XR电视节目拍摄现场的灯光设计

高玉爽

（天津海河传媒中心，天津 300211）

0 引言

拓展现实（Extended Reality，XR）技术是增强现实（Augmented Reality，AR、混合现实（Mixed Reality，MR）及虚拟现实（Virtual Reality，VR）的集成统称，属于3种虚拟技术的整合，可最大限度连通现实世界与虚拟世界，呈现出一种近似真实的虚拟效果。广播电视行业发展过程中，XR技术得到广泛运用，在电视节目拍摄现场，多基于XR技术构建虚拟演播室。为呈现出良好的虚拟演播效果，相关人员需结合XR电视节目拍摄现场实际情况，高质量地完成灯光体系的设计。

1 XR电视节目拍摄现场的关键要素

XR技术具有较高综合性与集成性，是AR、MR、VR三种技术的整合，可通过改变用户感知，给予用户沉浸体验，大幅提升电视节目呈现效果[1]。在XR电视节目拍摄现场，为最大限度提高电视节目拍摄现场与XR技术的匹配度，应把握虚拟元素、传感技术、界面设计、视觉识别跟踪及实时计算等关键要素。

1.1 虚拟元素

与传统电视节目拍摄现场不同，XR演播室拍摄场景引入了XR技术，需根据电视节目需求构建虚拟场景，因此XR电视节目拍摄现场灯光设计应注意合理运用灯光要素辅助呈现虚拟观感，创建3D虚拟元素，使灯光成为连接现实世界与虚拟世界的纽带，不仅可极大提高XR电视节目拍摄现场灯光设计质量，还可优化虚拟场景呈现效果。

1.2 传感技术

传感技术是XR技术运用于电视节目拍摄现场的基础技术。设计灯光时，需借助传感技术合理配置灯光体系，如各类灯具，确保灯光系统能够与XR虚拟场景保持良好契合关系。

1.3 界面设计

界面设计主要是指XR电视节目拍摄现场的硬件设施，在条件允许情况下，可在XR电视节目拍摄现场（即虚拟演播室）内构建完整的交互平台，并设置交互界面。布置拍摄现场与设计灯光系统时，可基于该交互界面进行细节精准调整。

1.4 视觉识别跟踪

区别于传统电视节目拍摄现场，基于XR电视节目拍摄现场设计灯光时，可结合XR技术对演播室内部各个灯光要素进行视觉识别，提取与灯光有关的虚拟要素，辅以图像处理技术和计算机视觉处理技术，可使灯光系统良好地嵌入XR电视节目拍摄现场的虚拟场景中。

1.5 实时计算

XR是新时代具有代表性的虚拟技术。在XR电视节目拍摄现场内部设计灯光系统时，可凭借XR技术中的实时计算功能，分析灯光虚拟元素的呈现效果及呈现方式[2]。

2 XR电视节目拍摄现场灯光设计的基本原则

在XR电视节目拍摄现场，应基于XR虚拟演播室实际情况对灯光体系进行科学设计。结合实践经验来看，基于XR电视节目拍摄现场设计灯光时，应遵循高对比度、色彩色温控制、真实场景模拟、多场景适用及完善控制系统等基本原则。

2.1 高对比度

XR电视节目拍摄现场采用XR技术塑造演播场景时，应确保所运用的XR虚拟设备具有较高对比度，确保XR虚拟图像更为清晰地呈现出来。同时，要求XR电视节目拍摄现场中的灯光系统同样具备高对比度特征，防止虚拟场景内部出现视觉干扰现象。

2.2 色彩色温控制

基于XR电视节目拍摄现场布置演播室灯光时，应注意判断色彩与色温的协调效果，从虚拟效果角度出发，分析是否需均衡色彩与色温，使XR电视节目拍摄现场内的真实灯光充分与虚拟环境相结合。

2.3 真实场景模拟

XR电视节目拍摄演播现场最大的特征为虚拟化。因此，设计灯光时，为保障XR技术得到充分运用，需尽可能模拟现实场景，基于现有的灯光系统设计思路，混合运用多种灯具组合。常见的灯具包括发光二极管（Light Emitting Diode，LED）灯带、软光源聚光灯、LED柔光灯等。在灯具的协调配合下，使虚拟环境具备更为真实的光影效果[3]。

2.4 多场景适用

XR电视节目拍摄现场设计与布置灯光时，应考虑到灯光设计方案的适用性，要求所设计的灯光方案适用于不同的XR电视节目拍摄场景。该过程需结合XR电视节目拍摄现场实际情况调节灯光。与常规拍摄现场、演播室不同，XR电视节目拍摄现场应优先运用LED聚光灯以及泛光源灯具，减少普通聚光灯的运用，以免普通聚光灯在虚拟场景投射场景中形成光斑。

3 基于XR电视节目拍摄现场的灯光设计方法

3.1 优化灯光布局

3.1.1 整体布局思路

对于XR电视节目拍摄现场而言，影响节目录制效果最关键的要素为灯光布局。虚拟演播拍摄场景与传统演播室不同，应使画面呈现效果尽可能接近现实生活场景。因此，在XR电视节目拍摄现场设计灯光系统时，应基于真实场景模拟这一基本原则，模仿自然光线效果，具备全局观念，对整个XR电视节目拍摄现场内的灯光效果进行合理设计与优化。结合以往经验来看，XR电视节目拍摄现场的基本光可采用平板柔光灯，对于人物部分，需选用强度可调节的LED聚光灯，用于呈现人物轮廓，提高XR电视节目拍摄现场中的灯光系统设计质量，使XR电视节目画面更为协调自然。

3.1.2 平板柔光灯

平板柔光灯属于泛光型冷光灯，被普遍运用到电视节目拍摄现场中。与其他灯具相比，平板柔光灯最为显著的特点是布光均匀、光线柔和。将其运用到XR电视节目拍摄现场，基本不会产生明显阴影或光斑，且无红外光，运行期间不会形成多余能量进而影响人物状态。平板柔光灯光温稳定，电能消耗量低，但存在灯具笨拙的情况，且受到光线柔和效果的影响，所呈现出的光线投射有效距离相对较短。因此，基于XR电视节目拍摄现场进行灯光设计时，可根据实际情况对平板柔光灯照射点位进行精准布置，不可随意布光[4]。

3.1.3 LED聚光灯

在XR电视节目拍摄现场布置灯光时，不可避免地会用到LED聚光灯。该类灯具可聚集光线，调节光照强度，控制光线投射范围，所呈现出的局部照明效果可满足不同的拍摄要求。LED聚光灯具备可调节性，可被运用到不同的演播场景中，适用性较强。从这一角度来看，在XR电视节目拍摄现场设计灯光系统时，需优先选用LED聚光灯，还应精准确定LED聚光灯的布设位置。

3.2 重视基本光设计

与传统拍摄场景不同，XR虚拟演播室内通常为“蓝箱体”，以便抠图营造虚拟场景。为避免影响虚拟场景的自然性与真实性，需合理布置灯光体系。在此期间，基本光的呈现效果被放大，必须加强对基本光的重视，对XR电视节目拍摄现场基本光进行合理设计。主要包括以下设计要点。第一，布置主光源。要求主光源具备调节性强、亮度高的特征，且要求其光线均匀。结合以往经验来看，在XR电视节目拍摄现场，可将主光源设置在虚拟演播室正前方，确保主光源可覆盖整个虚拟场地。第二，设置补光灯。在XR电视节目拍摄现场，补光灯主要用于填补光线，减少阴影区域，使XR虚拟场景具备相对均匀的照明光线强度。在具体设计与布置时，主要补光灯布置在XR演播室的顶部或侧端，还可借助反射板、软光罩进行均匀化、扩散化处理。第三，特效灯。XR电视节目拍摄现场需要塑造虚拟场景，因此不可避免地运用特效灯，借助特效灯深化虚拟效果，增强画面视觉感官。在具体设计与布置过程中，应结合XR电视节目拍摄现场实际情况，对特效灯的点位进行科学布置。第四，自动化控制。XR电视节目拍摄现场内的智慧化、虚拟化程度较高，对此，可增设自动化控制系统，对现场内的灯光细节进行优化，以此确保灯光系统呈现出XR电视节目拍摄现场虚拟场景所需的灯光效果[5]。

3.3 突出人物形象

为确保人物可良好融入XR虚拟场景，应高精度布置人物光，从辅助光、逆光、主光3个角度出发进行科学设计，良好呈现出人物形象。在XR电视节目拍摄现场，人物主光多布置在演播区域的正前方，通常向上偏斜45°，可形成适当阴影效果，使人物面部更为立体。辅助光多位于主光两侧，倾斜角度相对向后。设计灯光时，要求辅助光均匀设置，且其颜色与亮度需与主光相辅相成，用于保障人物形象真实感，为其融入虚拟场景做好铺垫。逆光主要用于增强画面艺术感，强化视觉效果。XR电视节目拍摄现场多运用激光灯、投影灯作为背景光源。具体设计期间，应根据人物所处位置，合理设置逆光灯具位置。整体而言，人物属于XR虚拟场景的核心，进行灯光设计时，应整体性、全局化布置人物光，在保障人物形象传递效果的同时，还能够使其良好地嵌入XR虚拟场景内。

3.4 处理人物阴影

无论是传统电视节目拍摄现场还是虚拟演播室，其主角通常为人物，因此在设计XR电视节目拍摄现场灯光系统时，应以人物为中心，在突出人物形象的同时，做好人物形象与灯光系统的衔接，合理处理人物阴影。结合以往经验来看，灯光设计经常会因光塑型而形成明显的阴影，尤其是背景头影、眼窝影、颈部影、鼻影，不仅影响人物形象的塑造，还不利于虚拟场景的整体呈现。因此，基于XR电视节目拍摄现场进行灯光设计时，应对人物阴影进行科学处理。

以人物形象塑型意图及基本特征为依据，精准确定主光灯位。若出现背景头影、眼窝影、颈部影、鼻影等人物阴影，需于主光灯位置增设柔光纸，起到削弱阴影的效果；或减少灯具侧度，使影子位于肩上偏后位置，可同时兼顾XR电视节目拍摄现场内的光影效果与人物造型。在此基础上，结合主光特征，选用相对柔和的辅助光，适当调整辅助光灯位，并补充面光，由此可有效缓解人物阴影问题。该过程中应注意，需精细化控制三灯（面光、辅助光、主光）的灯位参数，即亮度、侧度、高度。若主光确定后产生人物阴影，此时不可随意移动主光，需通过调整面光、辅助光从而解决阴影问题。

以颈部阴影为例。在XR电视节目拍摄现场灯光体系中，若灯光不适宜，容易在人物颈部形成轻重不均、状态交叉的阴影。此时可准备柔光纸，将其置于辅助光侧偏20°的位置，使其低于人物面部，起到单独充影的效果。以背景头影为例，产生该阴影的主要原因为面光低。为解决该问题，应在灯光设计过程中注意检查背景、主持台、摄像机的间距，于摄像机正上方布置面光，用于提高面光，避免产生背景头影。若因提高面光而进一步造成人物状态呈现不佳的情况，可增设柔光纸，添加小功率灯，运用扉叶控制散射光。

3.5 实现虚拟特效

XR电视节目拍摄现场的主要特征为虚拟化，从灯光设计角度来看，主要借助特效灯呈现虚拟效果，用于增强XR虚拟场景的真实性。实践设计期间，应基于XR电视节目拍摄现场结构情况，合理布置特效灯角度与位置。例如，若需在XR虚拟场景中营造明亮光束，需按照光束所需呈现的效果合理设置光源角度及位置，确保光束顺利进入XR虚拟场景。在此基础上，还可采用特效灯具角度与位置调整的方式塑造阴影效果、投影效果、反射效果，用于强化画面立体感，使得XR虚拟场景更具层次，呈现光线魅力。设计与布置XR电视节目拍摄现场中的特效灯光体系时需注意，应首选具备调节控制功能的特效灯具，结合XR虚拟场景呈现需求，对特效灯具参数进行精细化调节，精准控制光束形状、色温及亮度等，确保特效灯呈现出的效果与XR虚拟场景相辅相成。结合实际来看，可在XR电视节目拍摄现场混合运用不同的特效灯，如投影灯、激光灯、彩色灯等，通过多种特效灯的混合运用，营造出炫目的XR虚拟场景效果。随着广播电视行业的智慧化发展，还可将XR技术与信息化技术相结合，借助算法程序对XR电视节目拍摄现场灯光参数进行精准设计，实现灵活控制。

4 结语

XR电视节目拍摄现场设计灯光体系时，应精准把控灯光关键要素，遵守灯光设计基本原则，站在XR电视节目拍摄现场角度对整体灯光布局进行优化与完善，加强对基本光的重视与设计，注意运用灯光突出XR电视节目拍摄现场中的人物形象，对人物阴影进行科学处理，在XR技术帮助下实现虚拟特效，做好特效光设计，方可保障XR电视节目拍摄现场灯光质量。