LED數(shù)字燈光在電影拍攝中的應(yīng)用研究

摘要：電影拍攝過程中，布光是不容忽視的重要環(huán)節(jié)。LED數(shù)字燈光技術(shù)的出現(xiàn)，極大地影響了電影拍攝制作的思路。它自由定義、靈活拼接的特性讓傳統(tǒng)以遮擋控光為主的布光思路發(fā)生了根本變化。同時(shí)，像Madmapper這類前沿的LED數(shù)字燈光映射軟件，已經(jīng)可以通過對(duì)合成背景和實(shí)景燈光相對(duì)位置的一系列計(jì)算，實(shí)現(xiàn)從虛擬到現(xiàn)實(shí)的映射。文章在分析LED數(shù)字燈光特性的基礎(chǔ)上，剖析多個(gè)實(shí)際運(yùn)用案例，進(jìn)一步探討現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，并展望未來的LED數(shù)字燈光技術(shù)。

關(guān)鍵詞：LED數(shù)字燈光；電影制作；電影照明；虛擬合成拍攝

中圖分類號(hào)：J931 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-8883（2021）22-0241-03

一、引言

電影誕生至今已有百余年。從早期使用只追求亮度的碳弧燈，到后來彩色膠片時(shí)代大量使用關(guān)注色彩還原性的鹵鎢燈、鏑燈，再到如今全面數(shù)字化的LED，電影的燈光技術(shù)獲得了長足的發(fā)展。數(shù)字時(shí)代到來后，更高的分辨率、更高的幀率，以及更高要求的動(dòng)態(tài)范圍、色域，特別是數(shù)字虛擬合成技術(shù)的極大發(fā)展，對(duì)燈光提出了新的要求。

LED作為新發(fā)明的照明技術(shù)，其誕生之初就因極高的光電轉(zhuǎn)換效率而令人關(guān)注，但那時(shí)候并不適合進(jìn)行影視拍攝。LED早期的光譜特性是不連續(xù)的，特別是在藍(lán)綠交界和紅綠交界處，有非常明顯的殘缺；它雖然可以調(diào)整色溫，但是在調(diào)整色溫的過程中，光譜會(huì)產(chǎn)生伴隨式改變，顯色性能不佳；與原有影視燈光一起使用時(shí)，具有較為明顯的同色異譜現(xiàn)象。以上種種因素，造成LED技術(shù)早期不能應(yīng)用在電影拍攝中。但隨著近些年RGBW-LED等新技術(shù)的不斷突破，LED也逐漸登上了電影燈光的舞臺(tái)，并發(fā)揮著日益重要的作用。作為數(shù)字時(shí)代的產(chǎn)物，LED比其他任何燈光技術(shù)都更加面向未來。如今LED數(shù)字燈光技術(shù)已被視為未來影視行業(yè)的最佳解決方案。

LED數(shù)字燈光技術(shù)，簡單來說，就是基于LED與現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了既可以遠(yuǎn)程無線控制單個(gè)LED燈具的亮度、色度，又可以對(duì)所有LED燈具進(jìn)行快速調(diào)整的一套燈光控制技術(shù)。通信系統(tǒng)傳輸?shù)膮?shù)數(shù)據(jù)，對(duì)于需要前后期銜接的項(xiàng)目，特別是需要在特效制作時(shí)模擬前期光效的項(xiàng)目來說尤為重要，可以極大減輕后期壓力，并將三維模擬的效果提升到新的高度。LED數(shù)字燈光技術(shù)有著自己獨(dú)特的工作邏輯，如何利用其自身特點(diǎn)進(jìn)行影視創(chuàng)作，如何與數(shù)字?jǐn)z影機(jī)正確配合以給觀眾帶來更深刻的感官體驗(yàn)，都是值得探討的問題。

文章對(duì)現(xiàn)有的LED數(shù)字燈光技術(shù)所具有的特性進(jìn)行梳理，并結(jié)合個(gè)人實(shí)際拍攝經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)作思路，總結(jié)在實(shí)景拍攝、合成拍攝的電影生產(chǎn)過程中可以應(yīng)用的拍攝布光方案，從而達(dá)到提高布光效率、降低拍攝中的燈光成本和影片拍攝安全風(fēng)險(xiǎn)的目的。

二、LED數(shù)字燈光的特性

與傳統(tǒng)燈具相比，LED數(shù)字燈光的特性可以總結(jié)為以下四點(diǎn)。

（一）照度的靈活調(diào)整

在拍攝電影過程中，光衰減效應(yīng)是布光工作需要注意的重點(diǎn)。光衰減效應(yīng)，簡單來說，就是由于光的照度與到光源距離的平方成反比，所以光源的距離對(duì)光衰減有較大影響：當(dāng)燈具靠近拍攝主體時(shí)，光的衰減效應(yīng)會(huì)增加；當(dāng)同一燈具遠(yuǎn)離拍攝主體時(shí)，光衰減效應(yīng)會(huì)相應(yīng)減弱[1]。

靈活運(yùn)用光衰減效應(yīng)，控制光源與被攝物體的距離，可以讓被攝主體與背景達(dá)成特定的光比，賦予畫面調(diào)性。所以，燈具的基礎(chǔ)照度也是極為關(guān)鍵的參數(shù)。

傳統(tǒng)燈具的亮度大多可以調(diào)整，但會(huì)存在各種問題：鎢絲燈能外接調(diào)壓器調(diào)整亮度，但同時(shí)燈光的色溫會(huì)迅速下降，需要色紙重新補(bǔ)償；鏑燈也可以通過電子鎮(zhèn)流器將亮度降低，但最多只能降低50%，同時(shí)還會(huì)造成綠品偏移。所以，實(shí)際使用中一般并不會(huì)進(jìn)行調(diào)整。

與以上燈具相比，LED燈具的特性之一就是可以根據(jù)實(shí)際靈活調(diào)整亮度，亮度可調(diào)范圍覆蓋0%到100%，并保持光譜的相對(duì)穩(wěn)定。以往在需要增強(qiáng)光衰減效應(yīng)時(shí)，只能在燈具前添加各類柔光輔助設(shè)備做大面積的遮擋控光，或者調(diào)整燈具到合適的位置，或者直接更換燈具。而運(yùn)用LED燈具時(shí)，僅需要調(diào)節(jié)亮度即可調(diào)整光衰減力度，快速改變整體基調(diào)，在調(diào)整時(shí)間和布光效率上都有極大的提升。

（二）色彩的自由定義

LED燈具會(huì)與傳統(tǒng)燈具產(chǎn)生同色異譜的現(xiàn)象，這曾阻擋LED進(jìn)入影視行業(yè)。隨著LED技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的主流LED燈具都具有多種色彩模式。在CCT模式下可以自由調(diào)節(jié)綠色和拼品色的補(bǔ)償量，從而平衡其他傳統(tǒng)光源；在HIS模式下，可以調(diào)節(jié)色相、飽和度、亮度，實(shí)現(xiàn)燈光顏色真正DIY；一些專業(yè)燈光廠商為了方便燈光師上手，甚至還為LED燈具配備了色紙模式，以色板的方式羅列一套可檢索、可歸類的數(shù)字化色紙，讓用戶一鍵模擬以往的任意一款經(jīng)典色紙。

（三）燈體的拼接組合

LED的發(fā)光原理是將電能直接轉(zhuǎn)換為光能，所以光電轉(zhuǎn)換效能高，散熱量低，使它需要的散熱空間也更小。這就為多個(gè)燈管、面板拼接創(chuàng)造了可能。多條LED燈管的拼接可以保證布光的連續(xù)性，而多塊面板的拼接可以實(shí)現(xiàn)LED幕墻效果，無論是用來鋪底子光還是做特殊效果，都是非常方便的選擇。特別是現(xiàn)在有非常多的實(shí)景拍攝需求，這些實(shí)景情況復(fù)雜、限制條件多，要求燈光所占用的體積必須符合空間要求，這與LED小巧、可拼接的特性不謀而合。部分型號(hào)的LED燈具，V口電池就可以驅(qū)動(dòng)，使其可以靈活掛載到正常層高的室內(nèi)，滿足影視布光需求。

（四）可編程可智能控制

LED數(shù)字燈光最大的特性，就是可以結(jié)合現(xiàn)代編程技術(shù)，對(duì)燈光進(jìn)行編組控制，實(shí)現(xiàn)各種以往無法想象的特殊燈光效果。以德國ARRI公司的智能LED燈光控制軟件Stellar為例，其控制界面設(shè)計(jì)精美，支持iOS、安卓手機(jī)以及iPad，能自動(dòng)管理復(fù)雜的DMX設(shè)置。支持CCT、HIS、RGBW、XY色域、Gel色紙模擬、光源匹配、特殊光效共計(jì)七種模式，可以在豐富的控制模式之間即刻切換，能讓創(chuàng)作者在最適合的色彩模式下調(diào)試燈光[2]。

三、LED數(shù)字燈光的應(yīng)用方案

（一）常規(guī)實(shí)景拍攝應(yīng)用

傳統(tǒng)電影拍攝布光時(shí)，如果我們要在實(shí)景中做一個(gè)兩人正常對(duì)話的日光場景，想將人物主體與背景的光比控制到1︰4，一般需要首先在主窗外布置一盞類似ARRI M90這樣的大功率聚光燈，模范太陽光的角度進(jìn)行日光主光源模擬，再布置一盞M40、M18這樣稍小功率的聚光燈，將其光線彈射進(jìn)整個(gè)場景，從而得到細(xì)膩的光線過渡。接著根據(jù)畫面需要，使用黑旗、黑柔等遮光設(shè)備在主窗周圍對(duì)光線進(jìn)行遮擋，減少主光的發(fā)光面，靈活控制達(dá)到想要的光比效果；當(dāng)拍攝切換到人物的中近景時(shí)，有時(shí)候會(huì)增加一盞輪廓光，對(duì)人物主體進(jìn)行勾邊處理，增強(qiáng)其造型感，為了保持畫面調(diào)性，增加反差，同時(shí)會(huì)在人物側(cè)面使用黑旗，控制輪廓光的范圍。這樣布置的問題，首先是燈具的體積很大，這要求窗外的空間足夠；其次，各種黑旗黑柔數(shù)量眾多，體積要求也不一，很多需要現(xiàn)場定制，既占用室內(nèi)空間，又延長了整體布光的調(diào)試時(shí)間。

而LED數(shù)字燈光普及后，同樣的應(yīng)用場景，無論是布光思路還是手法上都發(fā)生了很大的改變。首先，傳統(tǒng)意義上在窗外布置的聚光燈主光源被弱化了，它的功率不需要很大，現(xiàn)在僅需要它提供一個(gè)窗外直射的光感，M18甚至M8這樣的小功率燈具即可滿足需要。隨后，在窗外架設(shè)一或兩盞小巧的LED數(shù)字燈光，用米菠蘿、珍珠板等輔助器材將LED的光線準(zhǔn)確彈射到被攝主體的受光面上。而整個(gè)環(huán)境的底子光，現(xiàn)在會(huì)用SkyPanel這類輕便的柔光LED吊裝在天花板上，使用APP進(jìn)行靈活控制，一次安裝即可自由控制場景光比，無須再費(fèi)時(shí)費(fèi)力調(diào)整。如果把控得好，整個(gè)過程我們甚至不需要任何遮光裝置。

通過使用這樣的LED數(shù)字燈光方案，可以獲得均勻和統(tǒng)一的光線角度，實(shí)現(xiàn)反差系數(shù)的自由控制，同時(shí)不需要大量的遮光裝置進(jìn)行遮擋，降低了對(duì)大功率燈光的依賴度，對(duì)空間的利用率更高，對(duì)燈光的利用更細(xì)膩。

（二）特殊場景拍攝應(yīng)用

除常規(guī)實(shí)景拍攝外，在電影特殊場景的表達(dá)中，LED數(shù)字燈光也發(fā)揮著重要的作用。LED數(shù)字燈光天生具有豐富的色彩感，像LED燈管、LED燈條這類科幻感十足的燈具，在很多未來科幻題材的電影中，不僅起著環(huán)境光的作用，甚至還作為置景道具直接出現(xiàn)在畫面里。以近幾年比較流行的賽博朋克風(fēng)格來說，這種畫面風(fēng)格要求電子元素更強(qiáng)、色彩搭配更多元，需要畫面內(nèi)充斥大量高飽和的橙紅、藍(lán)、青、紫等色光。

筆者曾經(jīng)參與的賽博朋克場景拍攝中，通常會(huì)使用數(shù)盞ARRI SkyPanel吊頂，為場景鋪上一層藍(lán)色底光，并使用便捷的數(shù)字LED燈管替換畫面內(nèi)原本的道具光源，隨后根據(jù)劇情配色需要設(shè)置為橙紅、靛青或品紫色。在一些光比較大的暗調(diào)場景中，甚至不補(bǔ)充額外光源，僅僅使用LED燈管進(jìn)行布置，這樣主要的光感都源自畫面內(nèi)的邏輯光源，在打造科技感的同時(shí)又兼顧了燈光的現(xiàn)實(shí)主義美感。

如果使用傳統(tǒng)手法，需要使用到各色色紙和大量的旗板、柔光布等輔助控光設(shè)備，盡管最終可以實(shí)現(xiàn)布光方案，但由于產(chǎn)生的色光性質(zhì)不同，因此其著色很難把控，特別是在狹窄的空間內(nèi)，稍不注意就會(huì)造成人臉部分過度飽和；如果涉及大范圍場景調(diào)度，使用傳統(tǒng)大功率燈光需要遠(yuǎn)距離投射，對(duì)布光空間有一定的要求，同時(shí)往往也無法對(duì)畫面完成精細(xì)的色光控制。

除以上應(yīng)用場景外， LED數(shù)字燈光在對(duì)非現(xiàn)實(shí)場景的鏡頭營造，特別是夢(mèng)境類鏡頭的夢(mèng)幻感塑造上也有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。作為一種新燈光技術(shù)，特別是一種可以實(shí)時(shí)靈活控制的燈光技術(shù)，LED數(shù)字燈光可以很輕易地給觀眾帶來陌生感，與現(xiàn)實(shí)世界形成隔閡，從而表達(dá)抽離于現(xiàn)實(shí)之外、更關(guān)注被攝主體內(nèi)心的鏡頭語言。筆者曾經(jīng)參與了一部關(guān)于少女成長的戲，其中有一個(gè)關(guān)于夢(mèng)境的場景，劇本描述的是少女在夢(mèng)中起身，走出臥室，穿過昏暗的走廊，然后看到在自己夢(mèng)里的一系列人物。我們沒有使用額外的美術(shù)布置，直接使用LED數(shù)字燈光對(duì)她的臥室進(jìn)行拍攝布光。首先，兩盞SkyPanel S120放在地板上，一左一右對(duì)背景墻進(jìn)行投射，燈光模式設(shè)置成色相循環(huán)模式，將背景墻打上漸變且不斷運(yùn)動(dòng)的混合色，渲染氛圍的同時(shí)，還通過漫反射將整個(gè)場景基礎(chǔ)照度提升到符合拍攝要求的數(shù)值；最后一盞S60用電池供電，由燈光師手持，以斜上45°的角度作為主光與被攝主體一同運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在遠(yuǎn)程控制APP下，隨著少女的呼吸漸明漸暗，再次渲染了夢(mèng)境的非真實(shí)性?？吹阶罱K畫面的光影效果后，我們認(rèn)為非常符合劇情需求。

（三）棚內(nèi)虛擬合成拍攝應(yīng)用

虛擬合成拍攝是LED數(shù)字燈光的另一個(gè)主要應(yīng)用方向。在虛擬拍攝類項(xiàng)目中， LED數(shù)字燈光可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的編程效果。以往虛擬拍攝時(shí)，后期特效軟件雖然可以模擬出各種復(fù)雜的視覺效果，但因?yàn)榍捌跓艄鉄o法配合，所以人臉或?qū)嵕吧嫌成涞臒艄饪瓷先?huì)虛假，用后期特效專門制作光效，費(fèi)時(shí)費(fèi)力不說，有時(shí)候還會(huì)破壞前期為整場戲定下的燈光調(diào)性。而LED數(shù)字燈光可以通過計(jì)算機(jī)編程完成各種定時(shí)定點(diǎn)的多維燈光效果，并將燈光實(shí)體的角度、亮度、色度等信息實(shí)時(shí)傳輸回計(jì)算機(jī)，與后期特效軟件通用，從燈光層面實(shí)現(xiàn)前后期一體的特效制作，最大限度提升虛擬拍攝中的燈光擬真度。

而像Madmapper這類走在最前沿的LED映射調(diào)試軟件，實(shí)現(xiàn)了被稱為像素顆粒的控制系統(tǒng)，能夠分析原本用于后期合成的背景素材，將背景中的光源運(yùn)動(dòng)軌跡和明暗變化反求出來，再通過計(jì)算實(shí)體LED數(shù)字燈光組的空間關(guān)系，進(jìn)行一比一的算法映射，實(shí)現(xiàn)前期虛擬拍攝與后期合成的緊密聯(lián)動(dòng)?；诖?，無論是駕駛摩托車在街頭穿梭的鏡頭，還是像漫威電影中超級(jí)英雄在城市上空飛行的合成畫面，都可以使用這類軟件，搭配LED數(shù)字燈光模擬出真實(shí)可信的光影效果。

這套解決方案幫助我們?cè)诤艽蟪潭壬险{(diào)和了棚內(nèi)虛擬拍攝過程中藝術(shù)創(chuàng)作與工作效率之間的矛盾。LED數(shù)字燈光一經(jīng)面市，就在合成拍攝領(lǐng)域替換掉了傳統(tǒng)燈光，成為虛擬合成拍攝的標(biāo)準(zhǔn)流程。

（四）現(xiàn)存問題與展望

就LED數(shù)字燈光系統(tǒng)來說，經(jīng)過迅猛發(fā)展，如今已經(jīng)完全融入電影拍攝的工業(yè)流程中。但其中還有一些技術(shù)問題有待進(jìn)一步解決，首先就是基礎(chǔ)照度問題。目前，LED的光電轉(zhuǎn)換效率與理論值還有一定的距離，單燈所能達(dá)到的最大功率也有限，在較大的場景中拍攝布光時(shí)，實(shí)際基礎(chǔ)照度還無法與技術(shù)成熟的大功率鏑燈相比。如果基礎(chǔ)照度過低，燈具的距離稍稍拉開，被攝主體連最基本的曝光要求都達(dá)不到，那么也就無從談?wù){(diào)性了。以后想真正將LED數(shù)字燈光用作主力，其基礎(chǔ)照度還需要達(dá)到新的高度，以滿足大場景大范圍使用。

其次，LED智能控制的靈敏度還有待改善。在實(shí)際工作中，隨著燈體與控制器的距離增加，控制延遲也會(huì)上升，這在大部分拍攝情況下無傷大雅。但也會(huì)有一些特殊鏡頭要求燈光與演員、劇情進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，做出一些燈光效果上的變化。演員的表演是細(xì)膩的，每一條都會(huì)有不同的節(jié)奏，這就要求整套智能控制系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，在演員表演到達(dá)特定節(jié)點(diǎn)時(shí)，能在燈光師發(fā)出指令后迅速響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)鏡頭效果。目前的LED響應(yīng)速度還不能很好地符合需求，但隨著5G信號(hào)傳輸技術(shù)的逐漸商用，響應(yīng)延遲有望降至1毫秒內(nèi)，這類問題將得到完全解決。

四、結(jié)語

從早期不堪重用到如今成為電影拍攝的主力工具，LED數(shù)字燈光極大地改變了電影制作的理念和流程。筆者相信在接下來的技術(shù)更新與產(chǎn)品研發(fā)中，LED數(shù)字燈光在基礎(chǔ)照度與色域覆蓋上會(huì)有長足的提升，LED智能控制系統(tǒng)與電影藝術(shù)家們的交互形式也將更加靈敏、更加友好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 哈里·C·博克斯.燈光師圣經(jīng)[M].北京：北京聯(lián)合出版公司，2017：290-345.

[2] 陳晨.數(shù)字燈光系統(tǒng)在《刺殺小說家》《堅(jiān)如磐石》等影片中的應(yīng)用：專訪數(shù)字燈光工程師孫文[J].影視制作，2019，25（11）：48-54.

作者簡介 華杰，碩士在讀，研究方向：電影攝影、數(shù)字電影技術(shù)。