基于虛擬排演系統(tǒng)分析與探索

趙明明

摘要：虛擬排演系統(tǒng)是以三維仿真引擎作為平臺，通過人機(jī)交換技術(shù)對虛擬視覺效果進(jìn)行呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)虛擬排演的空間定位、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、舞臺效果等功能模塊的控制，并且構(gòu)建出協(xié)同控制模塊，制定出統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)了虛擬排演的技術(shù)創(chuàng)新。虛擬排演系統(tǒng)的出現(xiàn)不但可以大幅度降低演出創(chuàng)作成本，縮短制作周期，并且在一定程度上豐富了編導(dǎo)的藝術(shù)創(chuàng)作，讓所創(chuàng)作的作品的藝術(shù)表現(xiàn)力更強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：虛擬排演系統(tǒng) 分析 探索

中圖分類號：J0-05 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-3359（2018）13-0187-02

進(jìn)入21世紀(jì)，由于數(shù)字技術(shù)的飛速革新我國文化產(chǎn)業(yè)隨之迅猛發(fā)展，各類文藝演出、舞臺表演等大型演出活動的需求也不斷上升，而這些演出傳統(tǒng)的排演方式由于受到時(shí)間、場地、演員人數(shù)等客觀因素的限制，已不適應(yīng)當(dāng)代社會對大型演出時(shí)間性和多樣性的需求，因此，利用數(shù)字技術(shù)對大型演出的傳統(tǒng)排演方式進(jìn)行改良已是當(dāng)務(wù)之急。

就傳統(tǒng)的演出形式而言，從決定演出開始，到正式的演出之前一般要經(jīng)過編劇撰寫劇本、排練、審批演出、再次排練、正式演出等多個(gè)繁瑣的階段，而且在演練過程中涉及人員眾多，場地更換繁雜，布景、服裝、化妝等多個(gè)環(huán)節(jié)的同時(shí)存在會使整個(gè)排演難度提升。

一、傳統(tǒng)排演方式的弊端

傳統(tǒng)的大型演出的舞臺排演主要存在以下弊端：

（一）傳統(tǒng)的排演方式由于創(chuàng)作人員都是依賴經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行創(chuàng)作，合成效果不能預(yù)先看到，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案反復(fù)修改。

（二）設(shè)計(jì)方案的不確定性造成材料和人力投入的浪費(fèi)以及資金投入的不確定性。

（三）整個(gè)演出的創(chuàng)作過程和結(jié)果無法實(shí)時(shí)保存，造成了文化藝術(shù)成果的大量流失。

（四）傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作流程容易造成不同藝術(shù)門類的創(chuàng)作設(shè)計(jì)人員知識結(jié)構(gòu)的單一性，使得藝術(shù)創(chuàng)作活動本體缺乏創(chuàng)新性，科技含量低。

如果在排練或彩排前能夠看到整個(gè)演出的效果以及每個(gè)節(jié)目、場景的細(xì)節(jié)，虛擬排演系統(tǒng)就顯得十分重要了，這樣就可以提前進(jìn)行評估，找出排練中的一些問題進(jìn)行不斷的調(diào)整，再進(jìn)行評估。虛擬排演系統(tǒng)的出現(xiàn)，不但可以保證演出的時(shí)間進(jìn)度，而且節(jié)省了大量的人力、物力。

二、虛擬排演系統(tǒng)的概念

虛擬排演系統(tǒng)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)大型活動的虛擬排演，改變舞臺或大型活動設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的手工操作模式，將舞臺或大型活動出現(xiàn)的所以要素進(jìn)行整合，全部虛擬排演，用計(jì)算機(jī)建模，進(jìn)行虛擬的舞臺場景并運(yùn)行。通過構(gòu)建虛擬舞臺的搭建，讓編導(dǎo)能夠提前進(jìn)行虛擬排練，身臨其境地將藝術(shù)創(chuàng)意進(jìn)行下去，讓舞臺所展示的內(nèi)容更加精彩以及藝術(shù)性，并且大幅度的降低創(chuàng)作成本，縮短制作周期，增強(qiáng)作品的藝術(shù)效果。

三、“虛擬排演系統(tǒng)”的優(yōu)勢

（一）各個(gè)部門是在一個(gè)數(shù)字合成的平臺上同步創(chuàng)作，效果能實(shí)時(shí)看到，使得設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崟r(shí)的修改和確認(rèn)，有利于提高藝術(shù)創(chuàng)作的效率。

（二）項(xiàng)目投資者在創(chuàng)作設(shè)計(jì)過程中能通過效果準(zhǔn)確的把握工程預(yù)算，有利于資金的有效投入。

（三）數(shù)字化創(chuàng)作的過程也是數(shù)字化存儲的過程，有利于藝術(shù)成果資源的保護(hù)和共享。

（四）這是我國第一個(gè)利用信息技術(shù)、通過自主創(chuàng)新、軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成、具有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的科技與藝術(shù)相結(jié)合的表演藝術(shù)創(chuàng)作項(xiàng)目。

四、虛擬排演系統(tǒng)

通過該軟件系統(tǒng)，創(chuàng)作人員可以隨時(shí)將存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中預(yù)先利用計(jì)算機(jī)建模的演出所需要的燈光、布景、服裝、聲音、演員的動作這五個(gè)要素，構(gòu)建舞臺場景，其舞臺演出效果可以實(shí)時(shí)得到預(yù)覽，創(chuàng)作過程全部記錄下來，創(chuàng)作者隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和修改，直到呈現(xiàn)滿意的演出效果。這樣的創(chuàng)作方式可以降低成本，加快制作周期。另外數(shù)據(jù)庫也為創(chuàng)作人員提供了大量的素材。

（一）攝像機(jī)跟蹤技術(shù)

在虛擬排演系統(tǒng)中，確定攝像機(jī)的狀態(tài)信息非常重要。攝影機(jī)作為信息的傳播者需將工作狀態(tài)信息傳輸給圖形工作站，利用運(yùn)動控制（MC）的原理，使計(jì)算機(jī)得到準(zhǔn)確的攝像機(jī)與前景之間的距離，從而計(jì)算得出虛擬場景最合適的位置與大小，并按需求生成三維模型，使虛擬場景得以實(shí)現(xiàn)。攝像機(jī)自動跟蹤技術(shù)還能自動識別攝像機(jī)可視范圍內(nèi)的運(yùn)動中的目標(biāo)，對其運(yùn)動軌跡做出分析，并進(jìn)行追蹤，使攝像機(jī)能夠講目標(biāo)物體或人物的全運(yùn)動過程記錄下來。這樣的攝像機(jī)具有自動聚焦和變焦的功能，定位準(zhǔn)確，可靠性高，將實(shí)拍畫面與計(jì)算機(jī)所呈現(xiàn)出的虛擬場景完美融合，使人物與背景畫面協(xié)調(diào)。

（二）計(jì)算機(jī)虛擬場景設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)向來是近些年眾多精彩演出的核心，虛擬排演系統(tǒng)所配備的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)施與其說是計(jì)算機(jī)不如說是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心是整個(gè)虛擬排演系統(tǒng)的控制中心。它除了對事先做好的三維虛擬場景起到調(diào)用和調(diào)整的作用外，還負(fù)責(zé)向圖形處理器傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)并處理通過攝影機(jī)跟蹤技術(shù)得來的運(yùn)動數(shù)據(jù)并做出計(jì)算，同時(shí)得出三維虛擬排練現(xiàn)場里的同步數(shù)據(jù)，甚至還可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的動作模擬功能，將最終人物的動作、場景、觀眾、燈光變化等呈現(xiàn)出來，多次數(shù)據(jù)調(diào)整后達(dá)到理想的效果。

（三）色鍵技術(shù)

色鍵器在虛擬排演中也是必不可少，色鍵合成技術(shù)即我們所說的摳像，是指用前景圖像與綠幕（或藍(lán)幕）的色調(diào)差值形成的鍵控（摳像）電壓波形對虛擬背景圖像進(jìn)行處理，把前景中的人物圖像摳下來再與計(jì)算機(jī)所設(shè)計(jì)的虛擬場景所結(jié)合。但虛擬排演中所運(yùn)用的色鍵技術(shù)與傳統(tǒng)色鍵還是存在一定的區(qū)別。在計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)和虛擬排演的色鍵技術(shù)需求下，新型的色鍵合成技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，傳統(tǒng)的色鍵技術(shù)是通過色鍵器將需要處理的實(shí)物、場景或人混合而形成全新的圖像。前景在不斷運(yùn)動變化時(shí)，背景畫面不會隨前景的運(yùn)動變化而做出相應(yīng)的變化，使畫面有種不真實(shí)感。而虛擬排演所采用的色鍵技術(shù)則在傳統(tǒng)色鍵器上加以改良，使用了攝影機(jī)運(yùn)用跟蹤處理，保證人物、攝影機(jī)與需混合場景中的透視關(guān)系，使虛擬背景能夠隨著人物的運(yùn)動變化而移動，使畫面更生動真實(shí)，具有縱深感和立體感。比較為人所知的色鍵摳像軟件有納加軟字母系統(tǒng)（VJDirector），這是一套具備廣電一體機(jī)系統(tǒng)功能的軟件，可根據(jù)實(shí)際情況或需求，達(dá)成最好的摳像效果。色鍵合成技術(shù)在虛擬排演中的廣泛使用使其成為必不可少的核心技術(shù)。

（四）虛擬燈光技術(shù)

在現(xiàn)代舞臺表演中，燈光效果一直以來都是重中之重，所以虛擬燈光技術(shù)在虛擬排演系統(tǒng)中也是必不可少的一項(xiàng)。虛擬燈光技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，不僅能對表演者的表演效果起到很強(qiáng)的輔助作用，還能營造舞臺的氛圍，加強(qiáng)現(xiàn)場所呈現(xiàn)的時(shí)間感與空間感。其中虛擬排演系統(tǒng)中所用到的虛擬燈光主要有確定舞臺場景組織、三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、模擬粒子系統(tǒng)效果、編程渲染管線技術(shù)和光照效果模擬等?？傊枧_虛擬燈光技術(shù)的發(fā)展對虛擬排演技術(shù)有著很重大的現(xiàn)實(shí)意義，它可以降低物資和時(shí)間的消耗，使系統(tǒng)更具有可操作性和臨場感。

五、虛擬排演系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義

利用數(shù)字化的虛擬排演系統(tǒng)在當(dāng)前形勢下的舞臺演出中主要優(yōu)勢概括為如下幾點(diǎn)：

（一）提升我國舞臺排演的整體水平

通過舞臺排演系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)可以使我國大型演出的排演進(jìn)入到一個(gè)更高的層次，從而整體上提高我國演藝活動特別是數(shù)字化演藝活動的整體水平。

（二）提高我國舞臺演出整體創(chuàng)作效率

各個(gè)部門是在一個(gè)數(shù)字合成的平臺上同步創(chuàng)作，效果能實(shí)時(shí)看到，使得設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崟r(shí)地修改和確認(rèn)，有利于提高藝術(shù)創(chuàng)作的效率，將視覺、聽覺、觸覺感受到的東西數(shù)據(jù)化，大大簡化了手動操作的過程。其次，各個(gè)技術(shù)部門在同一個(gè)平臺上進(jìn)行實(shí)施創(chuàng)作，有效的提高的時(shí)間利用率，設(shè)計(jì)方案和流程的確認(rèn)與修改也能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行，使藝術(shù)創(chuàng)作的利用效率大大提升。

（三）保護(hù)珍貴藝術(shù)成果

虛擬排演將演出轉(zhuǎn)變成為了數(shù)字化創(chuàng)作，這樣的排演過程有利于媒體資源的保護(hù)和共享。每一場演出都是導(dǎo)演組和參演者的心血，排演過程也不應(yīng)該匆匆劃過，數(shù)據(jù)化的時(shí)代更應(yīng)該將這些珍貴的藝術(shù)成果保存下來。

六、結(jié)語

虛擬排演系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、新型多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)上的一個(gè)虛擬演藝排演平臺，它顛覆了傳統(tǒng)排演流程，預(yù)示著一個(gè)新型產(chǎn)業(yè)的誕生。虛擬排演技術(shù)能夠很好的適應(yīng)文化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和時(shí)代的潮流，在舞臺表演、藝術(shù)表現(xiàn)上相對于傳統(tǒng)的排演和舞臺效果具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，對民族文化的長遠(yuǎn)發(fā)展也有著重要的意義。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展、虛擬排演技術(shù)的不斷改進(jìn)，相信在不遠(yuǎn)的將來，虛擬排演系統(tǒng)一定能在新媒體領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈縈華，方瑜燁，呂朝輝，李春紅.舞臺燈光虛擬效果的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，（02）：50-53.

[2]郭儷雅.多媒體技術(shù)在聲樂教學(xué)中的運(yùn)用探索[J].中國音樂，2005，（02）：181-184.

[3]賀壽昌.演藝虛擬合成系統(tǒng)創(chuàng)作與應(yīng)用[M].上海：上海人民出版社，2007.

[4]劉筱蘭.虛擬實(shí)驗(yàn)室的類型及發(fā)展趨勢[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2004，（11）：8-10.

[5]紀(jì)慶革，潘志庚，梅林等.團(tuán)體操虛擬編排和演練原型系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（09）：1185-1190.

[6]潘祖君.“交互式”電子音樂的特點(diǎn)之淺見——“音樂與高科技”音樂會有感[J].中國音樂，2005，（04）：194-196.