出来一样!这一效果是用一束激光照射白鸽的石膏模型获得的。
20世纪70年代出现的模压全息产品,至今已产业化。第一个模压全息防伪标识是1980年在美国出现的,随后产生了全息信用卡、全息商标、全息钞票、全息卡通、全息装饰材料、甚至全息服装等保密防伪及装璜装饰的全息图新应用。
21 世纪包装工业中最具魅力、防伪力度最强的材料就属模压全息图。
梦幻般、穿越空间的影像革命――动态3D全息影像技术
试着想象一下,在偌大的展厅中央,一辆全新宝马概念车的影像悬浮在半空中,各个角度的细节都清晰可见,而且随着人们手指的挥动,汽车可以360°旋转、立体分解,甚至可以迅即变成飞机……
在未来,电影已经不单是一块悬挂于墙上的银幕,观众仿佛置身于一个虚幻的戏剧舞台上亲身体验或参与到一段段故事中,每个戏中人物都是那么真切……
这些梦幻展现都离不开动态3D全息影像技术。
一种新型的摄影机,由几百个甚至几千个微型高清摄像头组成的复眼矩阵摄影机奠定了全息影像拍摄的基础。而且摄影机的镜头已经不再是镜片结构的,而是像人眼般的液态生物镜头。这种新型摄影机不是利用数码技术实现的,而是由24个环形投影设备将不同角度影像投影至中心的特殊棱镜上,再经过一系列的光学衍射汇集到一起后形成具有真实维度空间的立体影像。观众的视线能从任何一面穿透它,通过表面镜射和反射,观众能从锥形空间里看到自由飘浮的影像和图形。棱镜使用特殊的视觉角度屏蔽技术,让你看不到不属于你自身角度的其他图像,真正实现360°全息立体影像。
这种原本只存在于想象中的技术现在已真实展示在我们面前,全息幻影舞台,真人和虚幻人同台表演,梦幻舞台等等,就是该技术在现实中的应用。
新一代触摸技术革命――交互式多重触摸全息屏
在未来,你可以抛弃等离子和液晶电视,英超足球赛在自家的咖啡桌或是玻璃窗上便可上演;玻璃窗上可以实时投影拉丁舞远程教学,教练的每个动作,你都能看得一清二楚;除此之外,你还能随时与朋友“面对面”交流。实现这一系列玄妙的演示过程,离不开多重触摸技术与3D全息影像技术的结合体――交互式多重触摸全息屏。
交互式多重触摸全息屏已经成为如今最为流行的交互式产品之一,利用多重触摸全息透明屏可以轻松实现在玻璃窗上看电影的梦想,即使在室外强烈日光照射条件下,或是在采光充足的室内,玻璃窗上仍能投射出明亮、鲜艳且逼真的影像,这是因为人们采用了抗反射技术,而且电影的观看视角最大可达到180°。多重触摸全息透明屏外观如同普通玻璃,具有极佳的透视效果,即使在投影机把图像投射到屏幕上的时候,屏幕后方的人也能看到屏幕前方的事物,但不会产生光学和结构扭曲或者是莫尔条纹。诸多的优点使得交互式多重触摸全息屏一经问世便频频在各种展览会和会上作为新型广告载体出现,甚至诸如宝马、奔驰等高档汽车上也已在车窗上设置了一块明亮的全息投影区。同时它深受博物馆等机构的欢迎,因为这项技术既可以再现珍贵文物供参观者欣赏,又能使原物得到妥善保存。
可以预见,不久的将来,在家里或汽车玻璃窗上就能实现三维互动的可视电话、家庭影院、视频课堂、GPS导航……真正让我们实现穿越空间的梦想。
红外、微波和超声全息影像技术
关键词:3D技术;裸眼3D;全息影像技术
1 3D技术起源及原理
人眼产生3D视觉的秘密――偏光原理:
人眼在看任何物体时,由于两只眼睛在空间有一定间距约为5cm,即存在两个视角。这样形成左右两眼所看的图像不完全一样,称为视差。这种细微的视差通过视网膜传递到大脑里,就能显示出物体的前后远近,产生强烈的立体感。这是1839年,英国科学家温斯特发现的一个奇妙的现象,至今为止几乎任何3D影像技术都是基于这个原理开发的。
2 3D技术发展状况
2.1 3D成像技术种类
3D成像技术有很多种,分为不闪式3D技术、互补色技术、时分法技术、光栅式技术、普式技术、全息式技术等。而其中以时分法为当今所广泛应用,而不闪式技术和互补色技术也有着较为广泛的应用。为了方便说明我们用互补色技术解释立体电影的形成(光的三原色原理――红、绿、兰)
⑴互补色技术是目前比较多电影院采用的技术,依据人眼的成像原理,以两台摄影机模拟人眼左右眼所成的像。再在放映过程中使用两台放映机它将不同视角上的成像用不同的颜色印刻在同一副画面下,互补色3D眼镜采用的技术也就是色分法,色分法会将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。如果在这样的情况下,我们直接利用肉眼去观看红蓝、红绿等多种模式类的电影,就会出现模糊的重影图像。这样我们就无法观看到红蓝、红绿等多种模式类的电影的立体效果。再让用户通过红蓝立体镜片来观看到立体效果。由于技术成熟而且眼镜造价相对低廉,所以广为当今的电影院所接受。
⑵时分法即是(快门法)通过提高屏幕刷新率把图像按帧一分为二,形成左右眼连续交错显示的两组画面,通过快门式3D眼镜的配合,使得这两组画面分别进入左右双眼,最终在大脑中合成3D立体图像。计算机可以用显卡将普通2D影像生成3D效果,成为未来用户接触3D视觉的主流设备。它也包括红蓝色分法,但这只是为了让不具备硬件条件的用户也能体验3D视觉的次级方案,它主要是利用快门原理的时分法技术。
时分法3D视觉体验的质量取决于镜片液晶的偏转频率。要获得理想的视觉效果,显示器至少需要120Hz的刷新率,分配到每只眼睛上的图像刷新率是60Hz。这样视网膜影像残留效应,人就很难感觉出来,图像就不觉闪烁。
⑶不闪式3D 电视方式。不闪式3D使用特殊薄膜分离左右影像来体现3D影像。把分离左侧影像和右侧影像的特殊薄膜贴在3D电视表面和眼镜上,通过电视分离左右影像后同时送往眼镜,经眼镜的过滤,把分离左右影像送到各个眼睛,大脑再把这两个影像合成高清晰3D影像。因为不闪式3D能够体现1秒钟240张3D合成影像,没有重叠画面和拖拉现象,所以不闪式3D也被称作世界唯一的240赫兹3D电视。
2.2 裸眼3D显示技术
目前3D立体显示技术,大部分要依赖特制的眼镜,长时间的观看会有恶心眩晕等感觉。舒适度大大降低。由以下这两种技术(视差障壁;柱状透镜技术)的基础上改良而成的裸眼3D显示技术能较好解决这些问题,代表3D立体显示技术发展前沿。
⑴视差障壁技术。在显示器和眼睛之间设置一个栅栏式的挡板,就可以改变奇、偶列图像的光线走向,使之分别送达左、右眼,形成立体视觉效果。这种方法的双眼视图也是位于屏幕上的奇列和偶列分区,实施是用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层,利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹宽几十微米。通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式,称之为“视差障壁”。通过一系列的缝隙来观看奇、偶列图像,这样的装置使左、右眼能分别看到对应的图像,形成立体视觉效果。
缺陷:由于视差障壁,亮度会降低,分辨率也降低,导致清晰度将降低。
⑵柱状透镜技术。在显示器前面板镶上一块柱透镜板(透镜板由细长的半圆柱透镜紧密排列构成)组成裸眼立体显示的光学系统,像素的光线通过柱透镜的折射,把视差图像投射到人的左、右眼,经视觉中枢的立体融合获得立体感。
优点:亮度不受到影响,3D显示效果更好。
缺点:相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容,需要投资新的设备和生产线
为了克服上述不足,还有一些改进版的新技术:
⑶MLD技术―微位相差板法。使用微位相差板改变光的偏极态来分离左、右眼视图。也是使用视差图像来实现立体场景,两幅图像分别显示在奇列分区和偶列分区。
优点:观看3D影像时,不会产生眩晕、头疼及眼睛疲劳;分辨率高;可兼容文字等二维影像和3D影像;可视角度大。
⑷指向光源技术。这种裸眼立体显示器在LCD像素后面使用线光源提供背光照明,密集的线光源照明使奇、偶列像素的图像传输路径产生分离,分离后的视差图像能分别到达对应的眼睛.全部像素被分为奇、偶列交错的两个显示单元。用来显示具有视差的立体对图像。
优点:分辨率、透光率较高,能沿用现有的设计架构,3D显示效果出色
缺点:技术产品还不成熟。
2.3 全息影像技术
人类之所以能感受到立体感是由于人的两眼视差。根据这个原理,可以将3D显示技术分为两种:一种是利用人眼的视差特性产生立体感;另一种则是在空间显示真实的3D立体影像,如基于全息影像技术的立体成像。全息影像是真正的三维立体影像,用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备,就可以在不同的角度裸眼观看影像。全息显示技术的问世给真正的立体三维电视带来了希望之光。全息电视与立体电视相比,其优越之处不仅仅在于立体三维图像更接近于物体自身,而且还要从人眼对物体深度感在生理上的心理暗示来加以考虑。
⑴3D全息影像技术简介。全息技术最早是应用在照相上的。它实际上是利用了光的干涉原理。把物体特有的光波资讯记录在感光材料上,经过显影定影处理後,得到一张全息图。这张全息图上面是没有图像的。要想看到图像,就是要使光波重现。重现的图像与原物一模一样,如同透过窗口观看外面的景物一样。移动眼睛可以看到物体的不同侧面。观看前后不同距离的景物时,效果更加出色,与看话剧演出没什么两样。
世界上最酷的透明玻璃电视―CLARO推出了一款以前从未见过的显示器――透明玻璃电视,名为“Holoscreen”。它不同于现在的任何一款电视,是全息技术与视觉审美的无瑕结合的产物。它可以接受所有输入格式。从电视、DVD、录影、个人计算机到笔记本,都能使用。可称得上是显示技术的大革命。
⑵3D全息影像技术产品。全息投影3D全息立体投影设备不是利用数码技术实现的,而是投影设备将不同角度影像投影至进口的MP全息投影膜上,让你看到不属于你自身角度的其他图像,因而实现了真正的3D全息立体影像,是近期非常流行的技术。可实现的全息投影从技术上分为三种。1)空气投影;2)激光束投影;3)日本公司研制了一种利用激光束来投射实体的全息影像投射方法。
以360全息成像为例,是由透明材料制成的四面锥体。当观众的视线透过椎体的一个面时,通过表面镜射和反射,能够从椎体内的空间里看到自由飘浮的影像。
2010年上海世博会中,多个国家馆就采用了全息投影技术,其亦幻亦真的感觉,带给人全新的视觉体验。可以把远处的人或物以三维形式投影在空气之中。《阿凡达》视觉团队把这一技术应用在湖南卫视2012跨年演唱会的舞台上,不必借助3D眼镜、IMAX屏幕,如幻似真的奇幻场面就呈现在舞台现场。全息投影技术本质上是通过空气或其它特殊的介质形成立体的影像,突破了传统的声、光、电等介质的局限性,成像色彩鲜艳,对比度、清晰度都非常高,强烈的空间感和透视感是这种技术最具魅力之处。全息投影有望超越当前的各种3D技术,成为终极立体显示解决方案。
3 3D技术发展前景
在激光全息技术中,全息显示技术由于更接近于人们的日常生活而倍受关注。它不仅可制出惟妙惟肖的立体三维图片美化人们的生活,还可将其用于证券、商品防伪、商品广告、促销、艺术图片、展览、图书插图与美术装潢、包装、室内装潢、医学、刑侦、物证照相与鉴别、建筑三维成像、科研、教学、信息交流、人像三维摄影及三维立体影视等众多领域,近年来还发展成为宽幅全息包装材料而得到了广泛的应用。由于白光再现全息技术可在白昼自然环境中或在普通白光照射条件下观看物体的三维图像,一直是研究全息技术的最新发展及运用,期待自身的努力使得全息显示技术得到了迅速的发展。
(徐州工程学院信电工程学院,江苏 徐州 221018)
【摘 要】三维虚拟投影展示系统由柜体、分光镜、射灯、视频播放设备组成、基于分光镜成像原理,通过对产品进行平面图制作,构建三维动画,将三维画面悬浮在实景的半空中成像,营造了亦幻亦真的氛围,构成了动静结合的产品展示系统。利用三维投影向世人展示一种新颖的成像方式,体验三维立体效果带来的震撼。在计划、制作、宣传推广中了解产品优点和不足之处,不断改进产品,使其造型美观、成像清晰、细节精美、形象逼真。
关键词 三维动画;光镜成像;立体效果
0 引言
全息投影是近期非常流行的技术,它采用全息膜配合投影展示产品,提供了丰富的全息影像,可以在玻璃、亚克力等材质上成像,将装饰性、实用性融为一体,成为现在一种前沿的市场推广手段。 2008年美国CNN电视台首次在总统大选的报道中应用了全息投影技术,动用了35部高清摄像机,从各角度同时对主持人进行拍摄,拍摄的图像数据传输到20台电脑中进行合成处理,最终通过高清投影仪实现全息人像的真实再现。全息投影技术是通过在空气或特殊镜片上形成立体影像,是全息 摄影术的逆向展示,可以从任何角度观看全息影像的不同侧面。目前市场上可实现的全系投影从技术上分为四种:(1)空气投影。美国麻省的一名29岁研究生发明了一种空气投影技术,可以在气流墙上投影图像,并且使其具备交互功能。这一技术灵感来源于海市蜃楼原理,将图像投射在大片的水蒸气上,由于组成水蒸气的水分子震动不均衡,可以形成立体感很强的全息图像。(2)激光束投影。日本公司研制了一种利用激光束来投射实体的全息影像投射方法。这一方法主要利用了氧气和氮气在空气中散开时,两者混合成的气体变成灼热的物质,并在空气中通过不断的小爆炸形成全息图像。(3)美国南加利福尼亚大学的研究人员研制了一种360度全息显示屏,将图像投影在高速旋转的镜子上,从而实现全息影像。(4)雾幕立体成像系统。雾幕立体成像,也被称为雾屏成像,通过镭射光借助空气中的微粒,在空气中成像,使用雾化设备产生人工喷雾墙,利用这层水雾墙代替传统的投影屏,结合空气动力学制造出能产生平面雾气的屏幕,再将投影仪投射喷雾墙上形成全息图像。
1 系统总体设计
全息投影技术是全息摄影技术的逆向展示,本质上是通过在空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像。不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感,全息投影技术是真正呈现3D的影像,可以从360°的任何角度观看影像的不同侧面。产品系统是由三维显示系统、计算机多媒体系统、控制系统所组成。下图1为系统流程框图。
1.1 三维显示系统
三维立体显示系统提供了良好的沉浸式虚拟场景。在虚拟现实应用中用以显示实时的虚拟现实仿真应用程序,该系统通常主要包括专业投影显示系统、悬挂系统、成像装置等三部分,三维显示系统在360度全息投影技术中完成活动三维立体视频的在场景造型上的再现,使立体影像与周围的人造景观背景有比较“真实”的结合。 下图2为成像系统图。
1.2 计算机多媒体系统
多媒体计算机系统是指能把视、听和计算机交互式控制结合起来,对音频信号、视频信号的获取、生成、存储、处理、回收和传输综合数字化所组成的一个完整的计算机系统。具有同步性,集成性,交互性,综合性等特征。在360度全息投影技术中,计算机多媒体系统利用先进的多媒体技术和计算机控制技术,可以实现大的场景、复杂的生产流水线、大型产品等的逼真展示。
1.3 控制系统
控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。在360度全息投影技术中,控制系统完成活动模型控制、电源控制、播放控制等。
2 视频制作
本系统不可或缺的便是在视频制作上,因此为了视频的精彩呈现,选择基于PC系统的三维动画渲染和制作软件3D Studio Max以及视频处理软件Adobe After Effects。
3DSMax在应用范围方面,广泛应用于广告、影视、建筑设计、三维动画、多媒体制作、游戏以及辅助教学等领域。该软件的突出特点:1)基于PC系统的低配置要求;2)安装插件(plugins)可提供3DSMax所没有的功能(以及增强原本的功能;3)强大的角色(Character)动画制作能力;4)可堆叠的建模步骤,使制作模型有非常大的弹性。
AE的全称是After Effects,一个影视后期特效合成及设计软件。AE软件可以帮助您高效且精确地创建无数种引人注目的动态图形和震撼人心的视觉效果。利用与其他Adobe软件无与伦比的紧密集成和高度灵活的2D和3D合成, 以及数百种预设的效果和动画,增添令人耳目一新的效果。
3 电路模块控制设计
3.1 单片机STC15W408AS
STC15W408AS是STC生产的一款高速、可靠、抗强干扰的新一代单片机,内置晶振及复位电路,减少最小系统的外围电路、PCB板面积及设计成本。另外此芯片资源丰富,功能强大,符合本设计要求。本设计使用三路 PWM 为LED驱动电路提供PWM输入信号,通过SPI控制ESP8266无线通信模块的数据收发。
3.2 ESP8266无线WIFI模块
本设计采用ESP8266无线WIFI模块控制视频的播放、暂停、停止。
3.2.1 ESP8266简介
ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi 透传模块,拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术,专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到Wi-Fi 无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。
ESP8266封装方式多样,天线可支持板载PCB天线,IPEX接口和邮票孔接口三种形式;
ESP8266可广泛应用于智能电网、智能交通、智能家具、手持设备、工业控制等领域。
3.2.2 ESP8266主要功能
ESP8266可以实现的主要功能包括:串口透传,PWM 调控,GPIO控制。
3.2.3 ESP8266 内部结构
ESP8266 高度片内集成,包括天线开关balun、电源管理转换器,因此仅需极少的外部电路,且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。下图3为ESP8266 结构图。
3.3 人机界面软件程序设计
三维虚拟投影系统的控制程序设计流程图如下图4所示,其主要包括:
3.3.1 系统初始化
在系统初始化程序中,主要完成对各模块的启动处理,其中包括:显示屏进入播放界面、无线模块ESP8266启动。
3.3.2 检测系统状态
系统初始化以后,开始检测wifi模块,并且检测视频播放状态,一切正常后,等待进入系统启动状态。
3.3.3 启动任务
检测系统状态正常后,开始检测触摸屏是否有事件发生,即用户是否对触摸屏操作,如果有那么系统开始发送相应的指令到视频控制,从而实现智能播放停止的功能,如果没有系统保持待机功能。
4 结论
通过把物理学光学技术、三维动画技术、物联网技术和嵌入式技术融合,应用于投影技术中,不仅突破了传统声、光、电局限,将美轮美奂的画面带到观众面前,给人一种虚拟与现实并存的双重世界感觉,给人们带来新的视觉享受。而且还克服以大屏幕为主的传统展示方式的缺点,体现了融合展示及互动展示。本设计尺寸灵活、成像清晰度高、安装便捷、形式新颖、内容多样,适用于虚拟样机、生物医学以及建筑视景与城市规划、地震及消防演练仿真、军事模拟战场、电子对抗、航空航天模拟等领域,具有较高的推广与应用价值。
参考文献
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[4]石东海.单片机数据通信技术融入门道精通[M].西安电子科技大学出版社,2002.
[5]余锡存.单片机原理与接口技术[M].西安电子科技大学出版社,2002.
NASA的Glenn研究中心研发的新型气凝胶具有很强的灵活性,能够承受折叠、褶皱、破碎、踩压等各种极限测试。专家称这种新材料能够承受1400摄氏度以上的高温,而且在重量方面具有很强的优势,一块厚皮能够完整承受一辆汽车的重量。同时,它良好的隔热抗冲击等优良性能能够为目前的工业研发提供更多可能。
半导体上生长出石墨烯
挪威科学家开发出一种低成本的方法,能够在砷化镓纳米线上生长出石墨烯。这种石墨烯半导体混合材料具有优良的光电性能和透明、可弯曲等特性,而作为一种半导体器件制造的新方法,有望成为制造新型电子设备的基础材料,加速石墨烯的商业化进程,为半导体产业带来变革。
首个纳米线光子开关
美国宾夕法尼亚大学用硫化镉纳米线制造出了第一个全光光子开关,并将其与逻辑门结合,而这是计算机芯片处理信息的基本组成部分。作为光子学前沿领域的重要进展,其为依靠光脉冲计算的光子计算机的诞生打下了基础。在未来,人们可能会看到“消费电子产品”一词,变成了“消费光子产品”。
透明胶带诱发出高温超导现象
由多伦多大学领导的国际小组使用了透明胶带和玻璃载片来放置高温超导体,使其接近一种特殊类型的半导体——拓扑绝缘体,从而在这种新奇的半导体内诱发出了高温超导现象。这一方法为研制可用于量子计算机和提升能效的新型设备铺平了道路。
从微观水平“嗅”出癌症味道
迄今为止,精确识别癌细胞的标准方法是用一种能与癌细胞壁结合的生物受体,但其缺点是你要先知道相应受体是什么。一个美国研究小组开发出一种快速、灵敏的探测方法,能从微观水平识别出活组织内各种细胞类型,几分钟内就能区分出癌转移组织和正常组织。这为快速诊断癌症提供了一种比较通用的方法,并能减小活体检查的入侵性。
可溶解的超薄电子器件助伤口快速愈合
可溶解的电子器件不仅具有环保价值,还有医学价值。《科学》杂志近日刊文表明,一种名为纳米薄膜的超薄硅板,能够在数天内融化。溶解的速度是由桑蚕丝控制的,研究人员通过改变桑蚕丝的结晶方式来改变它的特性,从而控制电子器件的持久时间。这种名为“瞬态电子设备”领域的技术已经被用于加热伤口来避免伤口被细菌感染。
利用碳纳米管获得最小全息像素
全息影像技术主要指利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像,这种技术曾展现在许多描述未来生活的科幻电影中。英国剑桥大学的研究人员利用只有头发丝七百分之一粗细的碳纳米管传导和散射光线,形成迄今最小的全息像素,从而获取高清晰度的全息影像,且像素越小,清晰度就越高,这一技术未来有望提升全息图像的视觉感受。
目前最有效的热电材料问世
美国西北大学和密歇根州立大学基于常用的半导体碲化铅,合作开发出一种稳定的环保型热电材料,热电品质因数(ZT)创下世界纪录,达到2.2,可将15%至20%的废(余)热转换成电力。这是迄今报告的最高效率。与此相比,“好奇”号火星探测器采用的碲化铅热电材料的热电品质因数为1,效率只有这种新材料的一半。
变异蛋白在血细胞中逐渐积累引发亨廷顿病
亨廷顿病是一种致命的遗传神经疾病,有发展成痴呆最后致死的可能性。而英国科学家利用新的检测技术证明,导致亨廷顿病的有害蛋白是逐渐在血液细胞中积累起来的。他们对这些有害细胞是如何损害人的大脑进行了详细阐述。这一新发现不仅有助于监测亨廷顿病的进展情况,也有助于开发抑制有害蛋白的新药。
人类首次测量超级黑洞半径
黑洞作为宇宙中最神秘的天体之一在于其拥有强大的引力场,哪怕是光也无法逃脱。日前,由麻省理工学院海斯塔克天文台研究人员领导的国际科学家小组首次测量了遥远星系中央区域黑洞的半径。他们通过“事件视界望远镜”观测到黑洞边缘附近发出的光线,即在物质彻底落入黑洞之前可以抵达的最远事件视界边缘来测量黑洞半径,且发现一个质量达到太阳质量的60亿倍超大质量黑洞。
【关键词】 丙泊酚; 瑞芬太尼; 镇痛; 血流动力学; 腹腔镜胆囊切除术
doi:10.14033/ki.cfmr.2017.6.008 文献标识码 B 文章编号 1674-6805(2017)06-0014-02
腹腔镜胆囊切除术(LC)是胆道外科的常用手术,自腹腔镜胆囊切除术在各大医院开展以来,已经有逐步取代传统手术的趋势,现已受到广大外科医师和患者青睐。但研究发现,实施LC过程中,麻醉方式的选择也影响着手术效果,在LC围术期,要求麻醉速度快、镇静效果好、术后苏醒快。瑞芬太尼是一种由盐酸瑞芬太尼构成的μ型阿片受体激动剂,注入人体1 min后快速达到血脑平衡,麻醉起效快,停药后患者会在短时间内苏醒[1]。而丙泊酚是一种新型的静脉,能够确保血药浓度处于稳定状态,且不会在体内残留,具有半衰期短、起效快的优点[2]。本文旨在探讨二者联合用药在LC中的镇痛效果,分析对血流动力学的影响及安全性,情况如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
采用随机抽签法从笔者所在医院2015年1月-2016年1月实施腹腔镜胆囊切除术的患者中选取102例作为观察对象。其中男55例,女47例,年龄24.0~65.6岁,平均(44.8±3.5)岁;病理类型:结石性胆囊炎54例,胆囊息肉40例,其他8例;参照美国麻醉医师协会(ASA)麻醉前根据患者体质状况对手术危险性进行分级:Ⅰ级46例,Ⅱ级56例;排除术中失血过多、意识障碍者,征得患者及家属同意,签署知情同意书,按使用不同物进行分组,每组51例,两组患者基线资料比较差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
1.2 治疗方法
术前麻醉诱导:两组患者术前30 min肌注0.5 mg阿托品及0.1 g苯巴比妥钠,采用0.05 mg/kg咪唑安定、0.2~0.25 mg/kg依托咪酯、0.6 mg/kg罗库溴铵、4 ?g/mg芬太尼实施静脉快速麻醉诱导,随后给予气管插管。
观察组:本组患者采用瑞芬太尼复合丙泊酚实施全凭静脉麻醉,用药剂量:0.2 ?g/(kg・min)瑞芬太尼,给药方式:静脉注射;6 mg/(kg・h)丙泊酚,给药方式:微量泵入。
对照组:本组患者采用芬太尼复合丙泊酚维持麻醉,用药剂量:0.05 ?g/(kg・min)芬太尼丙泊酚,给药方式:静脉注射。
两组患者均采用维库溴铵维持肌松,手术结束前5 min停止用。
1.3 评价标准
镇痛评分:0~4分,0分表示患者完全清醒,1分表示患者可在正常音量下被唤醒,2分表示患者需要大声呼唤才能唤醒,3分表示需要拍打患者肢体才可以被唤醒,4分表示患者难以唤醒,在强烈疼痛刺激下有反应。记录患者HR、SBP、DBP及不良反应,如呕吐、恶心、尿潴留、躁动以及瘙痒发生情况。
1.4 统计学处理
将本组研究所得数据完整收集,建立数据库,通过专业的统计学软件SPSS 19.0对数据进行处理及分析,计量资料用(x±s)表示,比较用t检验,计数资料以率(%)表示,比较用字2检验,P
2 结果
2.1 镇痛评分
对比两组患者术后不同阶段镇痛评分,观察组均低于对照组,差异具有统计学意义(P
2.2 血流动力学
麻醉前,两组患者的HR、SBP以及DBP比较,差异无统计学意义(P>0.05),在其余时间段,观察组的HR、SBP、DBP水平均低于对照组,差异均有统计学意义(P
2.3 不良反应
对比两组患者不良反应发生率,观察组7.84%,明显低于对照组的23.53%,差异具有统计学意义(P
3 讨论
LC是用于治疗胆管类疾病的常用术式,由于该术式具有手术切口小、出血量少、恢复快以及并发症少而备受临床医师及患者青睐,手术过程中需要进行全身麻醉,而麻醉效果也是决定手术效果的重要因素[3-4]。在手术过程中,需要建立CO2气腹,建立气腹势必就是影响患者呼吸及心血管系统,当CO2压力升高,就会导致心率加快,血压升高,血流动力学也会发生紊乱[5]。因此,选择一种有效的麻醉方式,就可有效避免以上问题发生。
瑞芬太尼是临床常用于全身麻醉的药物,具有不良反应小,安全性高的优点。该药物对μ受体的结合力较高,受其结构影响,进入人体后,在1 min内就会达到血-脑平衡,因此见效快,但半衰期较短,通常在4 min后就会被迅速代谢[6]。而丙泊酚为新型的静脉麻醉剂,与瑞芬太尼一样,具有起效快、半衰期短的优点,维持麻醉需要静脉持续给药,受静注时间长短影响,患者清醒时间也不同[7]。芬太尼也是临床常用的物,该药物主要通过肝和肾代谢,对于肝肾功能不全者,易在患者体内沉积,从而引起呼吸抑制情况发生[8]。而瑞芬太尼则不受肝肾功能影响,具有较好的可控性。
本文结果提示,观察组在术后各阶段的镇痛评分均低于对照组,说明瑞芬太尼复合丙泊酚的镇痛效果较芬太尼复合丙泊酚更强;而分析血流动力学变化情况,结果提示,观察组围术期的血流动力学指标更平稳,可能与瑞芬太尼具有较强的稳定性麻醉效果有关。比较两组患者不良反应发生率,结果表明,观察组恶心呕吐、瘙痒、尿潴留以及躁动等不良反应发生率明显低于对照组,说明瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉具有较高的安全性,综合效果均优于对照组。
综上,采用瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉在腹腔镜胆囊切除术中可取得满意的镇痛效果,稳定血流动力学各项指标,不良反应小,安全性高,可在临床大力推广和使用。
参考文献
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如今,不单单是科技巨头,各种各样的公司都在积极进行并购,还把投资初创公司作为“研发外包”的一种形式,希望以此获得技术优势。这是各个行业为了开发技术产品和服务而作出的努力之一。
与此同时,亚马逊的身影似乎出现在每一个行业,从云计算,到百货零售(它收购了全食超市),这使所有CEO都提心吊胆。
随着政府加强对跨境活动和社会影响的监管,技术也日益受到政府的重视。虽然科技巨头面临着种种阻力,但美国的新税法或许将让科技公司获得又一个延伸触角的机会。
研究机构CBInsights的分析师回顾了一年来的研究,找出了他们认为将在2018年重塑科技行业的趋势。从新型租车,到大型科技公司的地产野心,再到跨境并购,以下是值得关注的科技业15个趋势。
1)订用式的汽车租赁
只要支付月费,就可以把车开走,想开多久都行。月费常常包含保险和养护费用。有了这种方式,你不必购买汽车(这种商品从你购买的那一刻起就开始贬值),也不用签订复杂的租赁合约。
汽车公司和初创企业正在鼓励人们将这种模式作为新的汽车拥有方式。这样可以应对Uber和Lyft的威胁。
成立于2017年9月的初创公司Fair资金雄厚,已经融资10亿多美元,投资者包括宝马公司旗下风投部门Penske Automotive Group以及Sherpa Capital。该公司拥有明星般的领导团队:创始人斯科特·佩特尔(Scott Paintor)曾创建了已上市的购车平台TrueCar,佐治·鲍尔(Georg Bauer)曾担任特斯拉、宝马和奔驰的财务主管。
当你想换一辆车开的时候,Fair能让你有一番新的体验。他们使换车变得相对容易,不会造成什么麻烦。
大型汽车制造商也开始尝试这种新颖的模式。在2017年11月举行的洛杉矶车展上,沃尔沃和林肯宣布推出租车服务。保时捷也推出了自己的租赁服务,服务内容涵盖了慷慨的保险条款、道路救援、全车清洗,以及负责清洁和交付汽车的私人礼宾员。
但覆盖面是个问题。例如,保时捷只在亚特兰大提供上述服务,Fair只面向加州用户,而沃尔沃的服务只有XC 40这一种车型。
很多消费者并不在乎是否真正拥有一辆车,他们只想使用汽车,把麻烦的事留给其他人处理。于是,新型租赁服务应运而生。沃尔沃将在2018年交付第一批此类汽车,Fair已经与100家汽车经销商建立了正式合作关系。这种商业模式能否取得成功,2018年将是关键的一年。
2)全球AI芯片主导权争夺战愈演愈烈
人工智能(AI)应用出现爆炸式增长,包括出于安保目的识别视频中的人脸,以及通过医学影像发现疾病。但这些应用将在什么芯片上运行?
中国和美国对这个市场展开了争夺。得到政府支持的中国初创企业、美国科技巨头和芯片制造商都想成为下一个英伟达(NVIDIA)。目前,英伟达在AI芯片市场上处于主导地位。
2017年7月,中国政府宣布,力争到2020年时,人工智能总体技术和应用与世界先进水平同步,到2030年时,人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平。中国政府牵头了一个项目,目标是打造一种性能和能效比英伟达图形处理器(GPU)高20倍的芯片。
中国公司寒武纪正在开发专为深度学习打造的芯片,誓言要在未来三年里占领10亿智能终端。
屡屡提到英伟达,是有原因的。1999年,这家公司GPU时,他们的主要目标是游戏产业。然而,随着AI应用的崛起,GPU也表现出了运行处理器密集型AI算法的潜力。
目前,英伟达的芯片主导着科技行业,无论是AI初创企业,还是百度、谷歌等大公司,都依赖于英伟达GPU。英特尔的芯片虽然在其他领域占据主导,但在人工智能方面并不突出,不得不扮演追赶者的角色。
英特尔已斥资167亿美元,收购了可编程芯片制造商Altera。后者的芯片可以加快AI任务的处理速度。
英特尔还把Saffron、Nervana、Movidius和Mobileye等AI初创公司收入囊中。2017年10月,英特尔了旨在与AI应用密切配合的“神经网络处理器”系列芯片,技术便来自于该公司收购的Nervana。此外,英特尔还与Facebook合作开发AI芯片。
科技行业的巨头们也加入了GPU竞赛。谷歌了整合其TensorFlow开源软件库的张量处理器(TPU),目前已推出第二代。作为一项战略举措,谷歌允许人们在英特尔Skylake和英伟达Volta等其他芯片或GPU上开发模型,然后转移到谷歌的TPU上。
苹果近日了首款针对机器学习进行优化的A11 Bionic芯片,它采用苹果设计的GPU内核,能加强新款iPhone的增强现实和面部识别能力。
这个领域也涌现了很多新星,包括Knuedge、Graphcore和Mythic。其中一些公司的员工曾效力于竞争对手的项目,比如谷歌的TPU和百度的深度学习研究院。考虑到AI产业正在进行整合,如果这些公司最终成为科技巨头的并购对象,倒也不会令人感到意外。
3)大规模同步在线社群(MSOC)的兴起
视频直播已经大行其道,但欠缺互动性,除非你把Facebook的Reaction表情图标也算在内。
不过,小知识问答游戏HQTrivia的走红很好地说明了2018年的一个趋势。这款问答游戏每天在iOS平台上直播两次,分别在早上和下午。参与者必须同时登录,快速回答问题,冠军可获得现金奖励。
HQ Trivia目前只面向苹果用户,安卓版将在2018年上线。尽管如此,在2017年12月的前几周,每一期HQ Trivia游戏都有20多万人参与。这个数字也许不算太多——截至2017年1月,Facebook仅在美国就拥有2.14亿用户——但HQTrivia真正厉害的地方在于,它是同步性的。在上班途中,在早餐和午休期间,许许多多的陌生人同时登录这些APP,以实时的方式,共同体验。
一段时间以来,我们一直在朝这个时刻努力,作出了很多类似的尝试。Omegle和Chatroulette等免费视频网站允许人们和陌生人进行一对一的实时视频聊天,几年前曾颇受欢迎。
虽然这些网站很快失宠,但后来又有其他公司尝试了这个想法。推出视频群聊应用HouseParty的Life on Air公司通过Meerkat,把个人视频直播引向大众。虽然该公司很快关停了Meerkat,但Twitter Periscope和Facebook Live接踵而至。现在,Facebook又推出了模仿House Party的Bonfire,可以让用户与多名好友同时进行视频聊天。
HQ Trivia的成功再次印证了这个新想法的可行性。它不但可以让你用化名与陌生人合作,参与者还能获得现金奖励,这也许是其最大的吸引力。不过,HQ Trivia已经有了竞争对手。
视频应用Stream的开发者推出了Q,它于2017年12月上线。Q类似于HQ Trivia,也是让用户以竞争的方式回答问题,并赢取现金奖励。在印度,一款叫做Showtime的应用也复制了相同的概念。
HQ Trivia证明,市场上存在着与众多陌生人共享同步在线体验的需求。预计2018年将出现更多的同类产品。
4)新税法将让科技巨头更加强大
根据新税法,美国公司回流国内的海外利润可以享受15.5%的优惠税率。
对苹果、甲骨文、微软、谷歌母公司Alphabet等现金充裕的科技公司来说,新税法将使它们可以从海外拿回大量资金。
企业会用这笔钱来做什么?它们的选择包括股票回购、并购、重新投资于资本支出、投资初创公司,等等。对于在2017年已经风生水起的科技行业来说,这或许将成为一针兴奋剂。
其中,苹果的海外资金尤其之多。该公司未被美国政府征税的海外利润高达2520亿美元。
5)跨境并购与合作受到严格审查
在并购领域,并非一切美好。虽然科技行业常常表现得它好像没有国界一样,但其日益突出的地位正在改变这一点。仅在过去一年,美国政府就叫停了两笔跨国交易,它们都牵涉到半导体公司和中国。
最近一笔此类交易是被美国总统特朗普叫停的,他阻止了中国投资者对莱迪思半导体公司(Lattice Semiconductor Corporation)的收购。白宫在一份声明中列举了一些原因,包括:投资者有中国政府背景,交易涉及知识产权和技术的转让,以及这些技术曾被美国军方使用。
在2017年7月,我们看到地缘政治的紧张局势是如何影响全球跨境交易的,不管是不是在科技行业,都是如此。
印度政府叫停了上海复星医药集团以13亿美元收购该国格兰德制药公司(Gland Pharma)控股权的交易。
2017年9月,复星医药再度提出一个稍低的报价(11亿美元),并将拟收购的股权比例从86%下调至74%。这个特定的比例具有战略意图:在印度制药行业,所收购股权比例超过74%的交易是需要接受审查的。目前,这笔交易正在推进当中。
这股地缘政治寒潮可能蔓延至其他领域,其中就包括医疗保健数据。
由于中国和美国都在寻求提升个性化医疗的水平,它们将需要大量多样化的隐性与显性数据集。虽然这催生了对更多跨境交易的需求,但美国政府已经表达了这样一种担忧,认为基因组数据应该得到更严格的控制。举例来说,如果这些数据落入坏人手中,可以想见,它们也许会被用来制造更加危险的生物武器。
另一个受影响的领域是网络安全。2017年9月,美国国土安全部颁布了针对俄罗斯网络安全公司卡巴斯基实验室(Kaspersky Lab)的禁令。该禁令要求美国政府机构卸载卡巴斯基的所有软件,包括其广受欢迎的杀毒软件。这项举措的背景是,美国人越来越担心俄罗斯有能力将Facebook作为武器,用来影响美国大选。虽然卡巴斯基事件尚不明朗,但它表明,当科技遇上地缘政治,事情将变得何等变幻莫测。
6)你的网络安全,由自己说了算
从Equifax到Uber再到雅虎,2017年的重大黑客攻击事件已经表明,企业无法保护自己用户的数据。一旦用户数据遭到泄漏,几乎不可能进行追踪,从而为各种形式的网络攻击留下了隐患。
需要得到保护的不仅仅是那些高净值人士。每天,当我们登录Facebook账户或是使用谷歌凭证登录第三方网站时,我们都暴露在巨大的风险之下,个人身份信息岌岌可危。
我们开始看到一种有趣的思维模式出现:网络安全,由你自己说了算。
一个特别容易受到攻击的对象就是个人移动设备。有这样一类公司正在出现,它们专门保护这些设备免受危险应用程序和不良举动的袭扰。例如,已融资2,330万美元的Appthority运营着一个基于云计算的平台,可以依据危险行为的等级,对移动应用程序进行评级,那些行为可能导致恶意软件入侵以及知识产权遭到泄漏。用户可以把Appthority安装到手机上,在安装或打开应用程序之前,对其进行扫描。
另一个容易遭到攻击的地方与下载无关:用户使用的浏览器。
有公司正在开发一种特殊的浏览器,让用户能够从一开始就阻止个人信息泄漏。
Brave是一款开源的网页浏览器,其开发者是Mozilla项目联合创始人、JavaScript发明者布兰登·艾克(Brendan Eich)。该浏览器可以阻止网站追踪器、屏蔽侵入式广告。Brave称,个人用户向广告商分享的数据越少,他们在网上享有的隐私就越多。
这种重视个人的趋势也延伸到了企业。它们最薄弱的环节现在被普遍称为“单一员工”。企业正通过培训项目对此做出回应。每年10月,Facebook都会举行名为“Hacktober”的活动,期间,员工将经历网络钓鱼、垃圾邮件等一系列攻击,胜出者将获得奖品。
Zimperium则更进了一步。它可以对企业员工在手机上的行为进行分析,以此帮助企业抵御来自Wi-Fi、蜂窝网络以及主机的威胁。Zimperium已经融资6,030万美元,投资者包括三星创投(Samsung Ventures)和软银集团(SoftBank Group)。
此外,网络保险公司也在加倍押注,把重点放在个人身上。
2017年4月,保险公司AIG开始向那些易受到网络攻击或是曾受到网络敲诈的个人,提供名为“Family CyberEdge”的服务,保障内容包括数据恢复和声誉管理。
对网络安全领域来说,新的口号很简单:改变从你开始。
7)按秒计费的云计算
几个月前,亚马逊为其AWS部门的数项重要服务引入了按秒计费模式。这意味着,AWS用户能够以更低的价格使用特定的工具。
此举在云计算行业掀起了波澜。谷歌迅速仿效,为更多的云计算服务引入了相同的模式。最近,更多专业化的公司——比如提供云端数据仓储服务的初创公司Snowflake Computing——也推出了同样的举措。
这为更广泛的趋势开创了先例:云计算公司开始尝试把自己的产品提供给那些无力支付高昂费用的用户,比如小型企业和个体经营者。
为什么这很重要?
理解云计算的一种方式是,把它当成一种计算能力,或是一种数据存储方式,或是一种可基于用户需求进行伸展和收缩的处理流程(例如,来应对用户数量的激增)。我们最强大的计算工具,其访问权正在实现大众化和微量化,按秒计费正是这一点的最新体现。
想象一下,你能以按秒付费的方式,去访问那些强大的深度学习模型,或是大规模数据集,或是量子计算能力(量子计算机是基于量子物理学开发的超级计算机,其性能远超传统的超级计算机),那会是一幅怎样情景。
对小企业来说,利用这些工具哪怕只有几分钟时间,也能开启充满无限可能的全新天地。
在2018年的云计算领域,我们将会看到先进工具的访问权变得更加广泛、更为灵活。
8)健身的未来不是健身房
健身正变得越来越技术化和大众化。得益于一些重要的趋势,健身不再局限于健身房。
首先是联网设备。一个突出的例子是得到大量融资的Peloton。到目前为止,这家公司已累计融资4.527亿美元,投资者众多,包括KPCB、康卡斯特(Comcast)和富达投资(Fidelity Investments)。该公司打造了带健身追踪器的联网单车,这些单车配备的平板电脑能在线收看健身课程视频。
因此,Peloton也涉足第二个趋势:直播。几家初创公司正在以这个趋势为基础打造业务。一是马里兰州的BurnAlong,该公司可以让用户向朋友或健身教练直播他们的健身过程。另一家是纽约的Forte,该公司可以让用户在设备上直接播放精品健身房的直播课程,并使这款APP和用户的智能手表同步。
其他很多健身公司也迅速投身直播趋势。著名的健身房会员公司ClassPass不仅可以让你报名参加多个健身房的课程,还推出了月费15美元的直播服务。使用该服务的客户能在家里播放ClassPass任何一期的健身课程。Aaptiv有所不同。该公司认为健身时不太方便看视频,所以他们把课程的音频片段放在其APP上。
第三个趋势是旅行和健身的日益融合。去年,美国健身公司Equinox(经营着室内单车健身房SoulCycle等多个品牌)开办了一家健身品牌酒店,并以“旅行期间保持体型”作为营销噱头。
反过来,酒店将更多的健身元素整合进自己的服务中。威斯汀酒店及度假村(WestinHotels & Resorts)提供New Balance全套健身服和运动鞋的租赁服务,价格为5美元。这两个品牌还在酒店周围合作修建了几公里长的跑道。
2017年4月,威斯汀同Peloton合作,让酒店顾客可以使用特定客房里的Peloton单车,或者进入某些酒店的健身房。即便是更难以复制的健身元素也被数字化。加州Handstand公司可以让用户按需预约私人教练,以每节课1小时进行收费。
9)吞下一颗智能药丸,实现更好的诊断和治疗
2017年11月,美国食品药物管理局(FDA)批准了第一种智能药丸。
这种药丸叫做Abilify MyCite,本质上就是现有精神分裂和双相障碍药物Abilify(日本大冢制药株式会社研制)的传感器版,由大冢制药和加州数字药物公司Proteus合作开发。这种药丸利用传感器来追踪患者是否按时按量用药。
患者在服用Abilify MyCite药丸后,它会发出信号,然后信号被皮肤贴片接收并转换成数据。在获得许可的情况下,数据要么传送到患者的手机APP,要么直接发给医生和其他护理人员。
虽然Proteus已经获准销售数字药丸和皮肤贴片,但这是FDA首次批准一款使用其技术的药物。Abilify是美国的畅销药之一,年销售额一度达到70亿美元。
其他智能药丸,也就是那些带有摄像头的药丸,近期已经在其他国家展开测试。
10)养狗,也能如此高科技
2015年,三星梦幻狗屋(SamsungDream Doghouse),其中配备自动喂食器、三星平板电脑、以人造草皮为履带的跑步机,外加一个水疗池。当时,三星电子英国/爱尔兰区总裁表示,这款狗屋最适合“未来那些挑剔的狗狗们”。
等待“未来那些挑剔的狗狗”(及其主人们)的,当然不止这一种科技产品。
由众筹平台KickStarter提供资金的ZenCrate便是另一款“智能”狗屋。它可以在特定时间播放音乐,安抚狗狗情绪,此外,还内置感应型风扇,并覆盖Wi-Fi,用于数据收集与传输。就连狗屋里配备的垫子都是记忆海绵。
香港特斯拉科技公司(Tesla Technology)在此基础上更进一步。它有两款产品:T-Pai和Dog PC。T-Pai是一款双层巴士型狗屋,配备自动冲水马桶、自动喂食器、恒温系统以及游戏。
Dog PC是一台迷你计算机,带一面小屏幕、高清摄像头、扬声器和食盒。它旨在解决狗狗的分离焦虑,通过应用程序,缓解狗狗担心、害怕、焦虑和无聊等负面情绪。它甚至带有学习模式,提供相应的教学节目。狗狗可以用爪子使用PC。
克罗地亚的Canelio将训练狗狗做成了手机游戏。它通过联网的响片训练器,向应用程序发送反馈,从而协助主人教会狗狗特定的行为方式。
在健康方面,各种可穿戴设备可追踪狗狗的心率、呼吸和锻炼模式,供主人判断狗狗的身体状况。FitBark有一款70美元的狗狗监视器,提取从睡眠到日常起居的一切数据。该公司称,这些数据可被用来帮助兽医。
Pipat的宠物监视器售价约62美元,它还能计算狗狗消耗的卡路里,以帮助制定喂食时间表。
有些初创企业还能提供更特别的服务。要是不确定狗狗的家世,Embark可以帮忙。它已经融资650万美元,有点像人类基因组分析公司23andMe。Embark通过收集狗狗口腔上皮的细胞样本并分析,得出狗狗的谱系、血统起源地,以及罹患遗传性疾病的概率。Embark的工具箱定价199美元,可邮寄到家。
2012年至今,“pet tech”(宠物科技)一词的搜索量变化情况。
11)压力之下,实体零售侵入新领域
购物潮流正在转移,很大一部分已经搬到线上。在下一个迭代版本中,实体零售将去中心化,从传统商店或商场进军新的利基市场。在共享办公空间、Uber、限时展售的无人商店和自动售货机中,新的零售概念即将涌现。
也许,你甚至还能从自己家中或小区内的小型门店购买商品。
听上去有些陌生?沃尔玛称之为“驻家电子商务”。2017年11月,沃尔玛申请了一项专利,专利设想了一种端到端系统,它将支持并运营设在人们家中(最有可能是在公寓楼内)的无人店面。
按照专利中的描述,“无人驾驶交通工具”(可能是无人机)将把商品送到特定的“存货装载端”。
购买行为由传感器追踪。传感器可以检测到商品被取走,并向取走商品的顾客收款。
与之类似,Bodega也试图构建一款无人看管的自动售货亭。这种智能售货亭将装满商品,置于建筑内或共享工作空间内。其摄像头可识别顾客身份。顾客输入pin码后,可选择想要的商品,离开时,会被收取相应款项。
在世界上其他地区,这个概念已十分流行。例如,日本的Acure运营着一种售货机,它内置二维码读码器,用户手机上若装有Acure应用程序,就可以扫码购物。
中国公司缤果盒子(BingoBox)允许顾客用手机扫二维码付款。它并非完全无人运营——每天都要人工装货,还设有客服——但传感器可以感知到商品离店。作为阿里巴巴的竞争对手,京东也涉足了这一领域。2017年12月,该公司宣布与中国海外发展有限公司合作,在中国各地开发自动商店和自动售药机。
12)全息投影日益常见
在《星球大战》中,莉亚公主首次以频频闪烁的全息投影形式出现在卢克面前,自此,全息投影就在我们的未来畅想中扮演着重要角色。但在日常生活中,全息投影的普及却涉及诸多问题。
全息投影该如何观看——是借助设备还是单凭肉眼?投射到什么表面上?实际用途有哪些?
增强现实(AR)正为全息投影创造出切实的用途,并解决了实际运用中的一些问题。
其中一个可能的应用对象就是手机,苹果公司已开始探索这一领域。
2012年,苹果申请了全息投影专利(如下图所示)。在专利中,它详细描述了这样一种系统:可以将图像投射到半空中,无需任何头戴设备就能看见。这种增强现实形式省去了笨重的头戴设备或眼镜。从近期传闻来看,这一专利说不定会被应用到苹果的下一次用户界面升级中。
作为苹果最新的操作系统,iOS 11包含了ARKit框架,让开发者得以围绕iPhone和iPad,创建增强现实应用程序。
通过利用这一框架,美国加州的8i公司开发了一种技术,可将视频中的人像转化为全息投影。2017年10月,该公司的“Holowith ARKit”在iOS应用商店。
这款应用并不能投影全息影像,而是当你用iPad或iPhone拍摄某个场景时,它能让一个全息投影的人像出现在画面中。
探索AR和全息投影的还有混合现实设备制造商。Magic Leap是该领域的巨头,它已从华纳兄弟娱乐公司、摩根士丹利和阿里巴巴等投资方那里,融资近20亿美元,并计划在2018年产品。
另一家公司是融资800万美元的初创企业Lightform,该公司正在打造一台计算机,可将全息影像投射至任意表面。LookingGlass公司已经打造出一款可以投影并观看全息影像的设备。
与此同时,随着科技的不断创新,显示全息影像并与之互动的方式层出不穷,各种应用程序的类型也在不断拓展。Zebra Imaging创建了一款全息影像可视化工具,帮助训练军队与情报人员。该公司还有3D全息投影地图,用于协调救灾工作。
苏格兰的Holoxica以医用扫描图像为基础,创建3D全色彩全息图,用于教学和培训。
目前为止,全息投影最广为人知的应用形式,也许是图派克·夏库尔和迈克尔·杰克逊等已故明星以全息影像的形式,在演唱会上登台亮相,重现往日风采。
13)3D打印从新鲜事物成为不可或缺的工业工具
3D打印工业品的梦想刚刚起飞时,它有一个远大的目标:通过就地打印所需物件,取代冗长而笨拙的供应链。如此一来,它可以降低用工成本,避免人为过失,减少浪费,并免去燃油等运输成本。
得益于大型零售商和设备生产商的采用,这个梦想正在一步步实现。
一个典型的例子就是阿迪达斯。它与3D打印公司Carbon合作,于2017年4月“Futuredraft 4D”鞋。该公司正通过Carbon的打印机,用一种感光聚合物树脂来打印鞋子。据报道,当前,打印一个鞋底一般需要一个半小时,Carbon将这一时间缩短到了20分钟。
Carbon已经融资3.75亿美元,是最早推出超快速3D打印机的企业之一。
2017年5月,它推出了一项名为SpeedCell的新服务,称其容量和打印区大小是原先M1打印机的两倍。这样,人们就可以打印更大的物体了。这款打印机名为M2,其设计也旨在与机器人实现密切合作。
通用电气(GE)也许是该市场中最大的老牌企业了,它创办了一个专门的3D打印机构GE Additive。2017年11月,GE揭晓了世界上最大的3D金属打印机,可打印直径达1米的物体。
GE Additive已经在打印燃油喷嘴,用于其LEAP飞机发动机,最终供应给空客和波音的单通道喷气式飞机。
另外,GE也在生产AdvancedTurboprop发动机,这是第一个在大型部件生产中用到“增材制造法”(其中包含3D打印)的商用飞机发动机。
材料领域的创新也在加速这一过程。
以金属打印为例,马萨诸塞州的Desktop Metal称,其3D金属打印机是迄今为止市场上最为高效的。
理想的趋势是物流公司与生产商合作,使3D打印进一步迈入主流。这方面,物流企业UPS一马当先,了一个按需式3D打印机网络,并与软件公司SAP展开合作。两家公司还决定开放该网络,吸引更多的外部协作,这也许为未来定下了基调。
14)技术改善老年护理
老年人往往要受到配偶去世、子女居住地很远,或者行动不便而与外界隔绝等问题困扰。越来越强烈的孤独感会导致抑郁和其他不良的心理和生理健康状态。技术正在通过大量的新产品和服务来改善老年人的生活质量。很多公司已经推出了伴侣机器人。孩之宝(Hasbro)的欢乐伴侣宠物(Joy For All Companion Pets)是一种栩栩如生的机器宠物,拥有高度仿真的毛皮,能发出“宠物一样的叫声”。
日本的PARO更进一步。这款覆盖着长毛绒的机器海豹能记住声音,对抚摸、光线、声音和温度作出响应,被阳光照射时还能立起来。不过它的售价也要高于其他一些机器宠物,价格在5000美元左右。
机器人也能作为家庭保健助手。荷兰Tinybots公司开发了联网机器人Tessa,能与日程和提醒软件同步。它可以告诉老年人下次预约、服药和其他事项的时间。
不过,虽然这些机器人能提供情感和有用的提醒,但它们无法理解行为上的异常:某人多久才吃饭或者上厕所?那种行为变化意味着什么?
这就是监控技术的用武之地。Sensara安装一套智能传感器,用来记录和分析老年人的日常生活,帮助他们和护理人员改善他们的生活方式和健康状况。Alarm.com推出了一个采用类似系统的健康服务,能报告各种生活细节,比如上厕所的频率。这些传感器能安装在任何地方,不管是椅子下面还是厨房里。
2017年10月,美国电子产品商店百思买(Best Buy)推出了Assured Living服务,此举显然是为了迎合顾客的需求。很多顾客进入百思买商店,寻找能够帮助他们追踪年迈父母生活情况的产品。顾客可以购买无合约监控服务,使用在线仪表板或者手机APP来追踪数据,每天费用为1至2美元。系统掌握了个人的日常生活习惯后,就能把反常情况通知护理人员。
就连吃药也被自动化。一个解决方案是PillDrill,这款设备能提醒你何时用药,用药后你摇晃一下装药的盒子,就会发出药已经服用的通知。其他智能设备包括按时储存、分发和管理药物的HERO。与它连接的手机APP可以在服药后发送通知。
一些公司还帮助寻找合适的家庭护理人员。加州Honor Technology公司根据老人的情况筛选合适的护理人员,亲属可以通过监控系统知道护理人员的活动和他们在家里花费的时间。该公司到目前为止累计募集投资6210万美元,投资者包括安德森-霍洛维茨基金(Andreessen Horowitz)。
15)科技巨头化身房地产开发商
现在,那些最好的科技公司在招聘时,也许会向员工提供住房,以此吸引人才。究其原因,除了“工作就是生活,生活就是工作”的理念之外,这种趋势还有更深层次的原因。科技企业大量招人,人们纷纷前往异地就业,房价疯涨,就连科技企业自己的基层雇员都租不起房子了。
这不仅限于旧金山这样的地方。越来越多的人不会在同一个地方住很久,很多地方都难以吸引年轻的新住户。考虑到受雇人口数量与房源数量之间的失衡,在一定程度上,大型科技公司正在加剧住房危机。而作为响应,它们自己动手,建起了住宅。
2017年7月,谷歌斥资约3000万美元,为员工买下300所预制房屋,计划把它们落户到山景城。
同样是2017年7月,Facebook也披露,它计划在加州门洛帕克的一大片土地上建立企业园区。这片土地就在Facebook总部对面,将配有约1500个房间。这个“混合用途村落”将配备交通和杂货店、药店等设施。虽然,这些住房主要为Facebook员工准备,但也有一部分会向社区开放。有些房子的租金将低于市场价。
接下来是Fxguide对于本片中一系列精选场景的深度专题报道,看看《普罗米修斯》片中艺术家们在全权负责全片的视觉特效总监Richard Stammers的监督下所重新创造的外星人那生动而壮丽的世界。
皮肤
从外星人攻击到令人不安的医疗舱场景,从Engineer仪式般的自杀到帧帧无比逼真的数字替身, WetaDigital制作了《普罗米修斯》片中一系列的镜头。众多此类场景的关键就是真实的皮肤。为了制作出十分让人信服的人物特写镜头,WetaDigital必须要在他们为影片《阿凡达》所做的成功努力之上更进一步,即要在次表面散射(SSS)算法上更加完善。WetaDigital在制作电影《阿凡达》时开发了一款全局打光软件,这款软件在《阿凡达》之后的每个项目上都以优异的效果为影片做出了贡献,同时也通过这些影片的经验不断地加强和优化自身。
2011年Bradford DeCaussin公司为Weta计算机图形小组制作的图像(不是这部电影中的)。请注意它的内部结构,可以看到由PRman渲染的高度透视型组织的测试框架。
从许多方面来说,Weta Digital在次表面散射方面强有力的实现方式早在多年前的《指环王》的工作中就得到验证了,但是在《阿凡达》中,工作室在这方面的工作已经到达了现有次表面散射技术的极限。所以在电影《普罗米修斯》中,他们开发了一套全新的次表面散射系统并运用其中。
在制作《阿凡达》期间,Weta工作室的SSS实现方式是基于双向散射表面反射率分布函数(BSSRDF)的,考虑到如皮肤、牛奶或者蜡之类的高散射材质的有效拟真,采用了偶极扩散近似值。BSSRDF可以采集光线进入到某一种材质的反应,比如外星人或者人类的皮肤以及光线离开时的多重散射。蒙特卡洛法路径追踪技术可以以非常高的精度被用以模拟半透明物体中的光线散射,但是渲染时间会相对长一些。
镜面反射是让皮肤看起来更加真实的一部分,可以体现出皮肤结构的良好细节。皮肤,与其他SSS目标材质一样,正是因为一系列的吸收跟散射才会使其看起来如此真实。SSS实际上是一个可以表达和解决线性传输理论(一个简单却复杂的问题)的统计学建模精确解的完整数学解析的近似值。一个散射性、吸收性媒介是以它的折射率连同吸收性和散射性粒子的性质与分布为特征的,当然不同波长的光线扩散的方式也不同。
在本文中,所有的问题都归结于一点,那就是当光线进入某种材质时所发生的光线扩散的解决方案(或者可以说是“扩散理论”)。SSS对真人拍摄和Weta工作室的“快速”近似求值来说都是必须的,当然,这种“快速”是相对于用全面精确计算的蒙特卡洛式渲染而成的图像来说的,因为通常这种渲染都需要好几个小时才能完成同一幅测试图像(跟Weta的“快速”求值法相同的),所以,寻求出如上所述的完美解决方案,是非常重要的。
直到最近,大多数SSS算法都采用一种偶极模型。“在《阿凡达》中,Weta就使用了一个偶极模型,”Weta工作室《普罗米修斯》项目的视觉特效总监Martin Hill说。
偶极方式近似于通过整合单一散射中偶极点光源扩散近似值精确解的双向散射表面反射率分布函数,它模拟了真实世界中的多重散射。过去有一段时期,在医学物理领域,这种偶极(双光源)方式可以表现假定的人类皮肤表面上的入射光源分布。单一的偶极方式直到最近之前,都曾被认为是已经足够精确的了。顾名思义,偶极方式包含两个放置在表面附近的点光源,一个在表面下方,一个在上方[基于“镜像法”(Method of Images)算法的近似版本]。任何入射光线随后转变成扩散近似的偶极光源,然后结合起来得到最终的近似散射(出射率),尽管精确的细节很少为影片制作时的灯光艺术家所关注。关键是在追求渲染速度的这一举措上,偶极方式牺牲了精确度。Weta工作室的Eugene d’Eon认为,在满足Weta工作室渲染工作周期的要求下,可以有更加精确的方式。
在《阿凡达》中采用了偶极方式之后,后来在《猩球崛起》中,Weta工作室采用了Eugene d’Eon主持开发的半透明的量子化扩散(QD)模型。“他的成果是基于之前的研究的,而且这种方式比偶极方式能够在表面上呈现出更多的细节,”Hill指出,“你仍然可以实现皮肤透射光的传播和扩散,但是它保持了清晰的轮廓,并且使孔隙层次的细节比我们以前能够做到的更加清晰。”
这对艺术家意味着什么呢?
皮肤上的镜面反射体现了表面的直接特性。它可以赋予皮肤细节,漫射光本质上是已经在皮肤下层经过散射而缺少“细节”的光。事实上,皮肤是一种散射性与表面性特质的复杂组合。“按照惯例,之前我们在《金刚》那部影片的时代所做的事情是,首先建造一个次表面模型,然后或多或少地添加一些常规的朗伯式照射来维持细节,”Hill解释说,“这是一种我们之前一直都在尝试‘仿造’的东西,但是新模型可以以一种更胜一筹的方式让我们不必非要如此。新的方式恰当地在表面包含了细节,从而让我们不必再去反褶积我们的材质贴图来适应皮肤细节。”
上述内容对比的一个完美的例子就是上图中所体现的人类唇部。通过早期模型完成的唇部看起来像是蜡雕,不真实,因为嘴唇的皮肤跟嘴部周围的皮肤相比,有着完全不同的皮肤厚度和特性;脂肪含量和血管数量也不相同,因为比起脸颊和下巴来说,嘴唇对情绪刺激的反应更加不同。而且,嘴唇通常还有高对比度的边缘(锐度很大的阴影边缘),这种效果也会在偶极方式中缺失。
Hill指出,“如果拍摄用来制作某位演员皮肤材质的图像,那么实际上你正在拍摄的就是你所要的‘皮肤’,因为它已经有深入其中的次表面属性了。如果你再次将次表面算法用于这张照片上,就等于将漫反射翻倍了。”
“新模型不但有助于保持皮肤上诸如痣和毛孔之类的良好细节,这些细节为次表面的体现贡献出很大一部分功劳,还有助于长距离的次表面——比如一厘米深——那样的情况下尽管很柔和了,但是还是可以体现出其间全部的范围效果,”Hill补充说,“这是一个连续介质,有一定数量非常致密的细节,以及远离入射点光源处的较少量的细节。”对那些Engineer来说,有一种用于更大用途的需求,就上述现场的实际情况而言,就是在演员身上有一层厚厚的硅胶皮肤。Hill解释道,“我们有一个片中需要使用的硅胶样本。当我们用激光照射它的时候,它竟能散射6~8毫米,是相当远的距离了。如果我们仅仅达到实现那种传输的半透量的话,所发生的就是不管是手掌、鼻梁、眉毛,还是嘴唇,它们仅仅被大量光线穿过,看起来像是蜡。”
因此,Weta为片中所需模型放入的扩展之一便是能够确保他们可以使用将肌肉和组织绑定起来的骨骼模型的内部拦截器,以便可以阻挡光线传播,并且可以在保持半透距离深度的同时又避免光线完全渗透固态内部结构。
为了创造大量真实的静脉活动,Weta拍摄了必要的元素。“我们把硅胶切片,然后将静脉形态雕刻进去,并以心跳动作的频率把油和墨汁混合物泵进硅胶中去,”Hill解释说,“我们随后在其背面打光,然后拍摄下来,再将它用作我们手头大量特效的驱动元件。我们特别留意的事情之一是表皮下的静脉跟建立在表皮上的静脉模型有着非常迥异的特性。还有就是我们要如何处理这两种不同深度的材质,一个是表皮下2cm的静脉,一个是表皮下1cm的静脉。”
全新的QD方式是为影片制作而优化的,因此虽然它更昂贵更复杂,但它较之Weta之前采用的方式在渲染时间上只增加了50%的周期。Weta的团队用了的Pixar工作室的RenderMan (PRMan) 来完善了他们自己的QD BSSRDF(量子化扩散双向散射表面反射率分布函数)。它同时还考虑到实际材质散射特性应用的恒量与实施,可以生成更加精确的剖面图并更快地产生结果,并且还能保持之前偶极方式中经常丢失或者需要后期“伪造”的精致细节。
Engineer
Engineer在影片开场的连续镜头中被以一种生物的身份介绍出场。他是从各方面来说都非常理想化的人类,有着雪白的皮肤和完美的体形。“他印证了我们所发现的,即地球可以有效地将生命播种于其中。”Hill概括道,“正是他喝下的黑色粘稠有机物直接从身体内部摧毁了他。”
从开场镜头开始,整个场景推进着,观众们可以一路细微地观看到分子水平的画面,看到他的DNA被这种转化物质所撕裂。“我们看到DNA重组,并且形成Earth的DNA,如果你愿意,可以快速有效地在地球上创造生命。”他说道。
CG总监Thelvin Cabezas以实际的皮肤特质重建了数字版的Engineer,并且复制了冰岛黛提瀑布的光线。Weta工作室采用了他们自己的FACS系统(面部行为编码系统),所以由Michael Cozens领导的动画组可以明确有力地表达面部,赋予Engineer生命,“并且真正地证明我们可以实现由导演Ridley Scott尝试的非常接近相机风格的照片般真实的数字人类。”Hill说。
导演Ridley Scott起初想要在冰岛的外景拍摄中由演员穿着全套假体道具装进行实拍,在最终镜头中,只有一个Engineer,但是一开始的时候,这个场景里面还有很多其他的Engineer们。“拍摄计划是在这个场景中的几个镜头完全由电脑来制作,”Hill补充道,“因为他皮肤的质量和那天的光线,使得事实上那天他身上并没有太多细节,加之整部电影都是以3D形式拍摄的,我们发现想要将瓦解早期阶段所需特效与演员的动作准确完美地切合,其难度让人难以置信。因此,我们跟Richard Stammers(全片全权视觉特效总监)讨论,提出希望可以将整个人物角色都用电脑来制作。可惜,他的回答却是‘你们难道不能完美整合吗?’。所以,我们只能竭尽全力地去克服困难,最终在材质质量、灯光和动作表现方面,都跟穿着道具戏服的演员所呈现的一切完美地对应上了。”
1.右侧为实拍静脉血管素材。2.用以展现置换贴图而经过处理的实拍素材。3.最终效果,涉及多个过渡性着色器的实际影片元素。
作为开始的入手点,Weta需要能够通过计算机与演员身上的假体道具服完美对应。“通过我们的肌肉和皮肤绑定,”Hill解释道,“通常当我们创造一个完整的全CG人类时,我们会先完成全部的肌肉绑定来控制为这个CG人类所构建的那些各自为阵的肌肉、筋腱、脂肪等等的分层素材。因为我们需要对应的是一个穿着非常厚重的假体道具服下演员的真实表演,我们实际上需要对通常对于肌肉的处理进行与这种情况相适应的调节,同时还需要添加进那个假体道具服所不具备的生命特征。我们想要创造的是不光是一个极度逼真的完整CG人物,还不能独揽大功,因为能看到肌肉燃烧这震撼的一幕,还有穿着硅胶道具服演员的功劳。”
由于Engineer的实拍真人演员穿着一层非常厚的硅胶道具服,因此演员的表演功力几乎体现不出来。“因为导演Ridley Scott想要尽可能多地运用长镜头,所以我们没办法放置跟踪标记,这样就使得我们追踪、匹配演员动作的工作难度增加了很多。这个硅胶外壳和我们人类肌肉组织所应该呈现的畸变不尽相同。”Hill说道。
自我手术
影片中有一个场景是 Elizabeth Shaw得知一个外星物种已经在她体内生长后,决定去医疗舱进行剖腹产。“我们接触到这个场景的前视觉化工作的时候,”Hill回忆说,“我们的下巴都要掉到地上了,我们不能相信摄制组居然想要拍这样的镜头。随后我们给相关的人员打电话核实,‘真的假的?你们居然想要展现这样尺度的画面?’,真的是太难以置信了。这个场景近乎于开膛破肚的场景了。”
对Weta工作室来说,有趣的一点是,扮演Shaw的演员Noomi Rapace曾经为别的影片接受过肚皮舞训练。“她躺在床上能够表演出各种各样的肢体扭曲的动作,所以单单是她的表演,就已经有一系列非常有趣的动作了,”Hill说,“我们在她的腹部几乎摆满动作追踪标记器,因为我们必须要在实体空间内以最大限度来匹配演员的动作和需要添加的特效。我们毕竟没法在立体影片中完美地置入2D特效,所以我们就不得不对演员的腹部进行最高级别的精确动作捕捉与匹配,当然也是全3D的,这样就不需要传统的2D平面图的转制了。”
导演Ridley Scott想给医疗舱的工具赋予临床医学感和机械感。“它们大多具有细长机械臂式的运动,”Hill解释说,“我们参考了工业机械、汽车制造机器人,采用了很多它们的运动方式,尝试让这些机械臂看起来更富有蜘蛛似的杀手般的轻盈与不安感。我们起初一直在处理身体变形方面的特效,但是当手术切口出场的时候,我们就必须制作全CG的手术创口以及随之一同出现的水气和血液。我们尽可能地用更多的实景拍摄的镜头来完成这个场景,而且大部分都是在立体影像上重新投射的实景镜头。我们的确使用了实景镜头底版,但是也进行了大量的调整。”
Neal Scanlan的工作室负责将三叶虫幼虫的数字版装配入这个镜头。这种场景的现场表现力是“非常奇特且深入人心的,表现方式让人难以置信,”有些镜头中,Weta则采用了实拍的“幼体”,其他的就全部用CG替换了,但是在这个场景实拍时还是有不少东西是需要Rapace凭空表演出与之互动的。“我们会恰当地添加一些器官的运动,”Hill补充说,“当这个幼虫还在胎盘中的时候,它是全CG制作的。由胎盘跟幼虫组成的模型内部细节并不清晰,我们希望它能随着被拿出体外的过程变得越来越震撼,这就意味着我们不得不探究大量的散射工作,并且渲染出来,以保证所有的体积光照散射效果完美实现——也就是胎盘中的血液跟黏液。”
Rapace的腹部需要经常被特效处理,她腹部内外的创口快速愈合的特效也都是全CG制作的。“我们特别希望这里能一览无遗地体现出伤口缝合的主要特征,就是非常血腥、暴力,”Hill说,“我们将缝合器的设计略微修改了一些,并且加入了空气钻的元素,所以就会呈现出整个机器都在她(Rapace)身体的上下蹿动,压进她的身体,然后要花上一会儿工夫才能让创口稳定的场景。”
飞向宇宙
David,普罗米修斯上Weyland公司的机器人,独自承担着探查Engineer和发现Orrery内部三维星相图的任务——其实他们所谓的Orrery就是Engineer的宇宙飞船上的控制室。悉尼的Fuel VFX工作室创造了这个星相图——大多数依赖深度影像合成技术——普罗米修斯舰桥上全息模拟沙盘的场景和穹顶下Engineer的全息影像记录,还有Orrery的控制台特效、激光扫描探针(Pups)、Vickers的制服中的全息影像屏幕以及外延设定。
Orrery的星相图,实际上是根据艺术部门的设计和Fuel工作室大量的概念艺术图完成的。“起初关于它如何布局的逻辑是宇宙大爆炸模拟,”Fuel工作室视觉特效总监Paul Butterworth解释说,“我们用流体模拟来解决并标出爆炸冲出的线性流体。之后我们用大爆炸的逻辑性来放置每一个星云和星团。这种逻辑性允许你选取任何一个恒星系统,然后将其爆炸至任何一个你可以观察到的区域。每一个星云都是一个流体模拟通过预置路线并找到合适爆发时机的凝固瞬间。”
电影现场拍摄David(Michael Fassbender饰)的时候是在位于Pinewood摄影棚的007洞穴内景,加上一些临时添加的交互小道具和交互光线。现场是用激光定位过的,以便可以启用后续的延展设定,后面涉及Engineer全息投影的镜头和后面出现的由Weta工作室负责的“太空骑师”座椅。
Fuel工作室将Nuke的深度视频合成工具与自己的工具软件组合,专门用以对付那些复杂的Orrery镜头,以及其他那些经常需要用以校正的周期镜头,因为其中的行星和恒星动画以及气体云模拟并不会被全部渲染。“我们还编写了一大堆软件,这样就可以引用那些在Nuke中正在处理的镜头,同时还能选取那些仅当前需要的东西,或者添加镜头所需素材,”Fuel工作室视频合成总监Sam Cole说。
准备星相图特效的底版是一项工作量非常大的任务,比如移除底版失真还有解决那些3D方面的问题。“如果你的镜头是彻底没有垂直对齐的,”Cole解释说,“那么你就会看到非常细致的星空区域与全部由像素构成的触摸屏上被触碰的像素之间的视差,并且你还会看到可以环视的一层垂直对齐的影像板。你可以按住周围的某一点,但是看到的就会变成合成视差。”
“我们得到了一些制片方发给我们的影像形板,肉眼看起来非常的完美,所有的特征都是同一层面的,”Cole补充说,“但是涉及到摄像机机位的问题,就不那么完美了。所以必须要解决机位跟现存的这些影响的问题,如果你想要科学地在摄像机上呈现什么,你就必须要在完全没有弯曲的画面上进行,然后尽可能地欺骗你的肉眼瞄准比直功能。不过非常幸运的是,我们所处理的这些镜头很大一部分都是在空中的,这就容易了很多。”
带有射向穹顶的红色激光扫描的“pups”的早期镜头也是由Fuel工作室负责的。“最初的探针是在地面上滚动的物体,”Butterworth解释说,“他们那时候并没有射出充满整个空间的激光。后来我们才开始考虑用光线和激光扫描来体现。对我们来说最困难的地方就是追踪它的射线,并且精确地让镜头完美排列出来,放置在立体的平面之中。”
激光射线实现了穹顶隧道中雷达扫描的功用,但是也格外地同时造成了将它们3D化和某些时候需要穿过现场烟雾的两种挑战。“让真实强光冲击镜头给确保所有像素都是水平排列的校准过程造成了难题,”Cole坦言,“我们有个原则是找到强光的最远点,然后建立一个可以简单框架,让卡片式信息可以在光源和观察者之间滑动,这也是做起来最舒服的工作。在3D画面中,这种情况可能就在脑后发生——如果仅仅在屏幕上触碰这些,那就看起来很平淡,真的像卡片一样了。但是在立体的空间中,在任意地方弹出这种信息框,就会很有意思。”
对于烟雾整合,Fuel工作室的艺术家们将现场实景底板与工作室素材库的烟雾元素融合起来,并且用噪点材质来揉合整个镜头。“当你制作一个噪点材质的时候,”Cole说,“你可以非常简单地以3D模式来完成它,并且同样简单地切分它——分别以左右眼视角来切分,然后再装配到你想要的地方,或者一旦镜头把它分割成段儿了,我们就再手动调整一下。”
在普罗米修斯上,pups揭示了全息模拟沙盘上穹顶(起初是金字塔)内部的情况,全息模拟沙盘也是Fuel工作室的作品。“起初的蓝图就是一个小一点桌子上的红色结构的东西,”Butterwoth回忆道,“我们必须要进行概念性测试,我们对我想象中的金字塔以及它的结构和探针飞下揭示整个区域的情况做了全面的性测试。导演非常喜欢,并且他想让它变得更有特色,所以他才把桌子弄得更小,并且将它整体放大,让整个沙盘成为这个场景的中心。他也将我们的测试结果用在演员身上,以获取正确的光影互动。”
普罗米修斯的船员在穹顶之内偶然发现了Engineer的全息影像视频,本质上来说就是点云式再投影的老旧影像。对于这些镜头,Fuel工作室有扮演Engineer的演员的动作捕捉数据,并且使用最终定妆进行实验。“关于Engineer的构思是说那是一种安全记录,”Butterworth说,“如果你可以记录下Engineer忙着他们自己那些事儿的全部动作——以录像带或者3D物体的形式,那么数千年之后这些记录就会变得弱化或者破损了。录影带中半数的像素无法再度正常工作。我们参考了旧电视和其他东西,然后完美地记录下来Engineer的影像,并且使之衰减,就得到了最终的版本。”
通过使用隧道雷达,Fuel工作室实现了一个Engineer跑过并且穿过David身体的场景。“导演Ridley Scott起草了这些图像,有的是Engineer环绕着David,有的是Engineer的材质元素围绕着David的表面,”Butterworth解释说,“那种途径,是凹版遮片光传递之后再度照亮David的方式。”
在Orrery内部,在那儿,David看到了Engineer操作控制台的全息影像投影,然后Engineer又开始控制“太空骑师”座椅。Fuel工作室制作了控制台和星相图的图像,并且与Weta Digital共同制作相关镜头。“我们必须要替换控制台,”Butterwoth说,“对于控制台我们完成了相当漂亮的小循环,有些时候绘制出Engineer的3D镜头,然后再绘制后平面。这个场景起初要带着运动控制一起拍摄,但是那需要长时间和大量的人力去展开工作,并且拍摄出的镜头还可能会让人觉得机械呆板。所以,最终决定通过使用吊杆推拉、动态移动摄影和摄影机稳定器来完成拍摄。他们还是在演员身上使用了一点点动作控制,然后镜头拉出Engineer和他所在的整个空间。有些时候,他们还会只拍摄一个清样底版。有些时候,Engineer也会出现在镜头中,因为视野良好,所以不可避免的,我们就需要绘制出他来,并且重制一个后平面。”
Fuel工作室得益于The Foundry研发负责人Jonathan Starck的到访,在他的帮助下,Fuel的R&D部门开发了Ocula的最初版本(现在已经是正式的软件)。另外一个特别有用的软件是Peregrine Labs的散焦软件Bokeh,是由Colin Doncaster开发的。“在我们所有的深度渲染中,”Cole说,“它们都是以很高的锐度完成的,这样我们就可以先匹配焦点,然后再用Bokeh来合成。在Orrery内部,我希望可以完全控制焦外的图形,以及那些磁盘上因灼热所产生的轻微色差。这一切都可以让我们深入进去开展工作,放入摄像机、现场的T光圈,这些就是我们开始着手的地方,非常奇妙!大量的迭代——我们因为不能顺利地实现迭代而卡住了相当一段时间,特别是当风暴来袭,Engineer离开地面的时候。”
普罗米修斯着陆
主题中的太空飞船普罗米修斯,是由MPC制作的视觉特效,MPC也负责制作了影片中外太空环境、星球大气、星球表面、Engineer的飞船Juggernaut、Hammerpede生物、眼丝虫特效,以及绝大多数电脑制作的化妆的镜头。
降落的普罗米修斯太空飞船穿过星球严酷的大气环境,从外太空一直到星球表面是跟踪拍摄的。对于那些外太空镜头,导演发现土星周围有个小“月亮”,它的材质特别有意思。“那是用来制作背景中的气体巨行星的,然后那个月亮就是我们的星球。”MPC视觉特效总监Charley Henley解释道,“我们给墨水形成的漩涡拍摄剧照,然后研究地球的高分辨率照片并把它整合到大型绘景之中。Ridley还向NASA的科学家求教这些星球上可能会出现的天气,他非常期待可以呈现龙卷风和暴风雨的天气。”
大气层的环境是通过在冰岛的航拍来实现的,随后跟DMP的云层背景结合。降落的场景,是一个由“笔直的线条”和神秘熔岩穹丘构成的布满岩石的外星人风格峡谷,也是来自Ridley的另外一幅真实环境的草稿图。“画中地点是约旦一处叫做Wadi Rum的沙漠,”Henley说,“那里的基调就是沙子,但并不是他所需要的那种地形,所以为了这个心目中的地貌,我们去冰岛拍摄了所有火山岩景观的水平面基准照。”
“我们用可以提供置换贴图的Google Map和DEM卫星地图分析了这个地区,”Henley补充说,“我们把这些素材放在Maya中处理,组合了所有相关的信息,然后构架出大致20英里左右的景观。随后Ridley就到MPC来,我们在这个自己创造的模型基础上完成了那些交互式进程,以便完成以他所想要的角度呈现出的那些穿越峡谷飞行的镜头。”
关于材质,视觉特效团队在峡谷中野营,测绘那些GPS坐标,并且在那些看起来可能很像片中适合普罗米修斯降落的特定地点的地面上标记出岩石。“我们选择了4个关键区域,并且重新回到那里进行高动态范围图像的摄制,”Henley说,“是在不同光照条件下进行的360°超高解析度的高动态范围图像。我们并没有打算去为这些山脉进行高分辨率建模。那些地面上的石阵,它们跟冰岛的景观有些相似,但却是来自早期的概念设计。我们在冰岛扫描了大概九个这样的石阵,并且拍摄了照片,并且用程序性随机软件处理。这是为了给它们添加随机性的散射光线或者便于绘制光线强弱的映射图。”
普罗米修斯是在艺术部门设计基础之上通过Maya完成建模的,并且还附有降落和起飞时的设定,这些设定有着非常有趣的动画,根据Henley所述,“它有四个可以当作起落架的巨大的推进器和两个巨大的机翼。在太空飞行中,它们会将这些离子推进器向后推进;当它向下准备降落到星球表面的时候,它的飞行方式就更像是鹞式战斗机了。当它一降落到陆地上,它就会向着镜头推进来制造出刹车的动作。”
摄制组实际上只建造了一个驾驶员座舱区域和普罗米修斯上带有机库和气闸的“一只脚”,也就是一个推进器。“这些部分就是用来制作普罗米修斯整体结构的基础,”Henley解释说,“我们将它用照片建模并扫描,然后再以图像投影材质的形式来保持一致性。”
在冰岛,摄制组倾向于竭尽所能地拍摄尽可能多的山峦以及片中角色背后所需的各种背景风光,Henley说:“至少要有灰暗的背景而不是一片晴空,但这就是个问题了,明亮的光线会侵蚀掉边缘,如果你稍后再调整回来,那么它看起来就会怪怪的、不真实,接着就不得不再重新构建一次。”同样地,MPC不得不面对解决头盔反光的问题,有时则是移除船员的问题,当然还有时而需要添加3D头盔的问题。“这些头盔会比真实情况要更具有弹性,所以就必须要把它们进行逐格帖合重覆动画动作处理,以便可以正确绘制出它们的轮廓。”Henley补充说,“我们必须要在3D的头部逐格帖合重覆动画动作上非常精确,这在全立体的影片中非常困难。”
在剧中的一个片段,电影中的角色在沙暴来临的时候被迫返回了他们的飞船普罗米修斯。“我们使用了Flowline处理体积光效果,用以生成自然的铺天盖地的沙尘,然后用我们自己的体积光效果软件来将其视觉化并且渲染出来。”Henley说,“我们制作了大概20个单独的贴图设置,并且把它们混合成一个相当漂亮的形态,但同时持续把它们缩小以便放入更多的贴图设置,直到放入了120个独立的贴图设置之后,才得到了这么多细微的滚动细节。”
在剧中一场黑色幽默的戏份中,两个剧中角色在穹顶内遇到了一个很奇怪的外星生物,一种被称作Hammerpede的东西。这种生物一开始看起来觉得有些可爱,可是一旦这个生物开始攻击,它在紧紧缠绕其中一个角色全身并且进入他喉咙之前就重伤了他的手臂,并且喷射出它的血液来灼烧另外一个人。Hammerpede这个生物是通过道具进行现场实拍的。“它身上有半透明的皮肤,”Henley说,“他们制作了它的内部架构,然后在上面绘制了肌肉。我们则将它扫描下来,然后为那些凹凸贴图来生成置换贴图。我们还以双图层结构来重建了它,确保所有的光散射都是基于道具假体实现的,并且保证其可以以正确的方式呈现出来。”
MPC还制作了展现那个虫子一样的感染源攻击Holloway(Logan Marshall-Green饰)面部的镜头。Henley说:“我们在Nuke中编写了一个系统,叫做‘Wormulator’,可以让我们动画化曲线,可以在表面上着色或者加入高光。整个镜头是通过影像合成所有眼中的映像来完成的。”后来,Holloway受到的感染越来越严重了,他的面部几乎已经木乃伊化了。在他的脸上,画了三种不同的妆,并且分别拍摄。然后MPC会添加必要的修改并把这三种妆整合动画化,以达到最终想要呈现的样子。
在本片的部分,一个Engineer攻击了普罗米修斯大量的船员,然后启动Juggernaut去摧毁地球。Juggernaut从发射井开口滑行出去,飞离星球表面,这也是另外一个在Pinewood和冰岛完成前视觉化和底片拍摄时由MPC创作的特效。“我们标记出来周长一公里的区域,”Henley说,“并且放置了追踪标记,以此来满足摄像机和直升机航拍的要求。在Pinewood,我们拍摄了一块摄制组搭建的金属制发射井墙壁两边的方形地面,大概有40英尺×40英尺的面积。”
Juggernaut起飞了,但是在普罗米修斯用自己的离子推进器撞毁它之前,引发了一个爆炸,落下几个坠向星球表面的碎片,地面上的Shaw和Vickers(Charlize Theron饰)俩人就拼命地躲避。MPC依赖自己的FEA(有限元分析)软件Kali来编排这个破坏特效,同时也使用了粒子实例、残骸实例以及Nuke制作的子画面一起填充整个场景。“这艘飞船上每一个毁坏脱离的部分,都需要以某种特殊要求来建模,”Henley说,“所以我们必须要策划好哪一部分是需要被击中的。艺术部门帮助我们来解决时机和步骤的问题,随后我们再为飞船上特定的区域建模。”
爆炸是用Flowline模拟的,那些完全按照导弹形式自然呈现轨迹的坠落残骸,则是用CG实例和一些飞船部件的模型来组成的。在冰岛的现场,Theron和Rapace躲避那些残骸的场景,是由特技组和MPC通过大量的逐格帖合重覆动画动作所整合的。
就Juggernaut飞船自身来说,起初是根据与之类似的外星飞船绘制的,之后则确定为由俄罗斯艺术家Alex Kozhanov用ZBrush创作的细致模型作品。制片组视觉特效艺术指导Steven Messing还运用了Cinema 4D为MPC的建模师们创作了详细的UV和正射投影图。“本来我想我们只要按流程建模就行了,”Henley回忆说,“但是却总是差点什么,所以我们拆解了它,然后人工地排列了所有的管线,有太多有组织的流线需要保持一致了。在渲染的时候,我们尝试填进比较深的景深,飞船一端已经非常模糊了,而且在整个碰撞的场景中它都会出现在镜头中。”
1400个镜头的协调
本片全权视觉特效总监Richard Stammers和视觉特效制品人Allen Maris 负责监管《普罗米修斯》中十几个特效工作室制作的特效。它们分别是几大主要的视觉特效工作室,如MPC、Weta Digital和Fuel,以及Halon(前视觉化)、Hammerhead、Rising Sun Pictures、Luma Pictures、Lola、Prologue、Territory Studio,还有负责内部工作的Pixel Pirates和Invisible Effects。Reliance Mediaworks则对由RED EPIC追拍的长镜头肩负着3D分类员的任务,同时Identity FX 也在3D优化上贡献了自己的力量。
Halon Entertainment 为摄制组提供在洛杉矶时的前视觉化服务,当摄制组搬到伦敦之后,MPC则为很多镜头的前后视觉化提供协助。“Ridley现在真的开始懂得了前视觉化,”Stammers说,“如果要是在以前,他会说‘我为什么需要前视觉化这玩意儿?我自己就能画出我想要的画面。’但是这里面有太多太多需要我们解决的技术难题,所以以前视觉化来完成这些是非常重要的手段。”举个例子来说,Stammers在早期的前视觉化中测试了普罗米修斯降落的场景。“Ridley觉得它应该移动起来,而且应该再敏捷一点,并且应该像黑鹰直升机那样起降,但是这样的话工作量就太大了,所以我们就必须得认真地平衡已有的动作场景的感觉和他想要表现的那种动态画面之间的工作。”
Fluent Image为不同工作室之间的各个镜头的图像文件传递提供了自定制系统的支持。“RED的RAW格式的文件是直接从相机中取得的,然后就会被送进某个工作室或者现场的工作站,”Stammers解释说,“这些材料会被传进服务器或者渲染工厂来全部制成供编辑团队使用的工作样片,而且所有的文件都会存储在服务器上。有一个视觉特效编辑会把照片从Avid通过WebUI导入到Fluent Image的系统中,并且发出工作样片。每一次文件传递,每一个文件都会有一个DPX序列记录。它们都有一个用以和相关片段评级相匹配的参考条目,以便让这个文件跟摄影导演现场选定的比较接近。我们还有一个测试图画面可以将相同的设定应用其上,所以这些工作室分别都可以看到一个没有任何色彩的未经处理过的画面。他们会得到一个某个镜头应该以什么样的形式呈现出的参照以及需要应用其上的标准,还有已经确定过应用标准的RAW格式文件。所以,如果他们需要重建一个相同水平的东西,他们就有了两个参照物了。”
特效工作室还会得到相机的元数据,包括感光度、颜色设定以及镜头和其他附加设备信息。“每一张照片都会包含这些我们可以提供给他们的信息,”Stammers说,“每个底片都会到Reliance Mediaworks那里进行鉴别归类,校正过的底版会回到各个工作室手中,这样他们就可以马上在某项事情上直接展开工作了。通常他们只会对一种视点进行校正,那就是主视点,也就是那个会有更好光学品质的视点。”
立体画面
用了9周时间为影片中49分钟完全没有视觉特效的镜头完成原生立体摄影优化的是Identity FX工作室。工作室的这项工作是由Leo Vezzali领导,并且主要用Mistika软件来进行的,当然在某些特技修正上也会用到Nuke,比如光斑和追踪标记的移除,然后用Ocula来进行更广泛的镜头重建工作。Identity FX工作室是在影片的立体摄影总监Sean Santiago的督导之下完成这项优化工作的。
Vezzali发现了一些早期镜头中的过度噪点,所以他要求将原始的R3D文件在Mistika中用德拜耳方式测试一下。“我得说这么大量的光斑和亮度上的不一致确实是一项非常棘手的挑战,因为它们基本都是通过摄影机稳定器拍摄的,”Vezzali补充说,“变焦和曝光的不匹配是我接触到的最普遍的问题。在大多数情况下,曝光的不同会导致柔焦效果的发生,这样整个场景的过程跑完一遍就会给眼睛造成疲劳感。我们需要使用大量的蒙版和Power Window来中和这种不一致。”
Mistika和Ocular在这个过程中都是关键的工具软件。“大多数时候,”Vezzali说,“我会给我们的Nuke视频合成师提供某个镜头的色彩平衡版本,这样他们就可以集中精力进行几何校正了,因为Mistika是几乎可以实时进行颜色矫正处理的。对于那些问题更加严重的几何光栅失真,我们发现可以对它们进行迭代处理,运行多重色彩或者校正会有助于解决以上两种工具使用中造成的绘图中的景深/视差问题。就这些工具软件之间相互的依赖性来说,我可以坦诚地说只有一小部分镜头才能将Nuke 和Ocula作为单独的解决方案来完成工作。有些情况下,我们甚至要为影像合成部门那边退回来的镜头做些最后的补充优化。”
一个特别有挑战的场景就是Shaw在医疗舱进行剖腹产的时候。“这个场景有很多进出医疗舱长走廊的摇摇晃晃的镜头移动,还有大量的光线变换,这就需要在Mistika中创建很多关键帧,而且还需要很多超出我预期之外的要用来进行镜头校正的影像合成方式,”Vezzali说,“基本上,我不得不采用逐格帖合的重覆动画动作方式来分离镜头中的元素,这样才能让我把一些非常特别的参量应用进去,然后把它们再用Mistika合并回去。最有难度的一个镜头是要求在Mistika中用12个视频合成层叠加来校正。尽管这个软件并不是特别为视频合成设计的,但是它的速度很快而且也很好用。尤其是追踪器,简直是极其方便!让我的工作轻松了不少!”
完成视觉特效
Territory Studio加入摄制组负责制作实拍场景的设计和动画,但是后来也负责交付一些后期屏幕显示图像工作,同时还有字幕的创新开发。“我们根据实景拍摄进行图像的编排,”Territory Studio的创始人兼总监David Sheldon-Hicks说,“有些时候需要适应演员,或者要配合普罗米修斯全舰的所有方面,从甲板、医疗室到舰桥上各种各样的场景。我们在影片拍摄之前几个月就开始工作,开发适用于所有我们参加场景的特效。当拍摄开始的时候,我们就必须以难以置信的方式保持对工作需求的回应,经常被要求制作出当天拍摄镜头的动画。”在后期制作中,Territory Studio则负责头盔上摄像头中HUD的覆盖图、一个低温舱的HUD显示、寄生虫提取过程的屏幕、呈现DNA的屏幕以及手写板。
Luma Pictures为本片贡献了全息影像特效,包括为一个现场拍摄的数据板植入图像,以及Holloway穿过一幅全息影像时的场景。“那场戏,演员身体一部分在全息影像之中,我们面临的问题是制作细致的立体光泽性能和匹配演员动作,所以需要整合进正确的CG流体,”Luma Pictures的视觉特效总监Vincent Cirelli说。
“为了制作这个全息影像镜头中变形区域的样子,我们使用了Maya中的FumeFX,这是我们最近跟Sitni Sati一起完善的工具,”CG总监Richard Sutherland补充说,“《普罗米修斯》是一个测试全新流体类工具的完美实验平台。”