基于LED背景墻的虛擬拍攝在電影和電視制作中的應(yīng)用研究

歐陽(yáng)玥 劉伊晗 張博文

中廣電廣播電影電視設(shè)計(jì)研究院,北京 100045

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、LED 等終端制造業(yè)的成熟和電影電視行業(yè)的需要,虛擬拍攝技術(shù)近年來(lái)取得了飛速發(fā)展。虛擬拍攝技術(shù)是在傳統(tǒng)綠幕拍攝方式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,以實(shí)時(shí)渲染、數(shù)字資產(chǎn)、攝影機(jī)跟蹤、視頻播控、LED 屏幕呈現(xiàn)、畫面融合等技術(shù)為主要實(shí)現(xiàn)方式,實(shí)現(xiàn)背景屏中呈現(xiàn)的虛擬場(chǎng)景畫面與屏前真實(shí)場(chǎng)景中的角色在攝影機(jī)視角下保持正確的透視關(guān)系,最終達(dá)到虛實(shí)結(jié)合、所見(jiàn)即所得的拍攝效果。本文中所提的虛擬拍攝,特指基于LED 背景墻的影視拍攝技術(shù)。近年來(lái),虛擬拍攝技術(shù)已受到影視領(lǐng)域廣泛關(guān)注,也使內(nèi)容生產(chǎn)流程發(fā)生了全新的變化,有著廣泛的應(yīng)用前景,是影視及網(wǎng)絡(luò)視聽(tīng)領(lǐng)域行業(yè)高質(zhì)量創(chuàng)新發(fā)展的需要。

目前,虛擬拍攝技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的影視拍攝中均有不同程度的應(yīng)用,而電影和電視是虛擬拍攝技術(shù)最重要的兩大應(yīng)用場(chǎng)景,由于制作端和播出端上的差異性,使二者對(duì)虛擬拍攝技術(shù)的具體應(yīng)用需求也有所區(qū)別。通過(guò)對(duì)電影、電視兩大領(lǐng)域虛擬拍攝技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行對(duì)比研究,對(duì)虛擬拍攝的技術(shù)研究、設(shè)備研發(fā)制造,以及未來(lái)更具針對(duì)性的應(yīng)用有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 虛擬拍攝發(fā)展概述

2.1 虛擬拍攝在電視領(lǐng)域的發(fā)展

電視領(lǐng)域?qū)μ摂M拍攝的應(yīng)用無(wú)論從時(shí)間維度還是從普及程度上,均要早于電影領(lǐng)域。直播技術(shù)的產(chǎn)生打破了先制作再播出的傳統(tǒng)內(nèi)容制作流程。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,一種更新的節(jié)目制作系統(tǒng)誕生了,也是虛擬拍攝技術(shù)在電視節(jié)目錄制中最主要的表現(xiàn)形式——虛擬演播室系統(tǒng)。虛擬演播室最早在1993年的IBC展會(huì)上正式面世,經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)較為成熟。近幾年來(lái),又產(chǎn)生了基于LED 背景墻的新一代虛擬演播室系統(tǒng)。

目前,世界范圍內(nèi)有數(shù)十家公司已開發(fā)或正在開發(fā)這種較為新穎的節(jié)目制作系統(tǒng)。我國(guó)虛擬演播室的建設(shè)起步較晚,早期發(fā)展中所運(yùn)用的設(shè)備主要依賴進(jìn)口產(chǎn)品。隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)支持力度的加大、自主研發(fā)能力的提升,各種軟硬件設(shè)備也逐漸國(guó)產(chǎn)化,德火、七維、瀾景等一批國(guó)內(nèi)企業(yè)致力于自主技術(shù)的研發(fā),與國(guó)內(nèi)重要新聞媒體機(jī)構(gòu)深度合作,成功將虛擬拍攝技術(shù)應(yīng)用于新華社太空航天員“面對(duì)面”采訪、bilibili跨年晚會(huì)、央視中國(guó)詩(shī)詞大會(huì)等不同類型的廣電綜藝節(jié)目中,如圖1所示。政策上的支持與技術(shù)上的提升使我國(guó)的虛擬拍攝技術(shù)迎來(lái)了快速發(fā)展的機(jī)遇期,也使我國(guó)電視節(jié)目中所應(yīng)用的虛擬拍攝技術(shù)與世界領(lǐng)先水平的距離不斷縮小。

圖1 虛擬拍攝技術(shù)在電視節(jié)目中的應(yīng)用

2.2 虛擬拍攝在電影領(lǐng)域的發(fā)展

虛擬拍攝除了在電視節(jié)目制作中的探索應(yīng)用之外,針對(duì)電影、劇集和廣告的虛擬拍攝技術(shù)也逐漸發(fā)展起來(lái)。從最早使用虛擬制作技術(shù)來(lái)制作動(dòng)態(tài)預(yù)覽(Previz),在實(shí)拍中運(yùn)用動(dòng)作捕捉 (Motion Capture)和運(yùn)動(dòng)控制 (Motion Control),到電影《阿凡達(dá)》(Avatar,2009,詹姆斯·卡梅隆)使用的電影虛擬化制作,使綠幕影棚中的拍攝團(tuán)隊(duì)可以直接在監(jiān)視器中看到經(jīng)過(guò)合成的最終畫面,到現(xiàn)在的新一代基于LED 背景墻的虛擬拍攝制作技術(shù),電影行業(yè)也在嘗試運(yùn)用新技術(shù)為創(chuàng)作帶來(lái)更多可能。

目前,歐美等國(guó)家在電影虛擬拍攝技術(shù)應(yīng)用中處于相對(duì)領(lǐng)先的地位,北美及歐洲已有上百個(gè)攝影棚開始了基于LED背景墻的電影虛擬化制作改造。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前已有超過(guò)210部影片使用了虛擬拍攝技術(shù)。從早前階段 《遺落戰(zhàn)境》 (Oblivion,2013,約瑟夫·科辛斯基)、《地心引力》(Gravity,2013,阿方索·卡隆)等影片對(duì)虛擬拍攝技術(shù)的嘗試與探索,到該技術(shù)在眾多電影與劇集中的應(yīng)用,國(guó)外虛擬拍攝技術(shù)正快速發(fā)展。2019 年,工業(yè)光魔 (Industrial Light&Magic)、史詩(shī)游戲 (Epic Games)等多家公司為美劇 《曼達(dá)洛人第一季》 (The Mandalorian Season 1,2019)所打造的Stage Craft就是其中最具代表性的虛擬拍攝系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)的影視機(jī)構(gòu)、科研院所和企業(yè)先后開展了對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究。北京電影學(xué)院建設(shè)了基于LED背景墻的虛擬攝影棚實(shí)驗(yàn)環(huán)境,根據(jù)影視拍攝需求進(jìn)行探索實(shí)踐;時(shí)光坐標(biāo)基于LED 的數(shù)字虛擬拍攝技術(shù),在橫店搭建了LED 虛擬攝影棚 (圖2),探索了虛擬拍攝的制作流程;博采傳媒歷時(shí)3年研發(fā)了包括消除摩爾紋、零延時(shí)相機(jī)追蹤、虛實(shí)跟焦系統(tǒng)、極端天氣拍攝等多個(gè)核心技術(shù),被好萊塢制片公司評(píng)價(jià)為下一代虛擬制片技術(shù)解決方案。同時(shí),針對(duì)影視劇的虛擬拍攝技術(shù)已在《異星救援》《山河表里》《未知行星》《開端》《誕辰》等諸多影視劇作品中得到了一定程度的應(yīng)用。

圖2 應(yīng)用于電影拍攝的LED虛擬攝影棚

3 虛擬拍攝在電影和電視領(lǐng)域的應(yīng)用需求分析

3.1 電影與電視虛擬拍攝的技術(shù)共性

虛擬拍攝的關(guān)鍵技術(shù)手段主要包括LED 屏顯示及播控、攝影機(jī)跟蹤、實(shí)時(shí)渲染和協(xié)同控制幾個(gè)方面。電影與電視領(lǐng)域的虛擬拍攝對(duì)這幾種關(guān)鍵技術(shù)手段均有不同程度的應(yīng)用。

在早期的電視虛擬演播室中,節(jié)目制作中需要借助色鍵技術(shù)完善具體的摳像工作,這樣可以接收準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信號(hào),而且還要依托藍(lán)色幕布凸顯制作效果。[1]近年來(lái),基于LED 背景墻的虛擬演播室技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,減少了以往所需的摳像二次合成環(huán)節(jié),做到了即拍即得。電影虛擬拍攝也逐漸采用LED 屏幕墻作為背景,LED 背景墻由多個(gè)顯示模組拼接而成,可按需求組合為不同規(guī)格和分辨率,形成CAVE式四面環(huán)繞或180°以上環(huán)形排列的大型背景墻結(jié)構(gòu)服務(wù)于電影虛擬化制作。[2]根據(jù)攝像機(jī)的視角進(jìn)行畫面的透視矯正,通過(guò)LED 播控服務(wù)器將實(shí)時(shí)變化的畫面同步呈現(xiàn)在多面LED 屏上。

在攝影機(jī)跟蹤方面,電影和電視中所采用的跟蹤技術(shù)相類似,包括攝影機(jī)位置跟蹤和攝影機(jī)焦距焦點(diǎn)跟蹤。其主要原理為通過(guò)架設(shè)于攝影機(jī)云臺(tái)或鏡頭上的機(jī)械或紅外傳感器捕捉攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)變化參數(shù),生成較為精確的跟蹤數(shù)據(jù),并將信號(hào)輸入至渲染服務(wù)控制機(jī)中的虛擬攝影機(jī),完成拍攝位置正確的透視關(guān)系建構(gòu)以及焦點(diǎn)、焦距等鏡頭參數(shù)的傳輸,使現(xiàn)實(shí)攝影機(jī)與渲染引擎中構(gòu)建的虛擬攝影機(jī)各參數(shù)保持一致,形成虛實(shí)結(jié)合的全新畫面。

實(shí)時(shí)渲染一直在游戲領(lǐng)域得以應(yīng)用,基于綠幕的電影虛擬化制作已經(jīng)將實(shí)時(shí)渲染畫面用于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)演,隨著渲染技術(shù)的進(jìn)步和渲染效果的提升,實(shí)時(shí)渲染技術(shù)能夠保證電影虛擬化制作現(xiàn)場(chǎng)LED 背景墻畫面和光照效果更加真實(shí)。[2]在虛擬拍攝中,主要包括渲染服務(wù)控制主機(jī),用于操作和控制渲染服務(wù)器,預(yù)覽系統(tǒng)拍攝信號(hào),采集跟蹤數(shù)據(jù),進(jìn)行資源同步等操作。渲染服務(wù)器用于實(shí)時(shí)渲染引擎輸出畫面,一般會(huì)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)集群渲染,并根據(jù)電影與電視拍攝制作的不同需要渲染出符合參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的植入元素或背景畫面。

不論是基于何種應(yīng)用場(chǎng)景的虛擬拍攝技術(shù),都不同程度地有著協(xié)同控制的需要。要保證渲染前景、背景、LED 屏與攝影機(jī)實(shí)時(shí)拍攝、渲染合成的畫面嚴(yán)格一致,必須將以上系統(tǒng)進(jìn)行同步。支持這些協(xié)同數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議也非常重要,目前有廣泛使用的UDP、LTC同步、VRPN、FREE-D 等。以同步發(fā)生器為核心的控制系統(tǒng),可以使虛擬拍攝技術(shù)中各種軟件、硬件連接為一個(gè)整體,使創(chuàng)作者在拍攝期間能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)協(xié)同匹配運(yùn)行進(jìn)行全面調(diào)控校正。通過(guò)同步發(fā)生器下發(fā)的時(shí)間碼及播控系統(tǒng)的同步控制,實(shí)現(xiàn)播控服務(wù)器、渲染服務(wù)器、LED 屏系統(tǒng)、定位系統(tǒng)及攝影機(jī)的整體調(diào)控,攝影機(jī)拍攝輸出內(nèi)容與合成端渲染畫面一致。

3.2 二者之比較

近些年電影和電視出現(xiàn)了一定程度的融合趨勢(shì),一些制作精良的劇集和廣告,借鑒了電影的拍攝和制作手法,技術(shù)上和電影已差別不大。另外,網(wǎng)劇、網(wǎng)絡(luò)電影、真人秀的出現(xiàn),也讓電影和電視的界限越來(lái)越模糊。本文所說(shuō)的“電影領(lǐng)域”,包括了傳統(tǒng)電影、網(wǎng)絡(luò)大電影、劇集等對(duì)呈現(xiàn)效果要求較高的影視內(nèi)容,而“電視領(lǐng)域”主要是指有直播需求的新聞報(bào)道、綜藝節(jié)目、訪談節(jié)目,以及傳統(tǒng)電視劇及小成本制作的影視內(nèi)容等。

基于電視節(jié)目、電影制作兩種不同領(lǐng)域在創(chuàng)作思路、制作流程和呈現(xiàn)要求上的不同之處,使虛擬拍攝技術(shù)在不同領(lǐng)域中的具體應(yīng)用方向和技術(shù)手段有所區(qū)別,并且同一技術(shù)在不同領(lǐng)域中的名稱和設(shè)備使用也存在著一定的差異性。

制作需求是電視節(jié)目和影視制作對(duì)虛擬拍攝技術(shù)具體應(yīng)用手段不同的主要原因之一。在電視節(jié)目制作中,許多內(nèi)容有著直播需要,如晚會(huì)、新聞播報(bào)等。以此為切入點(diǎn),廣電綜藝領(lǐng)域?qū)μ摂M拍攝的應(yīng)用需求主要有以下幾點(diǎn):(1)提升節(jié)目品質(zhì)與制作效率;(2)降低成本,節(jié)省人力物力;(3)保證即時(shí)性,可以生成直播所需的實(shí)時(shí)內(nèi)容;(4)場(chǎng)景環(huán)境的可重復(fù)使用。

電影制作領(lǐng)域?qū)μ摂M拍攝技術(shù)的應(yīng)用,主要通過(guò)后期前置化,盡可能在拍攝中就可以獲得與最終成片效果相接近的素材畫面,節(jié)省后期時(shí)間,提高效率。需求主要有以下四點(diǎn): (1)控制拍攝成本、縮短拍攝周期;(2)在前期拍攝中,為演職人員快捷、同步地提供更接近最終效果的直觀畫面呈現(xiàn);(3)突破時(shí)間場(chǎng)地條件制約,使場(chǎng)景的構(gòu)建與調(diào)整更加自由、可控;(4)針對(duì)傳統(tǒng)綠幕溢色及反射/映射材質(zhì)光效錯(cuò)誤問(wèn)題的更優(yōu)解決方案。由于電影、廣告、MV 等作品不需要具備直播屬性,因此制作周期相較于直播類節(jié)目更加充裕,對(duì)畫面內(nèi)容的整體質(zhì)量也有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。

不同的需求也使具體技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生了差異性,節(jié)目的直播和互動(dòng)需求,使電視虛擬拍攝加入新媒體接入、基于手持移動(dòng)設(shè)備的觸摸點(diǎn)評(píng)系統(tǒng)、圖文制播功能等技術(shù)模塊,同時(shí)為保證實(shí)時(shí)播出的穩(wěn)定性,對(duì)數(shù)字資產(chǎn)、植入元素的精度一般不做過(guò)高要求,但在設(shè)備協(xié)調(diào)程度、系統(tǒng)運(yùn)行保障、燈光、背景轉(zhuǎn)換的實(shí)時(shí)性等方面要求更高。同時(shí),電視節(jié)目制作中普遍會(huì)應(yīng)用到虛擬植入技術(shù),將預(yù)先制作完成的三維模型、動(dòng)畫整合到演播室實(shí)景中,通過(guò)傳感裝置將虛擬元素與實(shí)拍畫面進(jìn)行線性疊加,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)虛擬物體與主持人的互動(dòng)、廣告植入,還能由交互系統(tǒng)控制植入元素的播出,添加各種包裝元素,實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的配合使用,豐富節(jié)目的畫面呈現(xiàn)效果。

另外一個(gè)區(qū)別,就是在電視領(lǐng)域的虛擬拍攝中,較多使用XR 虛擬拍攝,它是在綠幕拍攝和虛擬拍攝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的升級(jí)方案,這一技術(shù)很好地解決了虛擬拍攝場(chǎng)地和成本的問(wèn)題。拍攝現(xiàn)場(chǎng)LED屏的寬度、高度是有限的,景別的切換再加上拍攝機(jī)位的運(yùn)動(dòng),拍攝畫面很容易超出現(xiàn)場(chǎng)屏體覆蓋的范圍造成穿幫,而XR 虛擬拍攝技術(shù)可以將這一部分穿幫的畫面用虛擬畫面替換掉,通過(guò) “XR 擴(kuò)展”將LED 屏幕之外的畫面和攝像機(jī)錄制的有邊界的畫面實(shí)時(shí)合成,最終達(dá)到虛實(shí)結(jié)合的視覺(jué)效果。適用于小型節(jié)目、低成本拍攝和直播的需求,使內(nèi)容產(chǎn)出更加快速、高效,使畫面呈現(xiàn)更加豐富、多元。

電影制作所使用的虛擬拍攝技術(shù)則有著不同的側(cè)重點(diǎn),因?yàn)殡娪暗闹谱鬟€會(huì)涉及后期環(huán)節(jié),沒(méi)有實(shí)時(shí)播出的需要,再加上前景實(shí)時(shí)合成畫面的不可逆性,因此電影制作中對(duì)于AR 前景、XR 背景等虛擬植入技術(shù)鮮有使用。為了拍攝到更為真實(shí)、精度更高的電影級(jí)畫面,電影虛擬拍攝中對(duì)LED 屏幕參數(shù)、數(shù)字資產(chǎn)精細(xì)度、渲染的真實(shí)性和光影效果、真實(shí)攝影機(jī)與虛擬攝影機(jī)的同步匹配關(guān)系等方面有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。

4 虛擬拍攝實(shí)施方案之比較

4.1 電影制作中虛擬拍攝的實(shí)施方案

區(qū)別于之前的虛擬化制作或者現(xiàn)場(chǎng)預(yù)演,基于LED 背景墻的虛擬拍攝技術(shù)更強(qiáng)調(diào)后期前置,致力于將對(duì)影片最終呈現(xiàn)的控制權(quán)交還給現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)演和主創(chuàng)手中。[3]因此在拍攝之前,需要提前將相關(guān)的數(shù)字模型等虛擬資產(chǎn)制作出來(lái)。主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)可以在拍攝現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用手持移動(dòng)或VR 設(shè)備,完成對(duì)場(chǎng)景多角度、全方位審閱查看的勘景工作,實(shí)時(shí)做出模型修改、色彩校正、照明控制等一系列工作。經(jīng)過(guò)調(diào)整后,由多臺(tái)設(shè)備同時(shí)對(duì)內(nèi)容進(jìn)行渲染輸出,與跟蹤系統(tǒng)所捕捉到的攝影機(jī)參數(shù)相互匹配,進(jìn)而獲得最終的拍攝畫面。基于LED 背景墻的電影虛擬拍攝系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 基于LED背景墻的電影虛擬拍攝系統(tǒng)

與電視相對(duì)固定的機(jī)位視角不同,在電影虛擬攝影棚中,表演的核心區(qū)域范圍一般是幾十平方米(根據(jù)具體情況設(shè)定)。該范圍內(nèi)會(huì)有大量的中近景及特寫鏡頭出現(xiàn),演員與環(huán)境內(nèi)的道具有大量的互動(dòng)接觸,一般此范圍內(nèi)的場(chǎng)景要進(jìn)行真實(shí)的搭建。[4]

除中近景外,帶人物與宏大背景關(guān)系的全景鏡頭也是電影中十分常見(jiàn)的,為滿足不同情況的拍攝需要,影視應(yīng)用的虛擬拍攝系統(tǒng)往往面積更大,廣告、MV 等作品所使用的LED 面積一般在50～200平方米左右,而電影拍攝的LED 面積普遍在200～1000平方米,立面屏通常采用環(huán)形屏幕,也會(huì)根據(jù)使用需要添加天幕。由于全景景別的拍攝需要更高更寬的背景屏幕,因此用于電影拍攝的LED 屏高度一般不低于6米,主屏的寬度不小于10.6米(按照16∶9的畫幅比計(jì)算)。由于拍攝距離相對(duì)比較遠(yuǎn),因此LED 屏的點(diǎn)距可以相對(duì)較大,這樣一方面可以控制屏體的成本,另一方面可以獲得更高的屏體亮度,提供更接近大自然的光影效果。

由于同時(shí)使用LED 屏顯示與照明,并且在系統(tǒng)中存在其他照明設(shè)備,需要匹配校正的內(nèi)容較多,并且由于LED 屏幕的發(fā)光特性導(dǎo)致色彩偏差,要讓電影虛擬化制作系統(tǒng)準(zhǔn)確地還原色彩,需要進(jìn)行色彩校正與照明匹配。[2]

4.2 電視節(jié)目制作中虛擬拍攝的實(shí)施方案

虛擬拍攝系統(tǒng)通過(guò)多面LED 屏幕組成一個(gè)內(nèi)容顯示空間,但在電視節(jié)目的制播過(guò)程中,虛擬拍攝系統(tǒng)不僅需要提供可供拍攝的畫面背景,畫面前景中的包裝文字或虛擬植入元素也同樣重要。因此,在電視節(jié)目制作中,根據(jù)場(chǎng)地的不同特點(diǎn),LED 屏幕的設(shè)置可分為三種類型:L型適用于小型演播室,U 型適用于場(chǎng)地較小的單一景區(qū)演播室,而中大型演播室一般使用弧面型。通常立面屏點(diǎn)間距不大于1.5mm,地面屏點(diǎn)間距不大于2.5mm,立面屏幕分辨率一般在4K (3840×2160)以上。

在電視節(jié)目制作中,除用于為L(zhǎng)ED 背景實(shí)施提供畫面內(nèi)容的渲染服務(wù)器外,為滿足圖形在線包裝的需要,還會(huì)另外配置AR 渲染服務(wù)器,在真實(shí)環(huán)境中添加置于主持人前景的虛擬物品或虛擬效果,也會(huì)在虛擬植入元素上運(yùn)行視頻開窗、播放圖片視頻等功能,形成LED 畫面 (置于后景)-主持人(位于中間)-AR 虛擬元素 (置于前景)的三層疊加畫面效果,豐富了整體環(huán)境的層次感。同時(shí),通過(guò)主持人與虛擬元素的互動(dòng)使節(jié)目表現(xiàn)形式更加靈活,傳達(dá)給觀眾的信息也更加直觀具體。基于LED背景墻的虛擬演播室系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 基于LED背景墻的虛擬演播室系統(tǒng)

電視虛擬拍攝系統(tǒng)一般配置有與主操作系統(tǒng)相匹配的各種燈光設(shè)備(如平板燈、聚光燈、投影燈、搖頭電腦燈等),通過(guò)編輯調(diào)整燈光參數(shù),將真實(shí)空間與虛擬空間所有類別燈光進(jìn)行統(tǒng)一布局與調(diào)控,用于編排節(jié)目的動(dòng)態(tài)光影變化,使動(dòng)態(tài)內(nèi)容制作達(dá)到自然一致,保證整個(gè)系統(tǒng)光影統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

電視節(jié)目制作所使用的虛擬拍攝系統(tǒng)通常還可以對(duì)環(huán)境音效進(jìn)行輸出,增強(qiáng)場(chǎng)景的感染力與聽(tīng)覺(jué)感受,場(chǎng)景內(nèi)部的視頻素材和外部接入信號(hào)都可以進(jìn)行音頻的調(diào)整切換與輸出,打造更豐富的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)享受。

4.3 兩者之比較

創(chuàng)作思路、制作流程的差異性是電視節(jié)目和電影制作中虛擬拍攝系統(tǒng)所采用的配置與設(shè)備有所區(qū)別的另一個(gè)主要原因,通過(guò)對(duì)電視節(jié)目和電影制作兩個(gè)方向虛擬拍攝系統(tǒng)實(shí)施方案的對(duì)比,兩者之間的不同較為顯著。

在LED 屏幕顯示方面,電視虛擬拍攝技術(shù)多在綜藝訪談、新聞播報(bào)等類型的節(jié)目中使用,這類節(jié)目所需的場(chǎng)地空間并不大,因此LED 屏幕面積通常在200平方米內(nèi);而電影虛擬拍攝多需要盡可能真實(shí)地模擬戶外或宏大場(chǎng)景,因此對(duì)LED 屏幕面積也有更高的需求,此外,電影拍攝中LED 屏幕一般不采用地屏,而會(huì)進(jìn)行地面的置景,以提高地面與人物接觸面的真實(shí)程度。由于空間大小的差別,以及拍攝機(jī)位的距離較遠(yuǎn),用于電影虛擬拍攝的LED 屏點(diǎn)距可以大一些,在P2至P4之間,特別是用于照明的頂屏,一般在P5 以上。但是電影領(lǐng)域使用的LED 對(duì)屏體的幀率、亮度、面板的吸光能力、顯色性能、封裝工藝等方面都有更高的要求。同時(shí),電影拍攝的場(chǎng)景變化較多,因此LED 屏幕的構(gòu)成形式會(huì)比較多,如圓形、半圓形、方盒形、膠囊形等,而且有時(shí)候會(huì)組合使用多種形式的屏幕。

在攝影機(jī)跟蹤定位方面,電視節(jié)目多為固定位置的對(duì)話、訪談或播報(bào),主持人通常只進(jìn)行小幅度的動(dòng)作和移動(dòng),因此是否配置跟蹤定位系統(tǒng)多會(huì)根據(jù)情況而定;而電影拍攝時(shí)人物和攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)幅度遠(yuǎn)超電視節(jié)目,鏡頭設(shè)計(jì)也更為靈活,尤其是人物的奔跑、戰(zhàn)斗等狀態(tài),攝影機(jī)快速的推拉搖移等,本就具備一定的拍攝難度,因此跟蹤定位系統(tǒng)所提供的技術(shù)支持對(duì)保證電影畫面質(zhì)量的作用至關(guān)重要。目前在電影領(lǐng)域的虛擬拍攝中,由于對(duì)定位精度、靈敏度和延時(shí)要求極高,最好選擇主動(dòng)定位的方案,如激光、紅外光學(xué)定位等技術(shù),同時(shí)為解決其同步問(wèn)題,還應(yīng)支持接收同步時(shí)間碼。

實(shí)時(shí)渲染方面,電影和電視領(lǐng)域的虛擬拍攝目前一般都使用游戲引擎,不過(guò)電影虛擬拍攝對(duì)渲染的精細(xì)程度和材質(zhì)、光影的真實(shí)感有著更高的要求。電影領(lǐng)域常用的是UE (Unreal Engine)虛幻引擎,電視領(lǐng)域常用虛幻引擎和Unity引擎。電影虛擬拍攝中,存在內(nèi)視錐渲染和外視錐渲染的區(qū)別[2],內(nèi)視錐顯示的是攝影機(jī)直接拍攝的背景,而外視錐是攝影機(jī)拍攝范圍以外的背景,主要用于照明和沉浸感的營(yíng)造。因此在渲染算力的分配上,需要分給內(nèi)視錐畫面更多的資源,以生成足夠精細(xì)的畫面和足夠小的延時(shí),而外視錐畫面則可以降低分辨率以減少渲染資源的消耗。

燈光照明技術(shù)方面,電視節(jié)目一般情況下具有成熟且固定的布光方式,因此相比電影拍攝,電視節(jié)目所使用的燈光設(shè)備智能化程度更高,也更加自動(dòng)化,使得燈光設(shè)備可以并入電視虛擬拍攝系統(tǒng)內(nèi),在主系統(tǒng)上調(diào)整參數(shù),統(tǒng)一調(diào)控;電影拍攝的布光方式更加多樣,同時(shí)也較為復(fù)雜,因此在電影虛擬拍攝中,為達(dá)到拍攝效果,多采用LED 屏幕照明和傳統(tǒng)電影燈光設(shè)備相互配合使用的照明方式。

5 總結(jié)與展望

目前,虛擬拍攝的發(fā)展尚有一些不足,也存在著摩爾紋、視角偏差、顯示偏色、景深匹配等技術(shù)局限性。除此之外,我國(guó)虛擬拍攝技術(shù)起步較晚,相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人才尚未形成規(guī)模,技術(shù)普及程度不高,技術(shù)應(yīng)用主要集中在國(guó)家級(jí)或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份電視臺(tái)或企業(yè)中,還有進(jìn)一步下沉推廣的可能性。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看,雖然現(xiàn)階段虛擬拍攝技術(shù)的發(fā)展存在著一定的阻礙,但作為影視產(chǎn)業(yè)中的一次重大技術(shù)變革,其優(yōu)勢(shì)也是顯著的,有著廣闊的發(fā)展前景。

我國(guó)為了扶持虛擬拍攝的應(yīng)用,鼓勵(lì)市場(chǎng)主體參與,國(guó)家廣播電視總局在 《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽(tīng)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》中提出“建立新視聽(tīng)節(jié)目的拍攝、制作、存儲(chǔ)、播出、分發(fā)、呈現(xiàn)全鏈條技術(shù)體系”,有力推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展。國(guó)家電影局也在《“十四五”中國(guó)電影發(fā)展規(guī)劃》中提出:充分應(yīng)用傳統(tǒng)攝制、虛擬攝制、云端制作、智能制作以及計(jì)算機(jī)動(dòng)畫等多元化電影攝制技術(shù)手段,推動(dòng)建立電影創(chuàng)作、內(nèi)容和數(shù)據(jù)共享技術(shù)體系。國(guó)家層面的支持對(duì)科技創(chuàng)新研發(fā)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)起到了強(qiáng)大的引領(lǐng)作用。同時(shí),相關(guān)科研院所也在積極跟進(jìn),進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)制定,高新企業(yè)也開始在軟硬件設(shè)備制造、自研技術(shù)等方面逐漸發(fā)力,不同主體間的交流合作日益擴(kuò)大,形成了我國(guó)虛擬拍攝技術(shù)發(fā)展的良好格局。

2019年后,中國(guó)科幻電影強(qiáng)勢(shì)崛起,相比傳統(tǒng)拍攝手段,虛擬拍攝在宏大場(chǎng)景、視覺(jué)表現(xiàn)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),更利于類型電影的創(chuàng)作。虛擬拍攝也與國(guó)家建立電影強(qiáng)國(guó),推動(dòng)電影工業(yè)化的發(fā)展方向相契合,對(duì)中國(guó)電影產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng),提升內(nèi)容創(chuàng)作中的科技含量,提升藝術(shù)作品的質(zhì)量有著劃時(shí)代意義。

虛擬拍攝的出現(xiàn)是一次重大的技術(shù)革新,為我國(guó)電影和電視行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間,也給內(nèi)容創(chuàng)作者提供了一個(gè)全新的創(chuàng)作方式。隨著虛擬拍攝技術(shù)的發(fā)展,不同領(lǐng)域應(yīng)用的相互借鑒與促進(jìn),該技術(shù)也將發(fā)揮更加積極的作用,帶來(lái)創(chuàng)作場(chǎng)景和內(nèi)容生產(chǎn)流程的創(chuàng)新,促進(jìn)電影和電視行業(yè)融合發(fā)展、迭代升級(jí),助力中國(guó)廣播電影電視事業(yè)邁上全新的高度。?