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虛擬制作技術(shù)在國際國內(nèi)視聽領(lǐng)域應(yīng)用逐漸推開。迪士尼、奈飛、亞馬遜、索尼、環(huán)球等國際傳媒公司，中央廣播電視總臺、河南廣播電視臺、愛奇藝等廣電視聽機構(gòu)以及北京星光視聽產(chǎn)業(yè)基地、橫店影視文化產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)等產(chǎn)業(yè)園區(qū)（基地）紛紛建立虛擬影棚、虛擬演播室。運用虛擬制作技術(shù)的視聽作品層出不窮，影視劇《開端》《三體》《曼達(dá)洛人》等、電影《刺殺小說家》《長空之王》《瞬息全宇宙》等，以及各類新聞、綜藝節(jié)目、電視晚會均大量使用了虛擬制作技術(shù)，呈現(xiàn)出精妙絕倫的視覺效果和廣闊無垠的想象空間。

一、虛擬制作體系的定義

虛擬制作是集數(shù)字資產(chǎn)、虛擬預(yù)演、虛擬拍攝、現(xiàn)場剪輯、后期制作等環(huán)節(jié)于一體的全流程實時可視化制作體系，運用多線并行、實時可視的工作方式，突破了線性創(chuàng)作流程。

早期的虛擬拍攝主要是“藍(lán)綠幕布前期拍攝+后期CG特效合成”，當(dāng)前的虛擬制作以“LED顯示屏顯示+數(shù)字機械臂遙控式拍攝+實時渲染呈現(xiàn)”的方式為主，依托動作捕捉、渲染引擎、LED拍攝等技術(shù)，通過實時捕捉、實時追蹤、實時渲染，將拍攝畫面與特效實時合成，數(shù)字化的空間、透視、運動、光影等得以實時呈現(xiàn)，現(xiàn)場即可完成剪輯制作，極大提升創(chuàng)作效率。逐漸積累起來的數(shù)字資產(chǎn)也可以便捷再利用，相比傳統(tǒng)影棚搭建，也降低了制作成本。

上海臺出品的短片《城見新時代》，僅僅通過虛擬場景制作、現(xiàn)場拍攝、簡單調(diào)色三個步驟，就在XR虛擬影棚中完成了一大會址、上海中心、航運中心、國家會展中心、美術(shù)館、天文館、迪士尼等上海特色地標(biāo)等場景拍攝。

二、虛擬制作體系的三大核心技術(shù)

（一）虛擬引擎技術(shù)提供實時渲染能力

虛擬引擎是可視化開發(fā)工具、可重用組件、開發(fā)環(huán)境等的集成工具，最初主要用于游戲開發(fā)領(lǐng)域的虛擬場景、人物構(gòu)建，其后廣泛應(yīng)用于影視制作、建筑設(shè)計、教育培訓(xùn)等多個領(lǐng)域。虛擬引擎的實時渲染、高精度虛擬場景創(chuàng)建、動態(tài)全局光照等技術(shù)讓虛擬場景更加逼真自然，并通過實時調(diào)用、生成各類場景、數(shù)字角色，實現(xiàn)高效換景。當(dāng)前虛擬引擎市場主要由美國的Unreal Engine、Unity等公司壟斷，國內(nèi)的技術(shù)研發(fā)還存在一些明顯的差距。

電視劇《三體》的特效量近400分鐘，大規(guī)模應(yīng)用了動態(tài)捕捉、虛擬引擎拍攝等前沿技術(shù)，“古箏行動”中船體切割、扭曲的奇幻場景也都是通過計算機模擬實現(xiàn)的。動畫《遮天》資產(chǎn)量特別大，前幾集不停切換場景，傳統(tǒng)拍攝方法難以實現(xiàn)。團隊通過使用Unreal Engine進(jìn)行場景建模，以大量高精度模型進(jìn)行制作，節(jié)省了大量時間和精力。

（二）LED虛擬顯示技術(shù)提供沉浸式環(huán)境

LED顯示屏是虛擬制作的關(guān)鍵硬件組件，LED高分辨率和HDR廣色域技術(shù)上的突破，使數(shù)字投影的虛擬背景更加真實，提供更加真實的環(huán)境光。相比傳統(tǒng)的綠幕拍攝，LED屏為創(chuàng)作人員提供了沉浸式的制作環(huán)境，演員能夠鮮活、及時地感知環(huán)境變化，更好地感受情緒，提升情節(jié)的感染力。

當(dāng)前視聽行業(yè)所用的虛擬攝影棚大多由LED天幕、LED墻面屏以及地磚屏三個部分構(gòu)成。不同于以往僅對亮度、灰度、刷新率、一致性等常規(guī)指標(biāo)有要求，虛擬制作所用到的LED顯示屏需要保證專業(yè)攝像機的拍攝效果，還需要達(dá)到滿足虛擬拍攝更高規(guī)格的幀率、色彩、延遲、同步性等相關(guān)指標(biāo)要求。經(jīng)過多年的發(fā)展，中國LED行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入成熟期，占據(jù)全球LED產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)地位。洲明、利亞德、艾比森、奧拓電子等中國LED企業(yè)在虛擬攝影棚業(yè)務(wù)上占據(jù)優(yōu)勢地位，并衍生出影棚高端租賃的新商業(yè)模式。

影視劇《開端》大量內(nèi)容均是基于360度環(huán)幕LED環(huán)形屏拍攝。在攝影棚中，公交車是唯一真實的道具，車廂外的所有畫面都是劇組根據(jù)劇情需要進(jìn)行實景拍攝后，再以虛擬背景的形式通過LED屏幕和計算機軟件實時合成的，保證在主人公25次生命循環(huán)中車內(nèi)外場景始終一致。

電影《長空之王》根據(jù)運動和光影變化的需求，在攝影棚搭建了270度弧形和360度桶形兩個虛擬拍攝區(qū)，可以分別在平飛、轉(zhuǎn)彎、拉升、翻滾和戰(zhàn)機失速進(jìn)入尾旋狀態(tài)時，為道具座艙提供環(huán)境、光影的反射。通過實時的數(shù)字引擎三維背景畫面與攝影機運動跟蹤系統(tǒng)的匹配，解決了運動攝影中被攝體無法運動的問題，僅依靠攝影機運動來完成空間感、透視感、運動感?！堕L空之王》現(xiàn)場虛擬系統(tǒng)中，80%以上的硬件實現(xiàn)了國產(chǎn)化，廣色域屏幕、高質(zhì)量運動跟蹤、手柄運動控制系統(tǒng)均實現(xiàn)了國內(nèi)自主研發(fā)。

（三）數(shù)字資產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)視聽要素高效生成

數(shù)字資產(chǎn)是對角色、場景、運動、光影、特殊效果等設(shè)計和數(shù)字化生成的數(shù)字要素，具備可編輯、可繼承、可交易、可升級、可存儲、可復(fù)制等特性。通過構(gòu)建或購買數(shù)字資產(chǎn)，可在短時間內(nèi)快速搭建大量數(shù)字化場景，豐富了拍攝的靈活性，解決了傳統(tǒng)實體道具管理上的難題。數(shù)字資產(chǎn)是虛擬制作實現(xiàn)后期前置、提升生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，即將在傳統(tǒng)后期流程中才會進(jìn)行創(chuàng)作的數(shù)字資產(chǎn)在拍攝初期就進(jìn)行制作，并將這些資產(chǎn)用于虛擬預(yù)演、現(xiàn)場拍攝、后期合成等全流程制作。

浙江傳媒學(xué)院學(xué)院副教授、電影視效指導(dǎo)陳奕認(rèn)為，數(shù)字資產(chǎn)可分為IP類資產(chǎn)和通用型資產(chǎn)兩個大類。通用型數(shù)字資產(chǎn)指的是運用數(shù)字技術(shù)采集或計算生成的影像元素文件，通過這些元素的組合與重構(gòu)，由數(shù)字藝術(shù)家或計算機人工智能可以制作出現(xiàn)實世界或藝術(shù)想象中各種類型的影像畫面。IP型數(shù)字資產(chǎn)指具有特定影像屬性和廣泛認(rèn)可識別性的數(shù)字影像，包括角色、場景、道具、特殊效果等。

創(chuàng)建、積累數(shù)字資產(chǎn)，并形成規(guī)?；臄?shù)字資產(chǎn)庫，可以長期再利用，并成為擁有知識產(chǎn)權(quán)的商業(yè)價值。如游戲行業(yè)的Unreal Engine Market、Unity Store等平臺積累了豐富的數(shù)字資產(chǎn)。愛奇藝還基于影視劇《風(fēng)起洛陽》中“不良井”場景的高精度數(shù)字化掃描，拍攝4K影視級虛擬制作樣片《不良井之風(fēng)云再起》和虛擬偶像小茉莉MV《心念》，探索了“實景掃描—資產(chǎn)重建—虛擬拍攝—精修入庫—多業(yè)務(wù)復(fù)用”的完整制作流程。國內(nèi)一些影視基地、技術(shù)公司已經(jīng)開始布局以數(shù)字資產(chǎn)為核心要素、核心競爭力的新賽道。

三、虛擬制作體系的主要流程

虛擬制作體系實現(xiàn)了全流程數(shù)據(jù)化，攝影機運鏡、鏡頭焦段、景深、燈光效果、特效氛圍等都能夠基于預(yù)演數(shù)據(jù)在后續(xù)環(huán)節(jié)中多次迭代優(yōu)化，大致可分為三個階段。

一是前期籌備階段。首先根據(jù)內(nèi)容需要進(jìn)行數(shù)字資產(chǎn)制作，實現(xiàn)虛擬置景，創(chuàng)建包含建筑、道具、布景、燈光和特效等元素在內(nèi)的逼真場景。再進(jìn)行虛擬預(yù)演等，實現(xiàn)劇本可視化。如在電影《流浪地球2》正式拍攝之前，主創(chuàng)團隊便運用低精度數(shù)字模型融合物理攝影機實拍與虛擬攝影機生成的混生影像，進(jìn)行動態(tài)視覺預(yù)覽。

二是拍攝制作階段，具有虛擬結(jié)合、雙線并行的特點。結(jié)合LED環(huán)幕和實景進(jìn)行拍攝，同期也進(jìn)行實時渲染制作。

三是后期制作階段。得益于部分渲染、剪輯工作在拍攝過程中已經(jīng)完成，后期人員可以直接獲取到帶有背景及實時攝像機跟蹤的畫面，提高了制作效率和質(zhì)量，受前期影響更小，減少返工內(nèi)容。

虛擬制作技術(shù)具備真實沉浸、靈活自由、流程可逆、降本增效等優(yōu)勢特征，是對影視創(chuàng)作方式和商業(yè)模式的一次深刻數(shù)字化革新，特別是在數(shù)字經(jīng)濟時代，數(shù)字資產(chǎn)的概念具有很強的啟示意義。通過對視聽內(nèi)容真實場景及相關(guān)要素的高精度數(shù)字化留存和復(fù)用，能夠大大降低邊際成本，并可以通過編輯“分身”，復(fù)用到更多的內(nèi)容產(chǎn)品、文化和其他綜合服務(wù)中，實現(xiàn)IP的多元開發(fā)。在積累成足量的數(shù)字資產(chǎn)庫后，更可以建立健康、長遠(yuǎn)和高回報的新發(fā)展模式。

（作者單位：國家廣電總局發(fā)展研究中心）

責(zé)任編輯：李楠

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