5G 技术对电影拍摄模式与制作流程重塑的展望

郭蕴辉

(青岛电影学院,山东青岛 266520)

电影在一百多年的发展历史中,一直是以“实体化”的胶片作为影像记录和表达的载体,数字技术革命使电影进入“虚拟化”的数字时代。进入数字时代后,影视技术革新的速度愈发加快,高分辨率、高帧率、高动态范围、高位深、广色域等高规格影像形态,带动了电影艺术创作和视觉体验的极致提升。当前,5G、人工智能、大数据、物联网、云计算和边缘计算等新一代信息技术的涌现,促使影视制作向更垂直深入的云端化、虚拟化、远程化和智能化方向发展。本文主要结合5G 技术的主要特性与典型应用场景,探讨5G 时代电影拍摄和制作模式可能发生的改变,以及5G 对电影生产流程的重塑与产业转型升级的影响和展望。

1 5G 技术的特点与电影当前面临的形势

1.1 5G 技术的特点

2020年,5G 无线通信网络开始在全球范围内标准化部署,2021年大规模推广商用标志着5G 时代正式开启。4G 技术在当前构建出的移动互联生态,人与人之间的即时通信,高清视频流媒体的畅快播放,已经体现了通信技术对社会和产业重构的力量。4G 网络的带宽速率为100Mb/s级别,5G 可以提供10Gb/s量级的数据速率。作为一项革命性技术升级,5G 对社会、产业、行业应用的影响将逐步显现,对影视制作行业的革新更为彻底和关键。

5G不只是“更快的4G”,国际电信联盟依据5G的技术指标,定义了5G三大典型应用场景:eMBB(Enhanced Mobile Broadband,即增强型移动带宽),URLLC (Ultra Reliable &Low Latency Communication,超可靠和低时延通信),m MTC(Massive Machine Type Communication,海量物联网通信)。对影视制作从业人员来说,5G 特性简单实用的理解就是“更高的数据速率,超低的传输延时,更广泛的设备连接”,这些特性为利用5G 技术传输高质量视听内容、无延时的实时交互、影视制作云端化和远程协作流程模式等提供了基础设施资源和技术保证。

5G 已经成为我们国家战略性支持技术,并且发布了多个规范性和引领性文件,鼓励产业创新和转型升级。例如,国家工业和信息化部、国家广播电视总局和中央广播电视总台联合发布了 《超高清视频产业发展行动计划 (2019-2022 年)》；中央广播电视总台发布了《5G 高新视频系列技术白皮书》；中央广播电视总台联合三大运营商和华为公司共同撰写和发布 《中央广播电视总台5G 媒体应用白皮书(2020版)》,并合作共建国家级5G 新媒体平台。“5G+4K/8K 超高清制播示范平台”已在一些大型晚会、文艺活动、体育赛事、奥运会等项目中得到创新性应用,取得良好的效果。

1.2 电影当前的形势

5G 在网络和媒体平台、超高清视频、VR/AR沉浸式体验等领域已有较多研究和应用,电影行业由于产业形态和艺术创作的独特性,在与5G 技术融合、应用创新和标准化方面还没有形成广泛的共识和具体案例。为推动影视媒介的融合发展,电影可以借鉴5G 在广电领域的成功经验和示范应用,包括内容生产方式、制播模式和流程创新等方面,并结合自身的产业特点和专业需求进行研究和试验。

电影项目的预算和投入成本通常很高,生产的流程环节和合作人员众多,拍摄场地和制作人员也是不固定的,外景地经常变动和搬移,在数据管理和安全方面要求更高,因此5G 如何在电影生产环境中提供安全、可靠、稳定、即时、无缝的服务,将决定5G 技术与电影产业融合的进度和深度。

Movie Labs是一家由好莱坞五大制片厂 (派拉蒙影业、索尼影视、环球影业、迪士尼影视、华纳兄弟)共同组建的非盈利性技术研究实验室,其在2019年发布的一份白皮书 《媒体创作的演进:媒体制作、后期生产和创意技术未来十年愿景》中,展望了未来十年电影制作技术的发展前景,描述了由新技术创新引发媒体制作流程的重大变化,白皮书中提到的几个重要原则,包括“所有资产都直接在云端创建和摄取,无需移动”“工作流程是围绕实时迭代和即时反馈设计”,这些技术创新将赋能故事创作者和艺术创意人员以更快速、更高效率的方式制作和交付项目。作为未来高速传输网络的基础,5G与云平台相结合是必然的技术路径,将对未来电影拍摄与制作流程以及远程实时协作模式产生永久的改变。

2 现代电影数字拍摄和制作流程简介

在展望5G 对电影生产流程的影响和重塑之前,我们先简单了解一下当前电影拍摄和制作的流程。

在胶片时代,受限于洗印工艺的先后顺序,电影生产流程基本上是线性的、固定的。进入数字时代后,电影制作转变为基于数字文件的流程,这一过程可选择的数字摄影机、编码格式,以及前后期软硬件设备的型号、数量和种类变得非常丰富,不同的选择和组合形成不同的工作流程,电影的流程设计变得灵活、多样化,同时也更为复杂,因为影响流程的因素增多,不同环节间的交互和衔接都会影响整体的效果和质量。可以说,“制作流程”的设计和效率已成为现代电影数字制作的核心。

为了获取更高的影像质量,并且为后期制作保留更多的调整空间,数字摄影机拍摄的素材通常是Raw 原始格式,Raw 格式数据量大,而且不能直接观看,需要先进行拷贝和备份,为了数据安全往往都是遵循多备份原则,备份完成后通过转码将Raw转换为可观看的视频格式。这个过程类似于传统的胶片拍摄和洗印样片的过程,当天拍完的底片也是不能直接观看的,必须即时送到洗印厂,经冲洗印制后,第二天才能看到正片,冲洗得到的正片称为“Dailies(样片)”,数字拍摄对Raw 进行转码的过程沿用了这一概念。

拍摄阶段获取的素材和元数据将贯穿整个制作过程,原始素材、元数据和转码后的视频文件都需要存储在实体硬盘中,并以多种不同的格式分发给不同的制作部门和制作人员。导演、制片、摄影、美术等主创人员需要快速、方便地审看工作样片,剪辑师需要适用于剪辑软硬件系统的剪辑编码格式,这都需要通过专门的转码环节完成。剪辑环节完成后,调色部门需要通过套底环节,链接回高质量的原始素材,特效制作也需要特定的影像文件格式。因此,拍摄素材和数据需要在多个实体部门和人员之间复制、移动和交换,这个过程既浪费了大量时间,又可能造成数据的错误传递和丢失,对人为的错误也难以追踪。

相较于传统的胶片流程和有磁带参与的数字流程,现代电影数字制作流程前后期的界线和模式都不再严格的固定和分明,传统属于后期的剪辑和调色工作在现场随拍摄即时进行,“后期前置”的理念正逐渐被接纳和采用,现场剪辑和实时调色的出现,可归因于数字技术为电影制作带来的灵活性,有效且快速的现场数据管理推动了前后期融合的实现,电影项目的流程变得更加高效和管理可控。可以预见,随着数字技术的持续发展,未来电影制作的流程将向更全面深入的数字化、虚拟化和智能化方向发展,通过实时协作和即时迭代提升整个工作流程的效率。

3 5G 技术对电影拍摄模式与制作流程的重塑

3.1 5G 高传输速率将改变片场数字资产的迁移方式

在5G 高速率网络通信环境下,数字摄影机拍摄的素材直接传输至云平台成为可能,而不需要先录制到摄影机内的存储卡,再由存储卡拷贝到硬盘并进行多备份的操作,也不需要往返驻地和多个制作地点运送数据硬盘。针对e MBB 增强型移动带宽的应用场景,5G 的上行链路峰值速率为10Gbps,下行链路峰值速率为20Gbps,在超高清视频传输方面完全满足需求。图1所示为目前主流数字摄影机的数据码率,其中性能指标最高的摄影机是ARRI ALEXA 65 为740MB/Sec,换算成Gbps 单位为5.78Gbps,没有超过5G 最高的上行传输速率,其他电影拍摄常用的摄影机如RED MONSTRO 8K全画幅摄影机,在拍摄素材格式为REDCODE Raw 5∶1 压缩比的情况下,260MB/s (即2.03Gbps)的数据速率更是远未达到5G 网络的峰值传输速率。

图1 目前主流电影数字摄影机的数据码率

由此可见,尽管目前数字摄影机的技术指标和数据量不断提高,5G 场景下在片场实时传输摄影机数据是完全可以实现的,这将节省大量素材拷贝和分发的时间。电影项目数据量巨大,特别是多机位拍摄时,不论是手工拷贝还是通过软件备份,数据资产在多部门的重复复制和分发,都需要大量的存储空间,也会耗费大量的时间。国外一家名为Frame.io的影视制作公司提出了一个称为“C2C(Camera to Cloud)”的前沿概念,即摄影机到云平台的连接,直接实现素材“上云”。C2C 方案的推出改变了电影现场数据资产的存储和迁移方式,实现片场无实体化的存储卡和硬盘,云平台几乎具有无限的存储空间和计算扩容能力,不再需要执行素材多备份策略,云平台可以方便地实现数据共享,避免了不同部门重复拷贝数据的工作,这些改变都为电影制作过程节省大量时间,提升效率,安全性也可以得到保证。

3.2 5G 低延时特性使实时协作和远程工作成为可能

延时是通信网络的另一个重要属性,超高可靠和低延时连接是5G 系统在设计之初就考虑的关键特性,以应对5G 时代一些对实时性和可靠性要求极高的应用场景,如远程医疗手术、车联网、自动驾驶、智慧工业等。5G 针对URLLC业务的网络时延可以控制在1毫秒,这对于严格的远程实时控制来说,已经远超人对实时感和延时性能的感知极限,可以保证网络传输、计算和控制的安全顺畅。当前,电影制作越来越重视“实时”和“远程”的应用,5G 高可靠和低延时的特性使电影生产的连接性、同步性和远程协作成为可能。

上一小节提到的C2C 的概念是利用5G 增强型传输带宽的特性,实现片场拍摄的数据资产直接“上云”。随着5G 在全球范围内的广泛部署和普及,在任何地方都可以随时随地接入5G 网络,不论是在摄影棚内、不固定的拍摄外景地,还是分散在世界各地的后期工作室,都可以随时无缝地连接和访问云平台,这可以实现另一种“C2C”,即Cloud to Collaborator(基于云平台的协同合作),通过远程和协同工作流程加速整个电影制作的效率。例如,在片场拍摄素材“上云”后,在云端即可开始快速转码生成样片的工作,转完的工作样片通过云平台即时推送和分发给相关主创和制作人员,云平台具有超高性能的计算能力,这一过程不再需要像传统流程等待到第二天,而是近乎实时地即时反馈,现场就可以浏览和审看刚拍摄完成镜头的样片。剪辑、调色、声音、特效的制作也不再需要互相等待,通过云计算数据中心可以随拍摄同步进行,制作团队可以分散在世界任何地方,也不需要集中在片场。这是以一种数据存储的“中心化”实现制作流程的“去中心化”,创作人员可以以一种全新的、非集中式的方式进行合作,很多传统流程的线性工作可以同步并行展开,这将永久改变电影制作的方式和影响艺术创作的过程。

电影生产具有高投入、周期紧、制作复杂等特点,大量参与的艺术家、创作者和制作人员的合作与沟通,一直是影视制作管理和组织的重要环节。电影拍摄还是一种群体聚集性质的现场工作,在2020年全球新冠肺炎疫情突发的状况下,由于人员无法大规模聚集导致停工停产的问题,对电影行业远程协作和异地工作的模式提出紧迫的需求。5G 网络使片场与云端连接实现中央部署和分发的生态系统成型,基于云平台的实时协作既提高了整个制作的效率,同时减少了管理方面的成本,远程工作流程模式也将解决电影项目人才紧缺、片场人员安全、跨区域流动等方面的问题。

3.3 5G 是电影未来智能制作关键的融合促进力量

5G 的第三个特性是海量物联网通信,即支持广泛的物理设备接入和“物”间通信。Io T (Internet of Things,物联网)在5G 时代扮演着非常重要的角色,是5G 时代不可或缺的一部分,5G 与Io T、人工智能、大数据、云计算的融合,将促进未来电影工业向更为先进的自动化和智能化方向迈进,5G在其中将是一种关键的融合促进力量,作为基础高速网络将无处不在的“连接、计算、智能”融为一体。

在电影拍摄片场,除了摄影机外还需要其他的很多辅助设备,如镜头控制设备、视频技术设备、照明灯具和调光器,机械组设备如摇臂、轨道、机械臂和运动控制系统等,在运动捕捉摄影棚还需要连接大量的摄像头、传感器和工作站等。5G 技术可以将所有生产设备连接在一起,而且各种设备之间是可以通信互联的,这种特性将电影生产变为一个综合的整体系统工程,而不再是彼此孤立的部分,在此基础上不论是进行统一的远程控制还是智能化调控,都将极大提升电影片场生产的效率。

例如,镜头跟焦的工作不必集中在现场,5G 的超低传输时延完全可以满足“帧”级别的跟焦反馈和调节准确度,焦点员可以借助跟焦设备和实时的镜头元数据传输,利用远程接入的高清视频监视画面,通过远程实时操控跟焦器即可完成镜头跟焦工作。再比如,各种类型的照明灯具和调光系统是拍摄片场不可或缺的重要设施,目前影视灯光自动调控主要是通过DMX512数字控制协议,实现灯光控制器与灯具之间的通信,DMX512 协议有其优点,比如连接简单、可靠性高等,但也存在连接需要信号线缆,信号传输距离有限,控制台对灯具是一点对多点的连接,无法实现与其他设备的通信连接等问题。随着大规模制作片场的灯具数量的增多,以及远程控制和智能化制作的兴起,将摄影机、灯光、运动控制纳入统一的安全网络,形成一套一体化的技术方案,将提升制作人员远程指导和智能控制的效率。

电影虚拟制作是目前影视制作领域的前沿趋势性技术,“虚拟制作”是在传统蓝绿幕摄影棚基础上,融合了预可视化技术、摄影机跟踪技术、动作捕捉系统、表演捕捉系统、虚拟拍摄摄影机、实时渲染引擎、实拍和虚拟画面实时合成、VR/AR 互动反馈装置等多种技术的综合系统,虚拟制作过程涉及大量传感器的数据捕捉和传输,实拍视频信号和虚拟元素的同步、计算和融合,通过5G 网络将所有设备通信互联,产生的大量数据同步传输到云端,利用云计算的高性能进行快速处理,可以大量减少连接线缆和解放现场单机工作站的性能限制,5G 高速率低延时传输同样也可以实现虚拟制作的现场采集、异地处理和跨域协同的工作模式。

电影虚拟制作过程的数据采集、计算和反馈可能只需要在现场快速完成,而不需要将数据全部上传到云计算中心进行备份和分发,此时与5G 相生相伴的另一项技术可以满足这一场景,即边缘计算。边缘计算是云计算和物联网系统架构的一种补充,作为5G 引入的核心技术,边缘计算通过对低时延、局域性、核心数据在靠近业务场景的位置进行处理和传输,就近提供智能服务和实时业务,同时满足电影对数据安全和版权保护方面的严格要求。因此,5G 是驱动实时图像处理、边缘计算、先进自动化技术以及虚拟化制作融合的关键引擎。

4 结语

随着5G 技术的快速发展和大规模推广,各个行业都面临着新一轮的解构和重构,影视行业在5G技术融合和生产流程重塑方面的研究势在必行。本文从5G 的三大特性即“增强型移动带宽、超可靠和低延时、海量物联网通信”出发,分别探讨了对电影拍摄和制作流程可能产生的影响,提出5G 将改变片场数字资产存储和迁移方式,使实时协作和远程工作模式成为可能,5G 与其他新一代信息技术如云计算、人工智能、边缘计算和物联网的融合,将驱动未来电影智能制作的兴起,这也可能是下一阶段电影产业最为重要的转变和创新。一直以来,技术都是电影创作突破的驱动力,对于影视行业的从业者来说,保持对新技术的关注和思考,探索将新技术融入到行业应用,通过不断的理论研究和实践经验积累,加速数字化转型,提升效率,重塑未来电影产业的制作模式。