LED數字燈光在電影拍攝中的應用研究

摘要：電影拍攝過程中，布光是不容忽視的重要環節。LED數字燈光技術的出現，極大地影響了電影拍攝制作的思路。它自由定義、靈活拼接的特性讓傳統以遮擋控光為主的布光思路發生了根本變化。同時，像Madmapper這類前沿的LED數字燈光映射軟件，已經可以通過對合成背景和實景燈光相對位置的一系列計算，實現從虛擬到現實的映射。文章在分析LED數字燈光特性的基礎上，剖析多個實際運用案例，進一步探討現有技術存在的不足，并展望未來的LED數字燈光技術。

關鍵詞：LED數字燈光；電影制作；電影照明；虛擬合成拍攝

中圖分類號：J931 文獻標志碼：A 文章編號：1674-8883（2021）22-0241-03

一、引言

電影誕生至今已有百余年。從早期使用只追求亮度的碳弧燈，到后來彩色膠片時代大量使用關注色彩還原性的鹵鎢燈、鏑燈，再到如今全面數字化的LED，電影的燈光技術獲得了長足的發展。數字時代到來后，更高的分辨率、更高的幀率，以及更高要求的動態范圍、色域，特別是數字虛擬合成技術的極大發展，對燈光提出了新的要求。

LED作為新發明的照明技術，其誕生之初就因極高的光電轉換效率而令人關注，但那時候并不適合進行影視拍攝。LED早期的光譜特性是不連續的，特別是在藍綠交界和紅綠交界處，有非常明顯的殘缺；它雖然可以調整色溫，但是在調整色溫的過程中，光譜會產生伴隨式改變，顯色性能不佳；與原有影視燈光一起使用時，具有較為明顯的同色異譜現象。以上種種因素，造成LED技術早期不能應用在電影拍攝中。但隨著近些年RGBW-LED等新技術的不斷突破，LED也逐漸登上了電影燈光的舞臺，并發揮著日益重要的作用。作為數字時代的產物，LED比其他任何燈光技術都更加面向未來。如今LED數字燈光技術已被視為未來影視行業的最佳解決方案。

LED數字燈光技術，簡單來說，就是基于LED與現代數字通信系統，實現了既可以遠程無線控制單個LED燈具的亮度、色度，又可以對所有LED燈具進行快速調整的一套燈光控制技術。通信系統傳輸的參數數據，對于需要前后期銜接的項目，特別是需要在特效制作時模擬前期光效的項目來說尤為重要，可以極大減輕后期壓力，并將三維模擬的效果提升到新的高度。LED數字燈光技術有著自己獨特的工作邏輯，如何利用其自身特點進行影視創作，如何與數字攝影機正確配合以給觀眾帶來更深刻的感官體驗，都是值得探討的問題。

文章對現有的LED數字燈光技術所具有的特性進行梳理，并結合個人實際拍攝經驗與創作思路，總結在實景拍攝、合成拍攝的電影生產過程中可以應用的拍攝布光方案，從而達到提高布光效率、降低拍攝中的燈光成本和影片拍攝安全風險的目的。

二、LED數字燈光的特性

與傳統燈具相比，LED數字燈光的特性可以總結為以下四點。

（一）照度的靈活調整

在拍攝電影過程中，光衰減效應是布光工作需要注意的重點。光衰減效應，簡單來說，就是由于光的照度與到光源距離的平方成反比，所以光源的距離對光衰減有較大影響：當燈具靠近拍攝主體時，光的衰減效應會增加；當同一燈具遠離拍攝主體時，光衰減效應會相應減弱[1]。

靈活運用光衰減效應，控制光源與被攝物體的距離，可以讓被攝主體與背景達成特定的光比，賦予畫面調性。所以，燈具的基礎照度也是極為關鍵的參數。

傳統燈具的亮度大多可以調整，但會存在各種問題：鎢絲燈能外接調壓器調整亮度，但同時燈光的色溫會迅速下降，需要色紙重新補償；鏑燈也可以通過電子鎮流器將亮度降低，但最多只能降低50%，同時還會造成綠品偏移。所以，實際使用中一般并不會進行調整。

與以上燈具相比，LED燈具的特性之一就是可以根據實際靈活調整亮度，亮度可調范圍覆蓋0%到100%，并保持光譜的相對穩定。以往在需要增強光衰減效應時，只能在燈具前添加各類柔光輔助設備做大面積的遮擋控光，或者調整燈具到合適的位置，或者直接更換燈具。而運用LED燈具時，僅需要調節亮度即可調整光衰減力度，快速改變整體基調，在調整時間和布光效率上都有極大的提升。

（二）色彩的自由定義

LED燈具會與傳統燈具產生同色異譜的現象，這曾阻擋LED進入影視行業。隨著LED技術的進步，現在的主流LED燈具都具有多種色彩模式。在CCT模式下可以自由調節綠色和拼品色的補償量，從而平衡其他傳統光源；在HIS模式下，可以調節色相、飽和度、亮度，實現燈光顏色真正DIY；一些專業燈光廠商為了方便燈光師上手，甚至還為LED燈具配備了色紙模式，以色板的方式羅列一套可檢索、可歸類的數字化色紙，讓用戶一鍵模擬以往的任意一款經典色紙。

（三）燈體的拼接組合

LED的發光原理是將電能直接轉換為光能，所以光電轉換效能高，散熱量低，使它需要的散熱空間也更小。這就為多個燈管、面板拼接創造了可能。多條LED燈管的拼接可以保證布光的連續性，而多塊面板的拼接可以實現LED幕墻效果，無論是用來鋪底子光還是做特殊效果，都是非常方便的選擇。特別是現在有非常多的實景拍攝需求，這些實景情況復雜、限制條件多，要求燈光所占用的體積必須符合空間要求，這與LED小巧、可拼接的特性不謀而合。部分型號的LED燈具，V口電池就可以驅動，使其可以靈活掛載到正常層高的室內，滿足影視布光需求。

（四）可編程可智能控制

LED數字燈光最大的特性，就是可以結合現代編程技術，對燈光進行編組控制，實現各種以往無法想象的特殊燈光效果。以德國ARRI公司的智能LED燈光控制軟件Stellar為例，其控制界面設計精美，支持iOS、安卓手機以及iPad，能自動管理復雜的DMX設置。支持CCT、HIS、RGBW、XY色域、Gel色紙模擬、光源匹配、特殊光效共計七種模式，可以在豐富的控制模式之間即刻切換，能讓創作者在最適合的色彩模式下調試燈光[2]。

三、LED數字燈光的應用方案

（一）常規實景拍攝應用

傳統電影拍攝布光時，如果我們要在實景中做一個兩人正常對話的日光場景，想將人物主體與背景的光比控制到1︰4，一般需要首先在主窗外布置一盞類似ARRI M90這樣的大功率聚光燈，模范太陽光的角度進行日光主光源模擬，再布置一盞M40、M18這樣稍小功率的聚光燈，將其光線彈射進整個場景，從而得到細膩的光線過渡。接著根據畫面需要，使用黑旗、黑柔等遮光設備在主窗周圍對光線進行遮擋，減少主光的發光面，靈活控制達到想要的光比效果；當拍攝切換到人物的中近景時，有時候會增加一盞輪廓光，對人物主體進行勾邊處理，增強其造型感，為了保持畫面調性，增加反差，同時會在人物側面使用黑旗，控制輪廓光的范圍。這樣布置的問題，首先是燈具的體積很大，這要求窗外的空間足夠；其次，各種黑旗黑柔數量眾多，體積要求也不一，很多需要現場定制，既占用室內空間，又延長了整體布光的調試時間。

而LED數字燈光普及后，同樣的應用場景，無論是布光思路還是手法上都發生了很大的改變。首先，傳統意義上在窗外布置的聚光燈主光源被弱化了，它的功率不需要很大，現在僅需要它提供一個窗外直射的光感，M18甚至M8這樣的小功率燈具即可滿足需要。隨后，在窗外架設一或兩盞小巧的LED數字燈光，用米菠蘿、珍珠板等輔助器材將LED的光線準確彈射到被攝主體的受光面上。而整個環境的底子光，現在會用SkyPanel這類輕便的柔光LED吊裝在天花板上，使用APP進行靈活控制，一次安裝即可自由控制場景光比，無須再費時費力調整。如果把控得好，整個過程我們甚至不需要任何遮光裝置。

通過使用這樣的LED數字燈光方案，可以獲得均勻和統一的光線角度，實現反差系數的自由控制，同時不需要大量的遮光裝置進行遮擋，降低了對大功率燈光的依賴度，對空間的利用率更高，對燈光的利用更細膩。

（二）特殊場景拍攝應用

除常規實景拍攝外，在電影特殊場景的表達中，LED數字燈光也發揮著重要的作用。LED數字燈光天生具有豐富的色彩感，像LED燈管、LED燈條這類科幻感十足的燈具，在很多未來科幻題材的電影中，不僅起著環境光的作用，甚至還作為置景道具直接出現在畫面里。以近幾年比較流行的賽博朋克風格來說，這種畫面風格要求電子元素更強、色彩搭配更多元，需要畫面內充斥大量高飽和的橙紅、藍、青、紫等色光。

筆者曾經參與的賽博朋克場景拍攝中，通常會使用數盞ARRI SkyPanel吊頂，為場景鋪上一層藍色底光，并使用便捷的數字LED燈管替換畫面內原本的道具光源，隨后根據劇情配色需要設置為橙紅、靛青或品紫色。在一些光比較大的暗調場景中，甚至不補充額外光源，僅僅使用LED燈管進行布置，這樣主要的光感都源自畫面內的邏輯光源，在打造科技感的同時又兼顧了燈光的現實主義美感。

如果使用傳統手法，需要使用到各色色紙和大量的旗板、柔光布等輔助控光設備，盡管最終可以實現布光方案，但由于產生的色光性質不同，因此其著色很難把控，特別是在狹窄的空間內，稍不注意就會造成人臉部分過度飽和；如果涉及大范圍場景調度，使用傳統大功率燈光需要遠距離投射，對布光空間有一定的要求，同時往往也無法對畫面完成精細的色光控制。

除以上應用場景外， LED數字燈光在對非現實場景的鏡頭營造，特別是夢境類鏡頭的夢幻感塑造上也有得天獨厚的優勢。作為一種新燈光技術，特別是一種可以實時靈活控制的燈光技術，LED數字燈光可以很輕易地給觀眾帶來陌生感，與現實世界形成隔閡，從而表達抽離于現實之外、更關注被攝主體內心的鏡頭語言。筆者曾經參與了一部關于少女成長的戲，其中有一個關于夢境的場景，劇本描述的是少女在夢中起身，走出臥室，穿過昏暗的走廊，然后看到在自己夢里的一系列人物。我們沒有使用額外的美術布置，直接使用LED數字燈光對她的臥室進行拍攝布光。首先，兩盞SkyPanel S120放在地板上，一左一右對背景墻進行投射，燈光模式設置成色相循環模式，將背景墻打上漸變且不斷運動的混合色，渲染氛圍的同時，還通過漫反射將整個場景基礎照度提升到符合拍攝要求的數值；最后一盞S60用電池供電，由燈光師手持，以斜上45°的角度作為主光與被攝主體一同運動，同時在遠程控制APP下，隨著少女的呼吸漸明漸暗，再次渲染了夢境的非真實性。看到最終畫面的光影效果后，我們認為非常符合劇情需求。

（三）棚內虛擬合成拍攝應用

虛擬合成拍攝是LED數字燈光的另一個主要應用方向。在虛擬拍攝類項目中， LED數字燈光可以通過計算機實現更強的編程效果。以往虛擬拍攝時，后期特效軟件雖然可以模擬出各種復雜的視覺效果，但因為前期燈光無法配合，所以人臉或實景上映射的燈光看上去會虛假，用后期特效專門制作光效，費時費力不說，有時候還會破壞前期為整場戲定下的燈光調性。而LED數字燈光可以通過計算機編程完成各種定時定點的多維燈光效果，并將燈光實體的角度、亮度、色度等信息實時傳輸回計算機，與后期特效軟件通用，從燈光層面實現前后期一體的特效制作，最大限度提升虛擬拍攝中的燈光擬真度。

而像Madmapper這類走在最前沿的LED映射調試軟件，實現了被稱為像素顆粒的控制系統，能夠分析原本用于后期合成的背景素材，將背景中的光源運動軌跡和明暗變化反求出來，再通過計算實體LED數字燈光組的空間關系，進行一比一的算法映射，實現前期虛擬拍攝與后期合成的緊密聯動。基于此，無論是駕駛摩托車在街頭穿梭的鏡頭，還是像漫威電影中超級英雄在城市上空飛行的合成畫面，都可以使用這類軟件，搭配LED數字燈光模擬出真實可信的光影效果。

這套解決方案幫助我們在很大程度上調和了棚內虛擬拍攝過程中藝術創作與工作效率之間的矛盾。LED數字燈光一經面市，就在合成拍攝領域替換掉了傳統燈光，成為虛擬合成拍攝的標準流程。

（四）現存問題與展望

就LED數字燈光系統來說，經過迅猛發展，如今已經完全融入電影拍攝的工業流程中。但其中還有一些技術問題有待進一步解決，首先就是基礎照度問題。目前，LED的光電轉換效率與理論值還有一定的距離，單燈所能達到的最大功率也有限，在較大的場景中拍攝布光時，實際基礎照度還無法與技術成熟的大功率鏑燈相比。如果基礎照度過低，燈具的距離稍稍拉開，被攝主體連最基本的曝光要求都達不到，那么也就無從談調性了。以后想真正將LED數字燈光用作主力，其基礎照度還需要達到新的高度，以滿足大場景大范圍使用。

其次，LED智能控制的靈敏度還有待改善。在實際工作中，隨著燈體與控制器的距離增加，控制延遲也會上升，這在大部分拍攝情況下無傷大雅。但也會有一些特殊鏡頭要求燈光與演員、劇情進行聯動，做出一些燈光效果上的變化。演員的表演是細膩的，每一條都會有不同的節奏，這就要求整套智能控制系統反應靈敏，在演員表演到達特定節點時，能在燈光師發出指令后迅速響應，從而實現鏡頭效果。目前的LED響應速度還不能很好地符合需求，但隨著5G信號傳輸技術的逐漸商用，響應延遲有望降至1毫秒內，這類問題將得到完全解決。

四、結語

從早期不堪重用到如今成為電影拍攝的主力工具，LED數字燈光極大地改變了電影制作的理念和流程。筆者相信在接下來的技術更新與產品研發中，LED數字燈光在基礎照度與色域覆蓋上會有長足的提升，LED智能控制系統與電影藝術家們的交互形式也將更加靈敏、更加友好。

參考文獻：

[1] 哈里·C·博克斯.燈光師圣經[M].北京：北京聯合出版公司，2017：290-345.

[2] 陳晨.數字燈光系統在《刺殺小說家》《堅如磐石》等影片中的應用：專訪數字燈光工程師孫文[J].影視制作，2019，25（11）：48-54.

作者簡介 華杰，碩士在讀，研究方向：電影攝影、數字電影技術。