科技改变影视制作： 虚拟制片助推国产超写实科幻影片发展

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屏幕上播放着男女主角在上升的“太空电梯”中侃侃而谈，他们周围是呼啸而过的飞船和随着电梯上升逐渐变化的太空基地场景。最后电梯升到太空基地顶层，男女主角置身充满科技感的奇幻太空基地——各种高科技设备林立，飞船在男女主角头顶盘旋，远处的微弱的光和无尽的黑暗昭示着太空的神秘……

你以为这是已经通过后期制作的某部科幻大片的片段？

其实，这是国内首部采用全LED虚拟拍摄的电影概念片《未知行星》的一个片段。在10月20日举办的“2021中国科技影视高峰论坛（重庆）”上，占地200多平方米的LED虚拟摄影棚矗立在会场后方。随着周小帆导演的一声“开拍”，《未知行星》原班人马现场再现了影片中男女主角在“太空电梯”中相遇桥段的摄制。通过虚拟制片技术，场景完全使用虚拟引擎实时渲染，现场拍摄到的丰富、奇幻的画面实时呈现在大屏幕上，这就是虚拟制片的“所见即所得”。

近年來，很多影片都使用了虚拟制片技术，例如《星球大战》《指环王》《阿凡达》《狮子王》《白蛇2：青蛇劫起》等。到底什么是虚拟制片？它需要哪些技术加持？又如何给影视制作带来更多创造力？

依托虚拟现实、增强现实的交互电影摄制

虚拟制片是指一系列计算机辅助制片和可视化电影制作方法。简单来说，就是以实时交互的方式进行电影摄制，将虚拟现实和增强现实与计算机生成图像和游戏引擎技术结合，使画面看起来就像现场实景拍摄的。

2019年，随着《曼达洛人》的播出，虚拟制片一词大火，被广泛讨论，并逐渐开始破圈。实际上，虚拟制片并不是特别新鲜的事物，“十多年前就有这个概念”，2009年就进入虚拟制片领域的北京电影学院未来影像高精尖创新中心虚拟制作实验室主任、北京图象图形学会理事王春水说。

《曼达洛人》在摄制的过程中，在原虚拟制片的基础上引入并使用了LED环绕屏幕（背景墙）。LED屏幕这一直观、具象、可触摸的虚拟制片实体也使虚拟制片这一概念在公众眼中更加清晰和具体。

据达瓦未来影像科技有限公司CTO朱子威介绍，在十几年前，就有人使用投影、电视机或其他方法去实现这样一个虚拟的幕布，只不过那时很多人并不了解这到底能解决什么问题。今天，虚拟制片横跨了广播、影视、舞台、广告、动画、游戏、仿真等行业，在各个领域诞生和应用。

虚拟制片从技术角度可以分为可视化、表演捕捉、实时混合绿幕和实时LED墙。很早以前，电视新闻天气预报就可以说是实时混合绿幕虚拟制片的一种体现。在电影方面，《阿凡达》的画面和效果在上映之时在全世界引发了轰动。它当时使用了4千多台服务器，CPU超过3.5万个，渲染时间达到288万个小时。它抓住了科技红利，用虚拟相机呈现出一个逼真的虚幻世界。

继《阿凡达》之后，2016年的《奇幻森林》中被狼群养大的人类小男孩与森林中各种动物的“真实互动”，就是通过混合虚拟制片技术，后期制作而来。虽仍保留了传统特效电影的制作方式——演员在绿幕前表演，几乎没有背景和“搭档”提示，但其应用的虚拟制片技术更加成熟，将真人演员与虚拟动物角色、虚拟环境、虚拟道具相结合，通过预演捕捉表演、动作的形式，与后期实时合成结合，形成虚拟片场。这也让《奇幻森林》的画面看起来更像是一部真人电影。

《曼达洛人》所采用的LED屏幕背景墙，代替了绿幕，让实时拍摄、实时渲染、实时输出成为可能。使用LED屏幕背景墙进行虚拟制片，能达到所见即所得的效果，即在摄制的过程中，也一并完成了后期视觉效果的制作，拍摄出的片段即可成为成片的一部分。正如达瓦科技在大会现场展示的《未知行星》“太空电梯”桥段的实时摄制与出片。

能达到实时出片，是因为虚拟制片并不是简单地将一张图片或是一段视频拿到LED屏幕上播放，拍摄过程中，现实中的摄影机将和虚拟世界中的虚拟摄影机完美匹配，使现实中的摄影机透过LED屏幕拍到宏大的虚拟世界。

实时LED屏幕给虚拟制片带来新变革

虽然虚拟制片并非新鲜事物，但实时LED屏幕的出现和应用给虚拟制片的工作流程和制作效果带来了更多的便捷和可能性。

过去，绿幕与合成一直是虚拟制作奇幻、科幻类场景的方案，但其始终存在一些后期技术上难以解决的问题。例如，当角色穿着高反光的服装或是戴着能反光的面罩时——就像《未知行星》中各个角色在太空中都戴着高反光头盔，环境光影将如何在反光物体上呈现以打造更加符合现实、真实的场景，这是后期的光影制作面临的巨大难题。此外，演员在毫无提示的绿幕前进行表演，不仅考验演员的表演能力和经验，也非常考验主创人员的构图和镜头设计。

在环绕的实时LED屏幕下，光影元素将实时反射到高反光服装、头盔等物体上，直接呈现实时的光影效果，避免了后期高成本、高难度的光影制作。同时，演员在环绕的背景下，也能更加清楚地了解故事发生的环境，有了提示和参照后，将有利于其对自己的表演进行控制和调整。主创人员也可以根据实时呈现的画面进行镜头、画面的控制。在《未知行星》的现场拍摄中，导演周小帆就可以通过手中的平板电脑实时控制“太空电梯”的升降。

《曼达洛人》第一季中有50%的镜头都是采用实时LED屏幕这种新的方式拍摄的，其采用的LED屏幕墙由1326个单独LED组成，约6.1米高，覆盖天花板，呈现出一个270度的半圆形，可用的表演空间直径约有23米。在拍摄过程中，导演可以根据“所见即所得”的视觉效果再作出具体的创意决定，据称可以做到实时修改，生成新的数字资产（LED屏幕所呈现的虚拟场景）。实际上，在第一季拍摄时并不能做到那么快的实时修 改。

“当时如果要换一套数字资产至少要花一天时间，在虚拟引擎升级到1.5版本时可以缩减到20分钟，如果用现在的蜂巢AI数据引擎则可能将时间缩减到20秒。”纳光智能科技公司联合创始人孙丹说。

此外，实时LED屏幕虚拟制作还将带来更多便捷。拍摄团队不用到处找景、布景，一部大型影片在一个影棚即可完成。在时间上，相比于传统制片，虚拟制片也能极大地压缩时间。《曼达洛人》第一季的核心命题就是必须在6个月之内完成实际的制作，这也是其采用实时LED屏幕虚拟制片的原因。在此技术的加持下，“《未知行星》概念先导片整个项目只做了18天，拍摄只有3天左右。”朱子威介绍。

想象力前置——实时LED屏幕虚拟制片再造摄制流程

实时LED屏幕虚拟制作将环境、背景等数字资产放到电影拍摄之前完成，这虽然免去了后期的加工，可以达到“所见即所得”，但这对导演来说确实是一种考验。

从技术来看，技术的发展能让导演、创作者很便利，也能快速得到想要的内容。“虚幻引擎5出来后，一个镜头一晚上就渲染出来了，我把意见反馈给技术端，他们马上改，第二天就能出新片。”著名导演李蔚然直言技术的更新会让创作者很方便。此外，目前的技术也能支持导演在拍摄现场进行实时修改。

在著名动画导演赵霁和达瓦科技实验室技术总监王鑫看来，使用实时LED屏幕虚拟制作技术需将想象力前置，即在创作过程中把灵感和想法快速实现和确定。这一方式可能会对想象力造成一定的局限。赵霁认为“前置”是比较理想的工作方式，但他担心创作都在前期会缺少演员方和实际拍摄中的灵感和额外的可能性。未来，这两方面还需再平衡、再摸索。

此外，利用虚幻流程的插件和流程管理，导演可以在现场对已经定好的虚拟场景进行无限修改，“但在现场拍摄时，导演突然间灵感来了要加一场，这是虚拟制片不允许的。”孙丹说。

节约成本了吗

节约成本也是实时LED屏幕虚拟制片常被提及的一大优点。所有拍摄在棚里均可轻松搞定，省去了路费、场地费、布景费等。但也有人质疑，对于动作电影来说，从屋里打到屋外再打到屋顶，整个空间结构需要比较复杂的环境，这样的话基于LED屏的这个棚到底得多大，棚的造价与虚拟空间的制作可能比搭建实体场景还贵。

目前，LED棚的造价还是非常高。纳光科技给台北世新大学量身定制的实操教育基地的影棚造价大概200万美元，而这个棚还达不到电影大荧幕制片的要求。如果要呈现出完美的画面效果，LED屏幕非常关键。科幻电影导演郁刚介绍，他们为了呈现出真实的虚拟场景，测试了很多屏幕，有一款全球顶级的屏幕目前可以达到肉眼看不出背景的真假。当然，不同等级的屏幕造价也不一样——可以凑合用的屏和顶级的屏价格相差几十倍。

在孙丹看来，目前，在虚拟制片领域，经常有人会提到其能节省很多成本，但其实它只是可以在同样的成本下产出更多的东西。此外，实时LED屏幕虚拟制片有一定的场景限制，有的場景可能直接采用传统的拍摄方式比采用虚拟制片技术更省钱。“虚拟制片有一个适用率，有时反倒不如用传统的方法去解决。比如咱们拍《家有儿女》，制一个实景就可以了，好多人围绕着机器折腾，不如制一个景一条拍完;拍黄果树大瀑布，可以直接拍实景素材，然后在LED屏里面放，这也是一种应用方向，并不是大家认为的一定要做一个三维的图像才能用LED屏。”

未来，期待LED棚发展规模化，功能细分化，流程分工细化，助力降低虚拟制片成本，使虚拟制片在影视制作中普遍应用，为影视业发展带来革命性变革。