5G 技術對電影拍攝模式與制作流程重塑的展望

郭蘊輝

(青島電影學院,山東青島 266520)

電影在一百多年的發展歷史中,一直是以“實體化”的膠片作為影像記錄和表達的載體,數字技術革命使電影進入“虛擬化”的數字時代。進入數字時代后,影視技術革新的速度愈發加快,高分辨率、高幀率、高動態范圍、高位深、廣色域等高規格影像形態,帶動了電影藝術創作和視覺體驗的極致提升。當前,5G、人工智能、大數據、物聯網、云計算和邊緣計算等新一代信息技術的涌現,促使影視制作向更垂直深入的云端化、虛擬化、遠程化和智能化方向發展。本文主要結合5G 技術的主要特性與典型應用場景,探討5G 時代電影拍攝和制作模式可能發生的改變,以及5G 對電影生產流程的重塑與產業轉型升級的影響和展望。

1 5G 技術的特點與電影當前面臨的形勢

1.1 5G 技術的特點

2020年,5G 無線通信網絡開始在全球范圍內標準化部署,2021年大規模推廣商用標志著5G 時代正式開啟。4G 技術在當前構建出的移動互聯生態,人與人之間的即時通信,高清視頻流媒體的暢快播放,已經體現了通信技術對社會和產業重構的力量。4G 網絡的帶寬速率為100Mb/s級別,5G 可以提供10Gb/s量級的數據速率。作為一項革命性技術升級,5G 對社會、產業、行業應用的影響將逐步顯現,對影視制作行業的革新更為徹底和關鍵。

5G不只是“更快的4G”,國際電信聯盟依據5G的技術指標,定義了5G三大典型應用場景:eMBB(Enhanced Mobile Broadband,即增強型移動帶寬),URLLC (Ultra Reliable &Low Latency Communication,超可靠和低時延通信),m MTC(Massive Machine Type Communication,海量物聯網通信)。對影視制作從業人員來說,5G 特性簡單實用的理解就是“更高的數據速率,超低的傳輸延時,更廣泛的設備連接”,這些特性為利用5G 技術傳輸高質量視聽內容、無延時的實時交互、影視制作云端化和遠程協作流程模式等提供了基礎設施資源和技術保證。

5G 已經成為我們國家戰略性支持技術,并且發布了多個規范性和引領性文件,鼓勵產業創新和轉型升級。例如,國家工業和信息化部、國家廣播電視總局和中央廣播電視總臺聯合發布了 《超高清視頻產業發展行動計劃 (2019-2022 年)》；中央廣播電視總臺發布了《5G 高新視頻系列技術白皮書》；中央廣播電視總臺聯合三大運營商和華為公司共同撰寫和發布 《中央廣播電視總臺5G 媒體應用白皮書(2020版)》,并合作共建國家級5G 新媒體平臺?！?G+4K/8K 超高清制播示范平臺”已在一些大型晚會、文藝活動、體育賽事、奧運會等項目中得到創新性應用,取得良好的效果。

1.2 電影當前的形勢

5G 在網絡和媒體平臺、超高清視頻、VR/AR沉浸式體驗等領域已有較多研究和應用,電影行業由于產業形態和藝術創作的獨特性,在與5G 技術融合、應用創新和標準化方面還沒有形成廣泛的共識和具體案例。為推動影視媒介的融合發展,電影可以借鑒5G 在廣電領域的成功經驗和示范應用,包括內容生產方式、制播模式和流程創新等方面,并結合自身的產業特點和專業需求進行研究和試驗。

電影項目的預算和投入成本通常很高,生產的流程環節和合作人員眾多,拍攝場地和制作人員也是不固定的,外景地經常變動和搬移,在數據管理和安全方面要求更高,因此5G 如何在電影生產環境中提供安全、可靠、穩定、即時、無縫的服務,將決定5G 技術與電影產業融合的進度和深度。

Movie Labs是一家由好萊塢五大制片廠 (派拉蒙影業、索尼影視、環球影業、迪士尼影視、華納兄弟)共同組建的非盈利性技術研究實驗室,其在2019年發布的一份白皮書 《媒體創作的演進:媒體制作、后期生產和創意技術未來十年愿景》中,展望了未來十年電影制作技術的發展前景,描述了由新技術創新引發媒體制作流程的重大變化,白皮書中提到的幾個重要原則,包括“所有資產都直接在云端創建和攝取,無需移動”“工作流程是圍繞實時迭代和即時反饋設計”,這些技術創新將賦能故事創作者和藝術創意人員以更快速、更高效率的方式制作和交付項目。作為未來高速傳輸網絡的基礎,5G與云平臺相結合是必然的技術路徑,將對未來電影拍攝與制作流程以及遠程實時協作模式產生永久的改變。

2 現代電影數字拍攝和制作流程簡介

在展望5G 對電影生產流程的影響和重塑之前,我們先簡單了解一下當前電影拍攝和制作的流程。

在膠片時代,受限于洗印工藝的先后順序,電影生產流程基本上是線性的、固定的。進入數字時代后,電影制作轉變為基于數字文件的流程,這一過程可選擇的數字攝影機、編碼格式,以及前后期軟硬件設備的型號、數量和種類變得非常豐富,不同的選擇和組合形成不同的工作流程,電影的流程設計變得靈活、多樣化,同時也更為復雜,因為影響流程的因素增多,不同環節間的交互和銜接都會影響整體的效果和質量。可以說,“制作流程”的設計和效率已成為現代電影數字制作的核心。

為了獲取更高的影像質量,并且為后期制作保留更多的調整空間,數字攝影機拍攝的素材通常是Raw 原始格式,Raw 格式數據量大,而且不能直接觀看,需要先進行拷貝和備份,為了數據安全往往都是遵循多備份原則,備份完成后通過轉碼將Raw轉換為可觀看的視頻格式。這個過程類似于傳統的膠片拍攝和洗印樣片的過程,當天拍完的底片也是不能直接觀看的,必須即時送到洗印廠,經沖洗印制后,第二天才能看到正片,沖洗得到的正片稱為“Dailies(樣片)”,數字拍攝對Raw 進行轉碼的過程沿用了這一概念。

拍攝階段獲取的素材和元數據將貫穿整個制作過程,原始素材、元數據和轉碼后的視頻文件都需要存儲在實體硬盤中,并以多種不同的格式分發給不同的制作部門和制作人員。導演、制片、攝影、美術等主創人員需要快速、方便地審看工作樣片,剪輯師需要適用于剪輯軟硬件系統的剪輯編碼格式,這都需要通過專門的轉碼環節完成。剪輯環節完成后,調色部門需要通過套底環節,鏈接回高質量的原始素材,特效制作也需要特定的影像文件格式。因此,拍攝素材和數據需要在多個實體部門和人員之間復制、移動和交換,這個過程既浪費了大量時間,又可能造成數據的錯誤傳遞和丟失,對人為的錯誤也難以追蹤。

相較于傳統的膠片流程和有磁帶參與的數字流程,現代電影數字制作流程前后期的界線和模式都不再嚴格的固定和分明,傳統屬于后期的剪輯和調色工作在現場隨拍攝即時進行,“后期前置”的理念正逐漸被接納和采用,現場剪輯和實時調色的出現,可歸因于數字技術為電影制作帶來的靈活性,有效且快速的現場數據管理推動了前后期融合的實現,電影項目的流程變得更加高效和管理可控?？梢灶A見,隨著數字技術的持續發展,未來電影制作的流程將向更全面深入的數字化、虛擬化和智能化方向發展,通過實時協作和即時迭代提升整個工作流程的效率。

3 5G 技術對電影拍攝模式與制作流程的重塑

3.1 5G 高傳輸速率將改變片場數字資產的遷移方式

在5G 高速率網絡通信環境下,數字攝影機拍攝的素材直接傳輸至云平臺成為可能,而不需要先錄制到攝影機內的存儲卡,再由存儲卡拷貝到硬盤并進行多備份的操作,也不需要往返駐地和多個制作地點運送數據硬盤。針對e MBB 增強型移動帶寬的應用場景,5G 的上行鏈路峰值速率為10Gbps,下行鏈路峰值速率為20Gbps,在超高清視頻傳輸方面完全滿足需求。圖1所示為目前主流數字攝影機的數據碼率,其中性能指標最高的攝影機是ARRI ALEXA 65 為740MB/Sec,換算成Gbps 單位為5.78Gbps,沒有超過5G 最高的上行傳輸速率,其他電影拍攝常用的攝影機如RED MONSTRO 8K全畫幅攝影機,在拍攝素材格式為REDCODE Raw 5∶1 壓縮比的情況下,260MB/s (即2.03Gbps)的數據速率更是遠未達到5G 網絡的峰值傳輸速率。

圖1 目前主流電影數字攝影機的數據碼率

由此可見,盡管目前數字攝影機的技術指標和數據量不斷提高,5G 場景下在片場實時傳輸攝影機數據是完全可以實現的,這將節省大量素材拷貝和分發的時間。電影項目數據量巨大,特別是多機位拍攝時,不論是手工拷貝還是通過軟件備份,數據資產在多部門的重復復制和分發,都需要大量的存儲空間,也會耗費大量的時間。國外一家名為Frame.io的影視制作公司提出了一個稱為“C2C(Camera to Cloud)”的前沿概念,即攝影機到云平臺的連接,直接實現素材“上云”。C2C 方案的推出改變了電影現場數據資產的存儲和遷移方式,實現片場無實體化的存儲卡和硬盤,云平臺幾乎具有無限的存儲空間和計算擴容能力,不再需要執行素材多備份策略,云平臺可以方便地實現數據共享,避免了不同部門重復拷貝數據的工作,這些改變都為電影制作過程節省大量時間,提升效率,安全性也可以得到保證。

3.2 5G 低延時特性使實時協作和遠程工作成為可能

延時是通信網絡的另一個重要屬性,超高可靠和低延時連接是5G 系統在設計之初就考慮的關鍵特性,以應對5G 時代一些對實時性和可靠性要求極高的應用場景,如遠程醫療手術、車聯網、自動駕駛、智慧工業等。5G 針對URLLC業務的網絡時延可以控制在1毫秒,這對于嚴格的遠程實時控制來說,已經遠超人對實時感和延時性能的感知極限,可以保證網絡傳輸、計算和控制的安全順暢。當前,電影制作越來越重視“實時”和“遠程”的應用,5G 高可靠和低延時的特性使電影生產的連接性、同步性和遠程協作成為可能。

上一小節提到的C2C 的概念是利用5G 增強型傳輸帶寬的特性,實現片場拍攝的數據資產直接“上云”。隨著5G 在全球范圍內的廣泛部署和普及,在任何地方都可以隨時隨地接入5G 網絡,不論是在攝影棚內、不固定的拍攝外景地,還是分散在世界各地的后期工作室,都可以隨時無縫地連接和訪問云平臺,這可以實現另一種“C2C”,即Cloud to Collaborator(基于云平臺的協同合作),通過遠程和協同工作流程加速整個電影制作的效率。例如,在片場拍攝素材“上云”后,在云端即可開始快速轉碼生成樣片的工作,轉完的工作樣片通過云平臺即時推送和分發給相關主創和制作人員,云平臺具有超高性能的計算能力,這一過程不再需要像傳統流程等待到第二天,而是近乎實時地即時反饋,現場就可以瀏覽和審看剛拍攝完成鏡頭的樣片。剪輯、調色、聲音、特效的制作也不再需要互相等待,通過云計算數據中心可以隨拍攝同步進行,制作團隊可以分散在世界任何地方,也不需要集中在片場。這是以一種數據存儲的“中心化”實現制作流程的“去中心化”,創作人員可以以一種全新的、非集中式的方式進行合作,很多傳統流程的線性工作可以同步并行展開,這將永久改變電影制作的方式和影響藝術創作的過程。

電影生產具有高投入、周期緊、制作復雜等特點,大量參與的藝術家、創作者和制作人員的合作與溝通,一直是影視制作管理和組織的重要環節。電影拍攝還是一種群體聚集性質的現場工作,在2020年全球新冠肺炎疫情突發的狀況下,由于人員無法大規模聚集導致停工停產的問題,對電影行業遠程協作和異地工作的模式提出緊迫的需求。5G 網絡使片場與云端連接實現中央部署和分發的生態系統成型,基于云平臺的實時協作既提高了整個制作的效率,同時減少了管理方面的成本,遠程工作流程模式也將解決電影項目人才緊缺、片場人員安全、跨區域流動等方面的問題。

3.3 5G 是電影未來智能制作關鍵的融合促進力量

5G 的第三個特性是海量物聯網通信,即支持廣泛的物理設備接入和“物”間通信。Io T (Internet of Things,物聯網)在5G 時代扮演著非常重要的角色,是5G 時代不可或缺的一部分,5G 與Io T、人工智能、大數據、云計算的融合,將促進未來電影工業向更為先進的自動化和智能化方向邁進,5G在其中將是一種關鍵的融合促進力量,作為基礎高速網絡將無處不在的“連接、計算、智能”融為一體。

在電影拍攝片場,除了攝影機外還需要其他的很多輔助設備,如鏡頭控制設備、視頻技術設備、照明燈具和調光器,機械組設備如搖臂、軌道、機械臂和運動控制系統等,在運動捕捉攝影棚還需要連接大量的攝像頭、傳感器和工作站等。5G 技術可以將所有生產設備連接在一起,而且各種設備之間是可以通信互聯的,這種特性將電影生產變為一個綜合的整體系統工程,而不再是彼此孤立的部分,在此基礎上不論是進行統一的遠程控制還是智能化調控,都將極大提升電影片場生產的效率。

例如,鏡頭跟焦的工作不必集中在現場,5G 的超低傳輸時延完全可以滿足“幀”級別的跟焦反饋和調節準確度,焦點員可以借助跟焦設備和實時的鏡頭元數據傳輸,利用遠程接入的高清視頻監視畫面,通過遠程實時操控跟焦器即可完成鏡頭跟焦工作。再比如,各種類型的照明燈具和調光系統是拍攝片場不可或缺的重要設施,目前影視燈光自動調控主要是通過DMX512數字控制協議,實現燈光控制器與燈具之間的通信,DMX512 協議有其優點,比如連接簡單、可靠性高等,但也存在連接需要信號線纜,信號傳輸距離有限,控制臺對燈具是一點對多點的連接,無法實現與其他設備的通信連接等問題。隨著大規模制作片場的燈具數量的增多,以及遠程控制和智能化制作的興起,將攝影機、燈光、運動控制納入統一的安全網絡,形成一套一體化的技術方案,將提升制作人員遠程指導和智能控制的效率。

電影虛擬制作是目前影視制作領域的前沿趨勢性技術,“虛擬制作”是在傳統藍綠幕攝影棚基礎上,融合了預可視化技術、攝影機跟蹤技術、動作捕捉系統、表演捕捉系統、虛擬拍攝攝影機、實時渲染引擎、實拍和虛擬畫面實時合成、VR/AR 互動反饋裝置等多種技術的綜合系統,虛擬制作過程涉及大量傳感器的數據捕捉和傳輸,實拍視頻信號和虛擬元素的同步、計算和融合,通過5G 網絡將所有設備通信互聯,產生的大量數據同步傳輸到云端,利用云計算的高性能進行快速處理,可以大量減少連接線纜和解放現場單機工作站的性能限制,5G 高速率低延時傳輸同樣也可以實現虛擬制作的現場采集、異地處理和跨域協同的工作模式。

電影虛擬制作過程的數據采集、計算和反饋可能只需要在現場快速完成,而不需要將數據全部上傳到云計算中心進行備份和分發,此時與5G 相生相伴的另一項技術可以滿足這一場景,即邊緣計算。邊緣計算是云計算和物聯網系統架構的一種補充,作為5G 引入的核心技術,邊緣計算通過對低時延、局域性、核心數據在靠近業務場景的位置進行處理和傳輸,就近提供智能服務和實時業務,同時滿足電影對數據安全和版權保護方面的嚴格要求。因此,5G 是驅動實時圖像處理、邊緣計算、先進自動化技術以及虛擬化制作融合的關鍵引擎。

4 結語

隨著5G 技術的快速發展和大規模推廣,各個行業都面臨著新一輪的解構和重構,影視行業在5G技術融合和生產流程重塑方面的研究勢在必行。本文從5G 的三大特性即“增強型移動帶寬、超可靠和低延時、海量物聯網通信”出發,分別探討了對電影拍攝和制作流程可能產生的影響,提出5G 將改變片場數字資產存儲和遷移方式,使實時協作和遠程工作模式成為可能,5G 與其他新一代信息技術如云計算、人工智能、邊緣計算和物聯網的融合,將驅動未來電影智能制作的興起,這也可能是下一階段電影產業最為重要的轉變和創新。一直以來,技術都是電影創作突破的驅動力,對于影視行業的從業者來說,保持對新技術的關注和思考,探索將新技術融入到行業應用,通過不斷的理論研究和實踐經驗積累,加速數字化轉型,提升效率,重塑未來電影產業的制作模式。