LED虛擬攝影棚需搭配專業電影燈以保證色彩保真度

使用LED虛擬攝影棚拍攝讓電影制作人得以利用屏幕本身的光線創建大規模交互光,這種交互光投射到演員、道具和實物布景設計上,為實景前景和虛擬背景之間動態增添了額外的真實感。但是,僅僅依靠LED屏幕光為虛擬攝影棚中的場景布光仍存在諸多問題。美國攝影師協會 (ASC)攝影指導克雷格·基夫 (Craig Kief)針對拍攝現場的布光進行了測試,結果表明,僅靠LED屏幕的光照無法滿足片場的布光需求,專業電影燈仍然是LED虛擬攝影棚需要采用的重要設備。

全色彩光譜布光,或接近全色彩光譜效果的布光,對恰當表現皮膚色調來說至關重要。光線透過更深層的皮膚組織和血管,反射到攝影機上,圖像就能呈現出恰當的皮膚色調,沒有全色彩范圍的布光,膚色就無法恰當渲染。人類視覺系統以色調(Hue)、飽和度 (Saturation)和亮度 (Intensity)三個基本特征量來感知顏色。LED虛擬攝制的主要挑戰之一是匹配前景與背景的色調 (Hue),對前景元素的布光控制得越好,匹配就越容易實現。然而,由于物體的感知色調取決于打在它上面的光的波長,因此,對色調的控制受限于光源的光譜帶寬。

1 LED顯示屏與專業電影燈光譜差異測試

克雷格·基夫在美國加州伯班克的ARRI創意空間開展了一次相關測試,對比LED顯示屏與業內常用的ARRI電影燈之間的光譜差異。ARRI虛擬攝影棚中有一個4.57米×7.62米的主LED顯示墻和兩個可移動的4.57米×2.44米的側面LED顯示墻。測試團隊在主顯示墻的上部顯示一塊1.22米×7.62米的白色色塊,同時側面顯示墻顯示一塊1.22米×2.44米的白色色塊,使用Sekonic C-800光譜儀測量這兩塊白色色塊的色溫,并測量其光譜功率分布。其后,測試團隊將主光源替換為ARRI SkyPanel頂燈,將側光源替換為ARRI Orbiter電影燈,根據此前測量的LED顯示墻的色溫調整了ARRI電影燈的色溫,使二者數值一致后測量電影燈的光譜。二者光譜對比如圖1所示,LED顯示墻的光由紅、綠、藍三色的窄帶波峰組成,ARRI Orbiter電影燈則擁有更均勻、更寬廣的光譜分布。圖1中后側線條表示與LED相同開爾文溫度的自然日光的光譜分布。

圖1 LED屏幕與ARRI電影燈光譜對比

測試結果表明,專業電影燈的光譜比LED顯示屏的光譜更寬廣、分布更均勻,布光效果一定程度上更優,因此在實際操作時,利用LED背景為拍攝主體提供真實光照的同時,可在特定角度疊加專業電影燈并調整其飽和度,以達到更好的光線效果。

圖2中,上排的布料和果蔬由LED顯示墻作為光源拍攝,下排由電影燈作為光源拍攝。上排黃色波長欠缺,影響了甜椒正確的色彩表現,而卷心菜則欠缺深藍色波長;由于LED高功率和高飽和度的紅色光,導致上排物品拍出來色彩表現偏紅。

圖2 使用LED顯示屏打光與使用專業電影燈靜物打光效果對比

色彩保真度問題在LED虛擬攝制應用中普遍存在,其源于LED技術開發的初衷并不包括將其作為布光源,而是為了顯示畫面使用,因此面板最重要的屬性是直接看到的色彩和光譜響應。出于上述原因,LED制造商基于RGB模式選擇LED發射器,這些模式的主要目的在于顯示標準的色彩空間,如Rec 709、DCI-P3等。

相比之下,許多用于影視布光的專業燈具的設計目的是再現整個有色光譜的最佳光譜分布。由于制造商在過去十年中一直專注于改進LED發射器中的熒光粉配方,白光LED已顯著改進,同時增加額外發射器 (如RGB LED發射器)以及更接近的琥珀色、青色、石灰綠和其他色彩來填補光譜,以提高色彩還原能力。

圖3 使用LED顯示屏打光與使用專業電影燈人物打光效果對比

2 LED顯示屏補光方案

目前已有專門針對LED顯示墻的補光方案,Sumolight的Sumosky是一種便攜式、可調節的LED顯示墻,用于為攝影機視野范圍外的面板補光。該裝置本質上是一大塊半透明材料,背面是按比例排列的LED燈條,可像標準LED顯示墻那樣輸入像素映射的視頻信號,但其還配有用于模擬全光譜響應的LED白光燈泡,每條通道的位深高達16比特。美國電影攝影師協會 (ASC)會員和美國燈光系統公司Kino Flo正在聯合研發一款產品,使用點間距較大但發射器種類更多的LED面板,在RGB的基礎上增加兩個白色發射器,同時內嵌算法,可從RGB中推斷出白色,并可尋址單個發射器。該面板也可與虛擬攝影棚里其他LED面板保持同步,采用同樣的像素映射和同步鎖相。

另一種補光方案是在攝影棚上方安裝多個LED燈,組成燈光矩陣,每個點位燈光顏色可控,在燈光的強度、顏色、方位、時間等維度還原現場光照,但在實際操作中仍需在部分位置搭配使用專業電影燈。Helios視頻處理器是國際LED虛擬攝影棚常用的視頻處理器,其研發公司Megapixel VR公司還擁有一個專門工具,可支持可視化呈現不同品牌LED顯示屏的色域和色彩空間,并可繪制LED顯示屏離軸性能,以便根據攝影機追蹤調整輸出,進而改善從不同角度拍攝LED顯示屏內畫面的鏡頭,也有助于校正特定LED顯示屏的顏色。