深圳市奧拓電子股份有限公司常務(wù)副院長 王勇

什么是LED影棚虛擬制作？

LED影棚虛擬制作是一種綜合的解決方案，工具和途徑。我們將LED虛擬制作定義為“實時的數(shù)字化制作”。在實際使用中，LED虛擬制作可以分為“VP攝影棚”和“XR延展影棚”兩種類型應(yīng)用。

VP攝影棚

VP攝影棚是一種新型的影視拍攝方式，更多用于電影、電視劇的拍攝，可以使影視制作人用LED屏取代綠幕，直接在片場顯示實時背景和視覺特效。VP攝影棚拍攝的優(yōu)勢可以體現(xiàn)在多個方面：1、攝影空間自由化，可在室內(nèi)影棚內(nèi)完成各種場景的拍攝，無論是森林草原雪山，都可以使用渲染引擎實時創(chuàng)建，大幅度減少取景和拍攝成本。2、制片全流程簡單化，“所見即所得”，在拍攝過程中制作人可以在屏幕上及時查看想要的拍攝畫面，場景內(nèi)容和敘事空間皆可實時修改、調(diào)整，大幅度提高換景、改景的效率。3、表演空間沉浸化，在片場的演員站在實時生成場景的XR舞臺上，可以在沉浸式空間內(nèi)進行表演，直接體驗，演員表演更真實、更自然。同時，LED顯示屏的光源為現(xiàn)場提供真實光影效果與細膩色彩表現(xiàn)打光，拍攝出的效果更加逼真、完美，極大提升影片整體質(zhì)量。4、縮短投資回報周期，相比起傳統(tǒng)的耗時耗力的電影拍攝流程，虛擬拍攝制作因為效率高、周期大幅度降低，可更快實現(xiàn)影片的上映，節(jié)省演員的片酬以及工作人員的支出費用，大幅度降低拍攝成本。這種基于LED背景墻的電影虛擬制作被認為是電影制作方面的巨大發(fā)展，為影視行業(yè)的未來提供了全新的動力。

XR延展影棚

XR延展拍攝，是指使用視覺交互技術(shù)，通過制作服務(wù)器將真實與虛擬相結(jié)合，利用LED顯示屏打造一個可人機交互的虛擬環(huán)境，為觀眾帶來虛擬世界與現(xiàn)實世界之間無縫轉(zhuǎn)換的“沉浸感”。XR延展影棚可用于網(wǎng)絡(luò)直播、電視臺直播、虛擬音樂會、虛擬晚會和廣告拍攝等場景。XR延展影棚拍攝可以將虛擬內(nèi)容擴展到LED舞臺之外，使虛擬和現(xiàn)實實時疊加，增強觀眾的視覺沖擊感和藝術(shù)創(chuàng)意感，讓內(nèi)容創(chuàng)作者在有限的空間創(chuàng)造出無限可能，盡情追求無盡的視覺體驗。

LED影棚虛擬制作的工作流程

在LED影棚虛擬制作中，“VP攝影棚”與“XR延展影棚”的整個拍攝流程大致相同，分為前期籌備、前期制作、現(xiàn)場制作、后期制作四個部分。

VP攝影棚拍攝流程：

VP影視制作與傳統(tǒng)電影制作方法最大的不同在于流程上的變化，最重要的特征是“后期前置化”。VP影視制作將傳統(tǒng)視效影片中的三維資產(chǎn)制作等環(huán)節(jié)移至影片實際拍攝之前，前期制作的虛擬內(nèi)容可直接用于現(xiàn)場攝影機內(nèi)視效拍攝，而渲染、合成等后期環(huán)節(jié)移至拍攝現(xiàn)場，合成畫面的實時完成，大大減少了后期制作的工作量，提高了制作效率。在視頻拍攝前期，視覺特效師需使用實時渲染引擎以及虛擬制作系統(tǒng)，創(chuàng)建3D數(shù)字資產(chǎn)。接下來，利用高顯示性能的無縫拼接LED顯示屏作為背景墻（通常呈現(xiàn)為環(huán)幕或球幕）在工作室中搭建一個LED舞臺，通過XR虛擬服務(wù)器將前期制作的三維渲染場景載入到LED背景墻上，打造出高畫面質(zhì)量的沉浸式虛擬場景。再采用精確的攝影機追蹤系統(tǒng)，采用物體位置追蹤與定位技術(shù)對物體進行跟蹤拍攝，最終拍攝完成后，將拍攝到的素材通過特定協(xié)議（Free-D）傳回到XR虛擬服務(wù)器進行查看剪輯。

XR延展影棚拍攝流程：

XR延展拍攝的步驟與VP影棚拍攝大致相同，但通常在VP攝影棚拍攝中整個拍攝畫面都是在相機中捕獲的，而不需要擴展。而在XR延展影棚中，因為其畫面延展的特殊性，在后期制作時多了對“背景”畫面進行擴展的環(huán)節(jié)。在拍攝好的素材回傳至XR虛擬服務(wù)器后，需要再通過畫面疊加的方法，將場景延展顯示到外錐無屏區(qū)域，將現(xiàn)實場景與虛擬位置進行融合。實現(xiàn)更真實、更加沉浸式的后臺效果。然后通過顏色校準、定位校正、色彩匹配及邊緣過度等畫面處理技術(shù)，實現(xiàn)屏內(nèi)外畫面的和諧統(tǒng)一，最終輸出擴展后的整體畫面。在導(dǎo)播系統(tǒng)后臺，就可以看到并輸出完成的虛擬場景。在擴展現(xiàn)實的基礎(chǔ)上，XR延展拍攝還可以加入動態(tài)捕捉傳感器，實現(xiàn)AR追蹤的互動效果，表演者可以在舞臺上即時、無限制地與三維空間內(nèi)的虛擬元素進行交互。

LED虛擬制作用到的設(shè)備有哪些？

LED影棚虛擬制作是技術(shù)的融合，所需要的軟硬件設(shè)備有LED顯示屏、虛擬引擎、攝像機追蹤系統(tǒng)以及虛擬制作系統(tǒng)等。只有通過這些軟硬件系統(tǒng)的完美集成配合，才可以拍攝出奇幻炫酷的視覺效果，獲得最終的效果。XR延展攝影棚的LED顯示屏雖然建設(shè)面積較小，但是在直播中需要低時延特性提供支持，需要更大的數(shù)據(jù)傳輸與實時互動，需要性能更強的系統(tǒng)支持即時的影像處理。VP攝影棚LED建設(shè)面積較大，但因不需畫面擴展，對系統(tǒng)的要求相對較低，但是需要高質(zhì)量畫面拍攝，對虛擬引擎、攝像機等其他設(shè)備配置較高，須達到專業(yè)級別。

虛擬制作服務(wù)器：

將物理舞臺與虛擬場景連接起來的基礎(chǔ)設(shè)施。高度集成LED顯示屏硬件、控制系統(tǒng)、內(nèi)容渲染引擎和攝像頭跟蹤。XR虛擬制作服務(wù)器是虛擬拍攝工作流的核心，負責接入攝像機跟蹤系統(tǒng)+虛擬生產(chǎn)內(nèi)容+攝像機拍攝的實時畫面，輸出虛擬內(nèi)容到LED墻，輸出合成的XR視頻畫面給導(dǎo)播臺，用于直播及存儲。最常見的虛擬制作系統(tǒng)有：Disguise、Hecoos。

渲染引擎：

視頻制作的渲染引擎是各種最新圖形技術(shù)的表現(xiàn)者，渲染引擎應(yīng)用于視頻制作就猶如汽車的引擎，決定著節(jié)目畫面的真實感、流暢度、吸引力。觀眾所看到的畫面、場景、色彩效果等內(nèi)容都是由引擎直接控制的，這些效果的實現(xiàn)包含了許多渲染技術(shù)：光線追蹤-圖像像素以光的粒子計算；路徑追蹤-光線反射回視口計算；光子映射-光源發(fā)射“光子”計算；光能傳遞-散射表面反射到攝影機中的照明路徑。

最常見的渲染引擎有：Unreal Engine、Unity3D、Notch、Maya、3D MAX 。

攝像機追蹤系統(tǒng)：

攝影機定位跟蹤指的是對真實空間中攝影機的位置和姿勢進行跟蹤的過程。由定位機、搖臂、攝像機穩(wěn)定器、云臺、編碼器、雙目立體視覺機器等一整套設(shè)備組成。拍攝的空間信息被實時傳送至渲染引擎，為引擎中的虛擬攝影機提供真實攝影機在三維空間中的位置信息，以及鏡頭參數(shù)信息，包括焦距、焦點和光圈等。依靠實時渲染和實時摳像與合成技術(shù)，實現(xiàn)虛擬攝影機與真實攝影機的運動及構(gòu)圖的同步，使得實拍畫面與虛擬元素得以實時合成。攝像機實時動態(tài)跟蹤技術(shù)分為三種：網(wǎng)格識別–基于攝影機在二維X、Y軸平面的輕微移動進行實時的運算的跟蹤方式，無需改裝攝像機的跟蹤方式；機械傳感跟蹤-裝在基座上或三腳架上，提供非常精確的高分辨率的解決方案；紅外跟蹤-通過紅外和發(fā)射器計算攝像機位置。

最常見的攝像機追蹤系統(tǒng)有：Mosys、Redspy。

燈光系統(tǒng)：

在場景已有的自然光源照明不足的前提下，有必要人為地增強場景中的照明，以增強膠片的感光，提高畫面的亮度，對于空間的建立、氛圍的營造有著重要的作用�；�礎(chǔ)燈光-在LED背景墻提供基礎(chǔ)光照的情況下，仍需要利用燈光設(shè)備補充光照，以彌補背景墻照明窄光譜低顯色、無方向性、無硬光的問題；補充燈光-LED燈光矩陣+柔光燈彌補背景墻照明窄光譜、低顯色、無方向性、無硬光的問題；特效燈光-在特定的拍攝場景，根據(jù)場景+劇情需要而臨時布置的燈光；燈光控制系統(tǒng)-數(shù)控燈光可以通過DMX/Artnet等協(xié)議被虛擬引擎和XR融合系統(tǒng)直接驅(qū)動控制。

常用的燈光系統(tǒng)有：ARRI。

LED顯示屏：

LED影棚虛擬制作是大屏顯示應(yīng)用的新場景，是LED小間距市場不斷發(fā)展，LED顯示設(shè)備的技術(shù)水平不斷提高而衍生出的新市場。與傳統(tǒng)的LED屏幕應(yīng)用相比，虛擬制作的LED顯示屏對準確色彩還原，動態(tài)高刷新，動態(tài)高亮度，動態(tài)高對比度，無色彩偏移的廣視角、高質(zhì)量畫面顯示等等都有更為嚴苛的要求。經(jīng)過多次測試，奧拓電子的Mini LED技術(shù)在虛擬拍攝應(yīng)用有明顯領(lǐng)先的優(yōu)勢。

抑制摩爾紋：摩爾紋是LED屏幕在拍照設(shè)備的感光元件上成像時形成的高頻干擾，會使圖片出現(xiàn)彩色的條紋。Mini 4合1技術(shù)可以使LED顯示屏達到80%以上的發(fā)光開口率。Mini LED搭配特殊型號的鏡頭、景深和光圈，可以獲得更廣的調(diào)節(jié)自由度，虛焦程度更低，巧妙避開顯示屏在成片中產(chǎn)生摩爾紋的情況，最終實現(xiàn)拍攝角度逼真的沉浸式效果。

低反射：越小的光反射率對屏幕表面的影響越小，可以實現(xiàn)更真實的背景畫面。在Mini小間距屏體表面，燈組之間有獨特的吸光槽設(shè)計，以減少光的影響；并且表面采用磨砂啞光工藝，將光線反射率控制在5%以下，拍攝角度可接近180度。輕松應(yīng)對拍攝現(xiàn)場的各種光線環(huán)境，畫面更干凈，拍攝不易穿幫。

寬色域高顯指：色域匹配及轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用，可以真實、準確地還原自然界色彩，奧拓LED顯示屏色域校正后可達110% NTSC色域。高顯指CRI，保證色彩均勻性好，可以優(yōu)化各色各波段的連續(xù)光譜，提升顯色指數(shù)。同時，提高光效，在保證發(fā)光效率前提下，抑制部分藍光能量，補償紅色（R9）光譜。 

廣視角無色偏：Mini LED產(chǎn)品能夠提供近180°更廣闊的拍攝視角，保證不偏色；24bit處理深度，更好地呈現(xiàn)圖像的層次、細節(jié)，從任何角度觀察或拍攝，都能呈現(xiàn)到良好的視覺效果。

低掃描高刷新：1/6掃描率和7680Hz的刷新率，Mini LED小間距屏在高刷新下，拍攝畫面穩(wěn)定，無波紋黑屏，圖像邊緣清晰，準確還原圖像真實信息。

奧拓電子LED顯示產(chǎn)品

LED背景墻推薦產(chǎn)品：奧拓RM系列

RM系列是奧拓專為“真場景”打造的一款高匹配度的產(chǎn)品。有1.5mm、1.9mm、2.3mm三個點間距可選，制作人可以根據(jù)拍攝場景距離選擇合適的點間距。這三款點間距產(chǎn)品都適用于XR延展影棚，而在VP攝影棚中，1.5mm和2.3mm用到的更多。

特點：采用IMD封裝技術(shù)，Mini4合1燈珠，表面具有更小的反射和超黑的墨色大大提升對比度；HDR技術(shù)及26bits的顏色控制；1500nits（Boost 2000nits）高亮顯示；重量輕巧安裝快捷便利，快速實現(xiàn)內(nèi)外弧無縫拼接，節(jié)省安裝成本和周期；采用支持前后維護的結(jié)構(gòu)設(shè)計，方便現(xiàn)場便捷維護，降低維護成本；邊緣保護設(shè)計；支持前后維護。

LED天幕屏推薦產(chǎn)品：奧拓MXH系列

MXH系列具備高亮、高安全、寬色溫等特點，通常應(yīng)用于VP攝影棚，為拍攝現(xiàn)場營造幾乎任何場景的光照及實景（反射）環(huán)境。

特點：獨特的天幕設(shè)計結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)快速安裝；支持吊裝、座裝，以及內(nèi)外弧拼接，一屏多用；鋁鎂合金，重量輕，小于20kg/㎡；快鎖裝置、480*960大箱體拼裝快；高亮度，最高可達6000 nit；無極色溫調(diào)節(jié)；模組可更換、前后維護。

LED地磚屏推薦產(chǎn)品：奧拓AE2.3系列

通常適用于大多數(shù)情況下VP攝影棚不會采用地磚屏，地面一般用于擺放拍攝道具，XR延展影棚更傾向于將LED背景墻與LED地板的結(jié)合使用。

特點：采用500mm*500mm壓鑄鋁框架，高精度CNC加工完成，可實現(xiàn)箱體間無縫拼接；底殼采用點對面承受柱，承載重量達2Tons/平方米，可靠性高；模組前維護，3秒實現(xiàn)模組更換，顯著提高維護效率；面罩采用進口高透耐磨材料，防刮防磨顏色均勻無色差。高透耐磨PC材料，防刮防磨顏色均勻，防滑級別>=R9；前后IP65防水設(shè)計；人屏互動、多點觸控。

VP攝影棚項目應(yīng)用案例

騰訊影棚

上海影棚

Vossler影棚

Dexter影棚

XR延展影棚項目應(yīng)用案例

CES演播廳

阿拉伯電視臺

土耳其電視臺

結(jié)語：

LED虛擬制作的美好未來已大踏步向我們走來。如何用更先進的顯示技術(shù)和XR解決方案來推動虛擬制作行業(yè)的進步，為人們更好的視聽生活貢獻力量，將是眾多LED屏企業(yè)在該領(lǐng)域占據(jù)一席之地的重要條件，也是LED屏企業(yè)提升核心競爭力的重要舉措之一。