游走于虛幻與真實之間
——《2060》燈光設計

陳永剛

（江蘇省廣播電視總臺技術運維部，江蘇 南京 210008）

2021年10月22日，江蘇衛視國產原創動漫形象舞臺競演節目《2060》開播，“通過技術與內容的融合，為一眾原創動漫IP提供展現的綜藝舞臺”[1]。《2060》邀請26組中國動漫優秀的原創設計者，采用虛擬技術引入虛擬生命（V-life）入駐虛擬空間“星環城”，這些虛擬生命、虛擬場景等虛擬元素被展示于真實的舞臺空間，與演員、嘉賓、主持人同臺競技，而現場觀眾通過VR眼鏡沉浸于一種擴展現實（XR）的演出氛圍之中。“相比過去的電視節目，《2060》最大的亮點之一，就是利用高新技術給觀眾帶來沉浸式的新奇體驗”[2]。

整季節目共分五個階段，分別在虛擬空間“星環城”的5個虛擬場景中制作完成，分12集播出。筆者承擔了節目制作中真實場景和虛擬場景下的燈光設計與制作，經歷了一次與往常不一樣的嘗試和挑戰。基于此，筆者闡述主舞臺、第二現場、BUFF房實體空間的燈光設計，以及采用虛幻引擎（Unreal Engine）設計5個虛擬場景下的燈光呈現，重點分析虛擬制作中的難點。

1 《2060》燈光設計思路及制作流程

套用總導演唐焱的話：“它代表著我們對未來的向往以及對未知的探索。”所以《2060》的創作注定是一次艱難的挑戰，也是一次充滿激情的創新。這是一檔構架于距現在40年后的表演舞臺，但它又依賴于現在的技術支持。

作為一個以XR技術為內核的節目，虛擬角色不但生活在“未來城”這個虛擬空間，還會“來到”節目演播現場。“她”會和演播室的嘉賓同臺演出、互動，而節目嘉賓也需要“穿越”到星環城，或單獨表演或與“她們”同臺演出。

《2060》的燈光呈現是一個以虛實同步為目標的工作，所有的目標都是基于現場直播的效果，節目的制作流程見圖1。在每個節目制作中，V-life角色制作完成后，導入虛擬場景并進行內容設計編程。同時，對每個節目表演進行精準的燈光設計，節目彩排前完成所有燈光設定，特別是完成燈光效果重演的關鍵幀錄制。真實場景燈光及虛擬場景燈光都設計制作完成后，即可進行現場錄制。通過錄制采集的攝像機跟蹤數據與燈光數據置入最優場景文件，二次渲染得出最終電視播出畫面。

圖1 節目制作流程

2 真實場景的燈光設計

《2060》節目采用虛幻引擎實現擴展現實，整個世界是設定在虛擬空間“星環城”，在燈光設計上要同時滿足現場拍攝及XR制作技術的實時互動。

《2060》的實體空間主要由主舞臺、第二現場、BUFF房等3部分組成。

2.1 主舞臺的燈光設計

主舞臺是一個實體影視綠箱，除了綠箱背景還有實體的表演圓臺、觀眾席和嘉賓席，如圖2所示。綠箱長50 m、寬30 m、高10 m，把整個人物和舞臺加觀眾席全部融入進去。

圖2 綠箱與實體舞臺的混合空間

《2060》的主表演舞臺是基于摳像技術，通過虛幻引擎將真實世界與虛擬世界融合在一起。這個空間的燈光設計需要解決以下問題：大空間綠箱背景照明，演區、嘉賓席、觀眾席的照明與刻畫，節目環節中的流程效果光。主舞臺的燈位設計如圖3所示。由于空間較大，選用了100臺400 W LED平板燈，對整個舞臺的綠箱部分實現全覆蓋的基本照明，使其達到摳像技術要求。如此大面積的綠箱空間，燈具選擇上并沒有直接選用白光LED平板燈，而是選擇具有RGB色彩功能的燈具，在使用過程中，可以對綠箱色彩做細微的修正，保證綠箱背景的色彩一致。

圖3 主舞臺的燈位圖

由于節目環節設置的需要，在布光上需要將綠箱與表演舞臺、嘉賓席、觀眾席分割開來。使用了140臺1 000 W高顯指切割電腦燈以實現現場表演舞臺、嘉賓席、觀眾席的照明與刻畫。考慮到在大面積綠箱背景下反射的綠光對人物影響，表演區照度設定為700 lx，色溫5 600 K，以減弱背景反射光對主體人物影響。在此基礎上，使用了30臺三合一光束燈及60臺LED搖頭染色燈，對表演空間進行適度的修飾勾勒，以滿足節目環節設置需求的效果光。

2.2 第二現場

第二現場是動漫原創設計者集結區，屬于節目的真人秀空間，在燈光設計上注重空間環境塑造。在空間塑造上力求還原背景的金屬質感，使用LED平板燈與LED搖頭染色燈的組合完成整體渲染和局部刻畫，如圖4所示。但需要注意的是，大量的金屬質感材質的使用需要更好地控制光照，以消除高反射環境帶來的不利因素。

圖4 還原金屬質感背景的第二現場

使用LED光源的高顯指切割電腦燈對人物進行精準布光照明，使人物布光與環境光效得到較好的平衡。考慮到第二現場空間相對緊湊，在布光上將照度適當降低，面光照度控制在400 lx，加大攝像機光圈，增加景深表現。

2.3 BUFF房

節目還設置了3個不同風格的BUFF房，主要用于備戰期間動漫原創設計者準備節目內容和形式，期間會有與V-life進行交流的環節，如圖5所示。

圖5 真人與V-life交流的BUFF房

在燈光布置上，以影視場景的布光思路進行處理，使用100 W LED平板柔光燈，色溫可調。此處重點是要協調好真實空間與V-life同框共存的問題，在現場，V-life形象是以大屏的形式呈現的。需要處理好現場和屏幕內畫面的色調、亮度，使二者在視覺上形成“真實”共存；精確調整真人秀的燈光照度與色溫，在畫面中將真人與V-life的光比、色調盡可能調整協調。

3 虛擬場景中的燈光設計

《2060》的時空背景建立在一個虛構的平行于現實世界的虛擬空間——星環城，這里生活著數以萬計的虛擬生命。

整季《2060》節目分五個階段，分別在星環城的五個虛擬表演空間完成，即卡崗圖雅小劇場、水滴蒼穹、長安未央城、長安智慧城、赫爾辛根默斯肯天空競技場。在PIXOTOPE(基于虛幻引擎的演播室版本)中，通過摳像技術，將演播現場的真實場景與虛擬場景實時融合在一起。

虛擬場景制作中首次應用虛幻引擎的DMX燈光插件進行燈光設計，DMX插件中將DMX類燈具分為6種類型：Static（固定位置燈具）、Matrix/PIixel Bar（矩陣燈或像素條）、Moving Head（搖頭類燈具）、Moving Mirror（鏡面移動類燈具）、Strobe（頻閃類燈具）、Other（其他特殊燈具）。在分類上完全與真實的專業舞臺燈具匹配，可以依照現實中的經驗去使用這些燈具來設計虛擬場景中的燈光效果。

3.1 卡崗圖雅小劇場

《2060》前三期的場景卡崗圖雅小劇場是模擬海選表演的舞臺。在這個場景下的燈光呈現相對比較簡潔，如圖6所示，僅使用了少量的燈具完成這一階段的表演。在燈位設計上，使用5臺搖頭spot完成正面照明造型需求，在背景上設計了5×11的矩陣燈墻、7臺搖頭spot燈作為逆光造型使用。在軟件設置中，將燈具的模型設置為隱藏，力圖畫面更為干凈。在節目表演的燈光效果上比較克制，使其舞臺風格更符合海選階段樣式。

圖6 卡崗圖雅小劇場虛擬場景

虛幻引擎中可以通過設定燈具的亮度（照度）、投射距離、色溫、陰影強度等參數模擬燈光的效果，為燈光設計帶來很多便利。如可以設定將某些物體排除在燈光照射影響之外，根據使用需要任意放大或縮小燈光的大小體積。這樣原本在現實世界中需要大量燈具去完成的環境照明、染色等，在虛幻引擎中可能只需要一臺或兩臺點光源就可以滿足整體空間的照明任務。在現實的工作中，往往受限于設備的特性；在這里對燈具的應用將更為自由，突破實體燈具設備性能的限制。

3.2 水滴蒼穹

水滴蒼穹是模擬一個體育館的場景效果，其燈光設計整體風格偏向場館類表演燈光布置。在燈光設計上，依附體育館的造型、觀眾席弧線結構分布，分4個層次，相對工整，主要進行空間環境渲染；燈具選型以染色燈、光束圖案燈和頻閃燈為主。在《美羊羊與喜羊羊》節目表演中，通過藍圖設置，將場館上空布置滿可供DMX信號控制的六邊形霓虹燈，勾勒出水滴蒼穹的效果，如圖7所示。

圖7 水滴蒼穹虛擬場景

以上效果的實現就是由虛幻引擎DMX燈光插件功能完成的，其可以將場景中任何物體轉化成可控的發光燈具，而不再受限于具體的場地和設備。

3.3 長安未央城

長安未央城虛擬場景是一個建在水面上的八邊形開放場地，如圖8所示。其燈光設計除按照場景中觀眾席的走向設置，還特別設計了11根燈光立柱，解決它的立面造型。燈具選擇仍選用光束燈、頻閃燈。

圖8 長安未央城虛擬場景

3.4 長安智慧城

長安智慧城虛擬場景是在一座摩天大樓頂部的天空劇場，它是一個狹長如一顆尖刺般的通道式舞臺，如圖9所示。

圖9 長安智慧城虛擬場景

其虛擬燈光設計主要考慮縱深效果，在舞臺立面設計了一個背景燈墻，同時兩側設計了光束燈的陣列，在打開時宛如蝴蝶的翅膀，解決了橫屏畫面的構圖問題，拓展了場景的空間。由于后部地面是透明材質，又設計了縱向長條矩陣燈，可以實現類似音量柱效果。

3.5 赫爾辛根默斯肯天空競技場

赫爾辛根默斯肯天空競技場虛擬場景是宛如超級航空巨艦般的一座移動競技場，長度達到了200 m，緩慢地漂浮于星環城中。

該虛擬場景的燈光設計主要考慮競技場輪廓線條的勾勒，使用光束燈與頻閃燈對建筑空間進行填充，形成飄帶狀的空間效果，如圖10所示。

圖10 赫爾辛根默斯肯天空競技場的輪廓線條勾勒效果

3.6 V-life表演的虛擬場景

除對以上虛擬空間的塑造外，還針對每一個V-life的舞臺表演風格塑造充滿個性化的虛擬表演場景。

針對電視雞《流光飛舞》的表演，根據角色特性，虛擬場景的設計采用了翻書的表現形式，完成場景的快速轉換，類似于舞臺劇中軟式布景的效果；模擬布光效果時，同樣采用舞臺劇的處理手法，呈現簡潔明快的表演場景，如圖11所示。

圖11 電視雞《流光飛舞》的虛擬表演場景

弦與宋雨琦合作表演《邦尼》的虛擬表演場景是一個拉長并折疊成U形的國際象棋棋盤，整個場景狹長，如圖12所示。在燈光設計上，呈現沿著棋盤兩側陣列分布頻閃的效果，隨著音樂節奏閃動，有飛機跑道燈的感覺。

圖12 《邦尼》的虛擬表演場景

無限少女與白舉綱合作表演《墨菲斯》的虛擬場景是一個末日廢墟。根據整個場景風格，以及歌曲節奏激烈狂躁的搖滾曲風，原有長安智慧城的燈光效果不再適合，其燈光設計包括，在樓宇背后的遠處加了一個點光，模擬落日；同時在場景中植入4個路燈桿，模擬了3×4的頻閃燈矩陣；在破碎的樓宇中植入了大量的點光源，呈現光影動態，如圖13所示。

圖13 《墨菲斯》的虛擬場景

4 虛擬制作中的難點

虛幻引擎是一款游戲開發軟件，在4.0版本首次引入DMX燈光插件。在虛幻引擎中，DMX燈具在分類上與真實的專業舞臺燈具完全匹配，理論上可以實現所有真實專業舞臺燈光的效果。同時，燈具的種類、燈具的通道屬性都可以拓展，如圖14所示。在虛幻引擎中，可以自由添加由DMX類燈具組成的各種Component（組件），每個Component可以分別設置自己獨特的功能，如Color_Component可以控制混色，Gobo_Component可以控制圖案變化。燈光師根據需要添加組件，并分別控制，實現特定的燈光效果。它與其他燈光設計模擬軟件有相似之處又不盡相同。采用其他專業的燈光模擬軟件的確也可以模擬出相對逼真的燈光演示效果，但虛幻引擎提供的便捷交互性是其他燈光軟件所無法比擬的。特別是PIXOTOPE(基于虛幻引擎的演播室版本)可以支持演播室直播交互的功能，使得演播現場和虛擬世界實現實時交互。

圖14 燈具種類、燈具通道的設置

在實際的項目制作中，不僅僅可以用來控制舞臺燈具，也可以按照接收的數延伸控制其他燈類；通過軟件內的藍圖設計，可以控制例如模型某個局部亮暗、位置等，將一些模型實體轉化為設計者需要的發光元素或其他特效。軟件的開放性為設計者的實際制作提升了效率，可實現更多的創意。

在實際使用中也遇到一些困惑，作為一名從業多年的燈光設計師，對于現實中各種燈具會呈現什么效果，基本會有一定的判斷。如對人物造型，投射什么樣的光，設定什么樣的數值。但在為虛擬角色做燈光設計時還是遇到了新的問題。受制軟件算法的影響，V-life角色材質特性對燈光反射的影響，不能完全依照實體設計中的經驗，一個角色的皮膚、毛發、服飾等材料不同，它的反射率不盡相同。造成這個問題的根本原因在于，參與競演的V-life來自不同的制作公司，在建模及材質設定上標準不一。用傳統的方式來處理往往結果不盡人意，最后采取了局部補光的方式解決了這個問題。

如前面提到，《2060》的燈光呈現是一個以虛實同步為目標的工作，所有的目標都是基于現場直播的效果。當一個節目的角色制作完成后，導入節目場景中，就開始了一個節目的燈光設計，包括對特定場景的燈位設計、效果編程。對照節目的創意呈現，完成了基于時間碼的燈光效果程序編寫，對每個節目表演進行精準的燈光設計。但是由于場景的復雜程度以及光效對計算機運算資源的需求過高，在實際節目錄制中，場景運算的幀率仍然遠遠達不到演播系統的要求。為了保證現場錄制的安全性，在正式演播廳錄制時會刪減掉一些內容來保證畫面幀率，然后用后期渲染的完整版本交由播出使用。因此在節目彩排前，通過虛幻引擎的關鍵幀錄制技術完成燈光效果的錄制。它的原理就是記錄在整個表演過程中DMX512各通道的實時數據變化，在二次渲染過程中，運行完整的工程文件來完成最終效果。事實上場景的鏡頭變化也是利用相似的技術來完成。

5 結語

以上簡單闡述了《2060》的節目的燈光設計及制作過程，受限于個人的經驗和能力，最終結果未必盡善盡美，但這是一次非常有意思的嘗試。也許從旁觀者的角度來看，它僅僅是一個虛擬摳像棚的制作和燈光模擬軟件的使用。但能創新地將二者實時融合在一起，這也是巨大的技術突破。

挑戰與創新是每一位耕耘在節目制作一線的從業者不斷需要面對的。“元宇宙”撲面而來，從業者必將在今后的工作中面臨更多更高的挑戰，突破常規，以更新的技術為受眾帶來更新更好的體驗。