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(shí)時(shí)的數(shù)字化制作”。在實(shí)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(shí)時(shí)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(gè)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(shí)時(shí)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(shí)查看想要的拍攝畫面，場景內(nèi)容和敘事空間皆可實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)生成場景的XR舞臺上，可以在沉浸式空間內(nèi)進(jìn)行表演，直接體驗(yàn)，演員表演更真實(shí)、更自然。同時(shí)，LED顯示屏的光源為現(xiàn)場提供真實(shí)光影效果與細(xì)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(bào)周期，相比起傳統(tǒng)的耗時(shí)耗力的電影拍攝流程，虛擬拍攝制作因?yàn)樾�率高、周期大幅度降低，可更快�?shí)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(fèi)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(rèn)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(dòng)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(shí)與虛擬相結(jié)合，利用LED顯示屏打造一個(gè)可人機(jī)交互的虛擬環(huán)境，為觀眾帶來虛擬世界與現(xiàn)實(shí)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(kuò)展到LED舞臺之外，使虛擬和現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)疊加，增強(qiáng)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(yàn)。

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(gè)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(gè)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(shí)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(jī)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(gè)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(jī)追蹤系統(tǒng)，采用物體位置追蹤與定位技術(shù)對物體進(jìn)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(jìn)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(gè)拍攝畫面都是在相機(jī)中捕獲的，而不需要擴(kuò)展。而在XR延展影棚中，因?yàn)槠洚嬅嫜诱沟奶厥庑�，在后期制作時(shí)多了對“背景”畫面進(jìn)行擴(kuò)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(shí)場景與虛擬位置進(jìn)行融合。實(shí)現(xiàn)更真實(shí)、更加沉浸式的后臺效果。然后通過顏色校準(zhǔn)、定位校正、色彩匹配及邊緣過度等畫面處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)屏內(nèi)外畫面的和諧統(tǒng)一，最終輸出擴(kuò)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(kuò)展現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，XR延展拍攝還可以加入動(dòng)態(tài)捕捉傳感器，實(shí)現(xiàn)AR追蹤的互動(dòng)效果，表演者可以在舞臺上即時(shí)、無限制地與三維空間內(nèi)的虛擬元素進(jìn)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(jī)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(shí)延特性提供支持，需要更大的數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)時(shí)互動(dòng)，需要性能更強(qiáng)的系統(tǒng)支持即時(shí)的影像處理。VP攝影棚L(fēng)ED建設(shè)面積較大，但因不需畫面擴(kuò)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(jī)等其他設(shè)備配置較高，須達(dá)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(fù)責(zé)接入攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)+虛擬生產(chǎn)內(nèi)容+攝像機(jī)拍攝的實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(jì)算；路徑追蹤-光線反射回視口計(jì)算；光子映射-光源發(fā)射“光子”計(jì)算；光能傳遞-散射表面反射到攝影機(jī)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(jī)追蹤系統(tǒng)：

攝影機(jī)定位跟蹤指的是對真實(shí)空間中攝影機(jī)的位置和姿勢進(jìn)行跟蹤的過程。由定位機(jī)、搖臂、攝像機(jī)穩(wěn)定器、云臺、編碼器、雙目立體視覺機(jī)器等一整套設(shè)備組成。拍攝的空間信息被實(shí)時(shí)傳送至渲染引擎，為引擎中的虛擬攝影機(jī)提供真實(shí)攝影機(jī)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(diǎn)和光圈等。依靠實(shí)時(shí)渲染和實(shí)時(shí)摳像與合成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬攝影機(jī)與真實(shí)攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)及構(gòu)圖的同步，使得實(shí)拍畫面與虛擬元素得以實(shí)時(shí)合成。攝像機(jī)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)分為三種：網(wǎng)格識別–基于攝影機(jī)在二維X、Y軸平面的輕微移動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)算的跟蹤方式，無需改裝攝像機(jī)的跟蹤方式；機(jī)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(jì)算攝像機(jī)位置。

最常見的攝像機(jī)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(qiáng)場景中的照明，以增強(qiáng)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(bǔ)充光照，以彌補(bǔ)背景墻照明窄光譜低顯色、無方向性、無硬光的問題；補(bǔ)充燈光-LED燈光矩陣+柔光燈彌補(bǔ)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(shí)布置的燈光；燈光控制系統(tǒng)-數(shù)控?zé)艄饪梢酝ㄟ^DMX/Artnet等協(xié)議被虛擬引擎和XR融合系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)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(zhǔn)確色彩還原，動(dòng)態(tài)高刷新，動(dòng)態(tài)高亮度，動(dòng)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(yán)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(shí)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(dá)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(shí)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(shí)現(xiàn)更真實(shí)的背景畫面。在Mini小間距屏體表面，燈組之間有獨(dú)特的吸光槽設(shè)計(jì)，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(shí)、準(zhǔn)確地還原自然界色彩，奧拓LED顯示屏色域校正后可達(dá)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(shí)，提高光效，在保證發(fā)光效率前提下，抑制部分藍(lán)光能量，補(bǔ)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(xì)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(zhǔn)確還原圖像真實(shí)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(gè)點(diǎn)間距可選，制作人可以根據(jù)拍攝場景距離選擇合適的點(diǎn)間距。這三款點(diǎn)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(diǎn)：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(shí)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(hù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便現(xiàn)場便捷維護(hù)，降低維護(hù)成本；邊緣保護(hù)設(shè)計(jì)；支持前后維護(hù)。

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(diǎn)，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(shí)景（反射）環(huán)境。

特點(diǎn)：獨(dú)特的天幕設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，能實(shí)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(dá)6000 nit；無極色溫調(diào)節(jié)；模組可更換、前后維護(hù)。

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(diǎn)：采用500mm*500mm壓鑄鋁框架，高精度CNC加工完成，可實(shí)現(xiàn)箱體間無縫拼接；底殼采用點(diǎn)對面承受柱，承載重量達(dá)2Tons/平方米，可靠性高；模組前維護(hù)，3秒實(shí)現(xiàn)模組更換，顯著提高維護(hù)效率；面罩采用進(jìn)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(jì)；人屏互動(dòng)、多點(diǎn)觸控。

VP攝影棚項(xiàng)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(xiàng)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(jìn)的顯示技術(shù)和XR解決方案來推動(dòng)虛擬制作行業(yè)的進(jìn)步，為人們更好的視聽生活貢獻(xiàn)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。