《星际穿越》中的沉浸式制作：设计最真实黑洞，呈现震撼超立方体

《星际穿越》无疑是一部极具观赏性与话题性的电影，导演是克里斯托弗·诺兰，他也是前段时间热映的《敦刻尔克》的导演。《星际穿越》这部科幻巨制在2014年一经上映，便引发了观众与影迷们对它的剧情、物理原理、配乐、黑洞、虫洞等问题的热烈讨论。

《星际穿越》电影海报。

有讨论片中剧情与科学合理性的，有吐槽观影时背景音乐中音噪过大导致听不清对白的，有表示听不懂科普电影背后的各种物理学原理和术语的，有抒发对诺兰导演顶礼膜拜的，也有指责影片情节不科学之处的，莫衷一是。当然，若是针对这部电影找出其剧情错漏或谬误的地方，就是我们常说的Bug，我想这样做任何电影都是经不住观众们火眼金睛般的考验的。

这里我想分享的感悟是：感觉好莱坞这类科幻电影的制作就是一个完整的项目，从开始的技术准备到后面的成效，都有一种令人钦佩的创作付出。

影片开头介绍未来地球面临粮食危机：病原像连环杀手一样依次猎杀农作物，因此必须烧掉染病的植被。

《星际穿越》主要讲述了在未来某一时刻的的地球已是黄沙遍野，小麦、秋葵等基础农作物相继因枯萎病灭绝，人类不再像从前那样仰望星空，放纵想象力和灵感的迸发，而是每日在沙尘暴的肆虐下倒数着所剩不多的光景。在家务农的前NASA宇航员库珀（马修·麦康纳 Matthew McConaughey 饰）接连在女儿墨菲（麦肯吉·弗依 Mackenzie Foy 饰）的书房发现奇怪的重力场现象，随即得知在某个未知区域内前NASA成员仍秘密进行一个拯救人类的计划。多年以前土星附近出现神秘虫洞，NASA借机将数名宇航员派遣到遥远的星系寻找适合居住的星球。在布兰德教授（迈克尔·凯恩 Michael Caine 饰）的劝说下，库珀忍痛告别了女儿，和其他三名专家教授艾米莉亚·布兰德（安妮·海瑟薇 Anne Hathaway 饰）、罗米利（大卫·吉雅西 David Gyasi 饰）、多伊尔（韦斯·本特利 Wes Bentley 饰）搭乘宇宙飞船前往目前已知的最有希望的三颗星球考察。他们穿越遥远的星系银河，感受了一小时七年光阴的沧海桑田，窥见了未知星球和黑洞的壮伟与神秘。在浩瀚宇宙的绝望而孤独角落，一份超越了时空的笃定情怀将他们紧紧相连。

个人觉得这部影片是目前为止看过的最好的时空穿梭类科幻电影，无论是从音效还是画面上来说，都极富创意。那么这部科幻巨制是怎么诞生的呢。

顶尖天体物理学家加诺兰御用视觉特效公司

首先要介绍一位物理学教授，他就是2017年诺贝尔物理学奖获得者之一的基普·索恩。

2017年诺贝尔物理学奖，三位科学家因引力波研究同获这一奖项。

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。正是他构建起了《星际穿越》的整个故事基础。克里斯托弗·诺兰接手《星际穿越》这个项目时，他对编剧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。

美国理论物理学家基普·索恩与演员杰西卡·查斯坦。

寻找科学的正确性与电影的吸引力之间的平衡是制作有趣的科幻电影的最大挑战之一。

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一直合作的视觉特效工作室Double Negative（双重否定？等于肯定）。很快星际穿越黑洞名字，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，富兰克林向索恩教授请教了许多科学理论知识及公式，而索恩则是倾囊相授，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著名特效公司的奇遇式的合作，后面打造各式场景与真实呈现各种效果也就成为了可能。

索恩专门为电影撰写的配套新书《星际穿越中的科学》，诺兰作序言。

导演与视效工作人员力求设计符合物理学原理的黑洞

《星际穿越》中的超大黑洞“卡冈图雅”，无疑是最令人难忘的场景之一。与雄伟壮丽、神秘莫测的黑洞比起来，人类的力量似乎微不足道。而所谓黑洞，其实并不是个洞，而是个球体，这个球体的密度极高，因此引力非常巨大。

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。

当特效人员根据基普提供给Double Negative的黑洞数学模型来用电脑模拟时，发现了问题：以往的特效渲染器都是基于“光沿直线传播”这一原理，而这个方法现在在黑洞周围并不适用。于是特效人员不得不参考索恩的公式，重新编写用于黑洞图像渲染的“弯曲光线渲染器”。

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。

可以看到画面中间确实有一个环。

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，特效团队会把幕墙上投影的景象替换成进一步细化完善的版本。

影片中最终呈现的黑洞效果。

什么是超立方体？如何呈现令人震撼的超立方体？

影片精彩片段之一，是我们见识到了所谓的“五维时空”，要把这个概念呈现在大银幕上是非常困难的。通常认为我们所处的世界是四维时空，也就是三个空间维度加一个时间维度，而五维时空则有四个空间维度。拥有四个空间维度的立方体被称为超立方体，Double Negative特效团队的任务便是设计震撼的视觉画面来呈现这个超立方体。从艺术角度讲，他们本可以很抽象地表现这个空间，但是在导演力求真实的影响，特效技术人员决定尝试按照超立方体确切的样子来制作。

由于人类目前无法理解四个空间维度，因此诺兰设计让库伯掉入超立方体的其中一个面里。我们知道立方体的一个面是二维的，而超立方体的一个面是三维的。诺兰正是让库伯掉入超立方体的“三维面”，才使得库伯没有灰飞烟灭。同时，墨菲的卧室位于超立方体的另外一个三维面上（没错，在五维时空里他们隔得如此之近），这也是为什么库伯会在超立方体中看到墨菲的卧室。

设计超立方体图，以展现库伯可以从上下左右前后六个方向来看女儿墨菲的卧室的景象。

特效总监富兰克林开始思考超立方体里面应该是什么样子的，尤其是如何展现“时间是物质”，如何展现所有物体在整个时间线上的每个瞬间。

根据爱因斯坦的相对论，回到过去是不可能的，即便是进入高维时空。但影片中设计让引力波可以穿越时间，影响过去，而对库伯来说，他需要看到所有的时间，从过去到未来。正如塔斯所说，五维时空里时间是实体，就像一根线，你可以看到线上从头到尾的每个瞬间，但是，要改变过去瞬间发生的事情，只有借助引力波。

富兰克林得找到一个平衡点，既不能让画面显得太过杂乱星际穿越黑洞名字，又要从库伯的角度观察时间线上不同瞬间墨菲卧室里发生的事情。他的办法是把墨菲卧室的六个像缩小，并让每个像发射两条垂直的线，这两条线就是“时间线”。每当时间线相交的时候，就会产生一个卧室的像，因此整个五维空间里可以有无数个卧室的像，这些像位于时间线不同的位置上，因此每个像所代表的时间不同，库伯只要沿着时间线漂浮，就可以看到墨菲卧室的过去或未来。

不同位置的时间线组成无数个墨菲的卧室。

在影片中，我们可以看到当库伯成功地把信息传递给墨菲后，五维空间开始崩塌，画面中的每个收缩面都是按照超立方体的旋转法则来收缩的。

除了有贵人索恩与一直合作的特效团队的鼎力襄助，诺兰还多次提到《2001：太空漫游》（2001: A Space Odyssey）、《第三类接触》（Close Encounters of the Third Kind）、《太空先锋》（The Right Stuff）等前人拍摄的电影带给他的启发和灵感。站在巨人的身上，他才能望得更远。而这一份发生在大银幕的接力或传承尽管对于电影人或观众而言并不陌生，却是相当弥足珍贵的。正是以诺兰为代表的一代代电影人前仆后继地投身太空题材，用自己的方式记录并展现现实世界或想象世界的太空，让这一电影类型保持一定的生机和活力。许多经典的太空故事和画面为激发人类对太空旅行和外星生命热情的想象、探究做出了巨大的贡献。

编者结束语

《星际穿越》是一部“沉浸式”的影片，导演在音效与画面上也是下了大功夫，让观众尽可能体会到身临其境的感觉。虽然影片上映后，不少观众吐槽音效和配乐声音太大，演员们的对白都听不清了，但过后人们似乎明白了，真实震撼的拟音是导演力求真实与自然创作的有意为之。而《星际穿越》让大家着迷的是其创造了一个完全不同的宇宙结构，在剧中，大家叫它五维空间。而正是由于五维空间这种宇宙结构的存在，才发生了如此多交织在一起的故事。

《星际穿越》安妮·海瑟薇台词之一。

最后以影片里的萌宠——智能机器人来结尾。机器人凯斯和塔斯是影片中的一大亮点，在米勒星球的巨浪中塔斯前往水中拯救布兰德，在与失控旋转的永恒号对接时与库伯密切配合的塔斯，还有影片最后女主角在“艾德蒙斯”的星际建造新的人类殖民地时，凯斯在那里挖啊挖的镜头，感觉它们就是一个个智慧的生命体，不仅仅是完成了许多人类完成不了的灵敏操作，还与人类伙伴形成了一种温暖的感情联结。并且给了孤独的未来人类一种相濡以沫的陪伴与坚持不懈的探索动力，毕竟不是谁都可以忍受漂泊在宇宙和太空中的那种宁静与窒息。无论何时、何地，人与人之间、以及本片中的主人公们与智能机器人之间最值得信赖的感情联结就是“爱”，爱可以“穿越”一切，它不是愿望、不是期许、更不是伤感抑或抒情，而是最易让人察觉到的真实的存在。

机器人的四种基本行为模式：静止、拐杖行走、双腿行走、四腿（轮式）奔跑。

（完）

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