虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在舞臺(tái)管理中的應(yīng)用研究

高穎婕

（中國(guó)音樂學(xué)院，北京朝陽 100000）

一般來說虛擬技術(shù)是通過多項(xiàng)技術(shù)交叉和集合而形成的綜合產(chǎn)物，對(duì)其進(jìn)行研究始于20 世紀(jì)60 年代，初期研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要投入大量人力、物力，一般大多應(yīng)用于軍事和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。而隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，計(jì)算機(jī)和3D 模擬運(yùn)算能力以及信息傳輸能力不斷增強(qiáng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被應(yīng)用于室內(nèi)設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真以及文物古跡等多個(gè)領(lǐng)域。本文基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在舞臺(tái)管理中的新功能，對(duì)在舞臺(tái)管理中實(shí)際應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展開研究。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念與發(fā)展趨勢(shì)

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念和應(yīng)用理念

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)顧名思義是通過利用相關(guān)技術(shù)，以模擬虛擬環(huán)境的方式創(chuàng)設(shè)一種環(huán)境沉浸感。在舞臺(tái)管理中有效運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)建出完美的劇場(chǎng)效應(yīng)，營(yíng)造良好的藝術(shù)表演氛圍，從而實(shí)現(xiàn)完美劇場(chǎng)表演的目的。在實(shí)際研究中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以英文Virtual Reality 來表示，簡(jiǎn)稱VR。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，VR 技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)中，并且在不斷發(fā)展的過程中取得了許多優(yōu)秀的成果，而且獨(dú)立成了一個(gè)新的學(xué)科研究體系。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是20 世紀(jì)發(fā)展的一項(xiàng)全新實(shí)用技術(shù)，兼具科學(xué)性和趣味性，能夠在綜合利用電子信息、計(jì)算機(jī)、仿真技術(shù)的同時(shí)，達(dá)到不同的研究管理目的。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要分支，理論上來講是有效集合仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)以及多媒體技術(shù)等，在研究和實(shí)踐應(yīng)用中具有較強(qiáng)的挑戰(zhàn)性和學(xué)科研究交叉性等特征。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一般包括感知、環(huán)境模擬、傳感和自然技能等內(nèi)容，由計(jì)算機(jī)生成創(chuàng)建、形成三維立體影像，達(dá)到還原現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的目的。其中感知是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的理想使用狀態(tài)，即利用計(jì)算機(jī)圖形生成技術(shù)形成視覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知以及聽覺感知等，有的時(shí)候甚至能完美還原嗅覺和味覺等感知。自然技能則很好理解，具體是指人的肢體行為動(dòng)作，如手勢(shì)、眼神變化、頭部轉(zhuǎn)動(dòng)以及身體其他部位的動(dòng)作等，設(shè)計(jì)者可以利用計(jì)算機(jī)處理形成被模擬者的動(dòng)作數(shù)據(jù)，在主動(dòng)輸入之后完成響應(yīng)工作，以此反饋到被模擬者的五官和行為動(dòng)作上，從而形成虛擬現(xiàn)實(shí)模擬過程。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

從歷史的角度來看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段劃分主要為1963 年以前，這一階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究主要為有聲形動(dòng)態(tài)的模擬研究，在這個(gè)研究階段虛擬現(xiàn)實(shí)思想被正式提出，并逐步構(gòu)建出基礎(chǔ)的研究主體框架，為接下來的研究活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；第二研究發(fā)展階段為1963～1972 年，這一研究階段被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究萌芽階段，各種與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的概念開始涌現(xiàn)，相關(guān)理論內(nèi)容逐步完善；第三研究階段為1973～1989 年，虛擬現(xiàn)實(shí)理論體系進(jìn)一步獲得擴(kuò)展和完善，在主體研究框架和理論研究完善的基礎(chǔ)上，衍生出一系列的實(shí)用技術(shù)研究方向，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究獲得了豐富和發(fā)展；第四研究階段為1990 年至今，在這一階段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始逐步應(yīng)用于多個(gè)現(xiàn)實(shí)行業(yè)中，并且取得了豐碩的研究成果。

未來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有以下四個(gè)發(fā)展方向：第一，動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)；第二，實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)；第三，研制新型交互設(shè)備；第四，智能化語音模擬現(xiàn)實(shí)建模。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)舞臺(tái)管理的新功能

（一）三維仿真

在實(shí)際的舞臺(tái)管理中，三維仿真管理可以在設(shè)計(jì)舞臺(tái)之前從多個(gè)角度和多個(gè)層次觀察舞臺(tái)的單個(gè)設(shè)備，重點(diǎn)觀察各個(gè)設(shè)備之間的位置距離以及相互之間的聯(lián)系等，能夠在虛擬模型中獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。在三維仿真設(shè)計(jì)中，通過位置變化、角度旋轉(zhuǎn)或調(diào)整大小等形式多角度觀察和關(guān)聯(lián)分析相關(guān)設(shè)備，以此提高設(shè)備的可控性，提高舞臺(tái)管理的可視性和便捷性。

（二）監(jiān)視及控制

利用三維仿真模型，結(jié)合數(shù)據(jù)圖表的方式可以更加直觀、便捷地輸出相關(guān)信息。在標(biāo)準(zhǔn)的虛擬現(xiàn)實(shí)控制管理界面，通過操作界面查閱相關(guān)設(shè)備信息，結(jié)合具體的演出要求選擇和調(diào)整設(shè)備參數(shù)。在舞臺(tái)管理中構(gòu)建虛擬化場(chǎng)景，促使虛擬化場(chǎng)景、選項(xiàng)菜單和表格能夠互相結(jié)合，產(chǎn)生智能化三維控制系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體化管理舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備，以直觀的方式呈現(xiàn)舞臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

（三）編輯與預(yù)覽

在傳統(tǒng)的演出創(chuàng)作過程中，前期要經(jīng)過觀察場(chǎng)地、了解場(chǎng)地和掌握設(shè)備情況等多個(gè)步驟，除此之外還要通過多次演出排練預(yù)演，進(jìn)而反復(fù)修改與完善，最終達(dá)到滿意的演出效果。通過深入分析不難發(fā)現(xiàn)這一管理過程具有較漫長(zhǎng)且呈現(xiàn)效率有限的特征。

而將三維仿真模型應(yīng)用于舞臺(tái)管理過程，按照三維仿真模型結(jié)合真實(shí)比例進(jìn)行建模還原，讓虛擬場(chǎng)景中的設(shè)備與現(xiàn)實(shí)舞臺(tái)表演的設(shè)備保持同步，使其位置和運(yùn)行狀態(tài)保持一致，在虛擬環(huán)境中完成演出活動(dòng)排演的全過程。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為舞臺(tái)管理提供超高仿真的虛擬環(huán)境，不僅包括模型的大小，還可以完美呈現(xiàn)內(nèi)飾花紋等具體細(xì)節(jié)，大到位置運(yùn)行整體控制，小到舞臺(tái)要素的質(zhì)地紋理，均能夠從技術(shù)層面的角度與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景保持一致。

利用信息技術(shù)傳輸全部的場(chǎng)地環(huán)境信息，打破了傳統(tǒng)意義上空間和時(shí)間的限制，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以快速了解舞臺(tái)設(shè)備分布、尺寸和外形等相關(guān)信息。除此之外，模擬預(yù)覽功能模擬還原設(shè)備的運(yùn)行效果，在無法滿足多次演出排練要求的情況下，可以利用虛擬運(yùn)行的方式快速熟悉舞臺(tái)設(shè)備與舞臺(tái)情景，極大地提高了排演效率。

三、在舞臺(tái)管理中實(shí)際應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

（一）在舞臺(tái)管理中預(yù)演應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

從計(jì)算機(jī)領(lǐng)域來看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)虛擬的三維環(huán)境，促使用戶沉浸于該虛擬空間中。從當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展情況來看，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于舞臺(tái)管理還需要多層次的嘗試和多樣化的研究。舞臺(tái)預(yù)演是制作方和舞臺(tái)設(shè)計(jì)方通過觀察一場(chǎng)完整的演出用以后期調(diào)整的依據(jù)，為了提高演出的完美度，演出之前導(dǎo)演需要總體規(guī)劃和預(yù)演，從當(dāng)前舞臺(tái)預(yù)演的發(fā)展情況來看，舞臺(tái)預(yù)演可以分為三種類型：一是搭建微縮實(shí)體模型；二是觀看預(yù)演視頻；三是利用電腦軟件預(yù)演。其中搭建微縮實(shí)體模型的預(yù)演方式能夠精確、直觀地觀察實(shí)際舞臺(tái)細(xì)節(jié)，但是使用成本高，需要投入大量人力、物力；觀看預(yù)演視頻的二維視覺難以觀察實(shí)際的舞臺(tái)效果；利用電腦軟件預(yù)演可以后期合成舞臺(tái)表演內(nèi)容，通過觀看視頻的形式直接感受舞臺(tái)效果。

現(xiàn)階段最常見的舞臺(tái)預(yù)演應(yīng)用是利用VR 開展舞臺(tái)預(yù)演活動(dòng)，VR 虛擬現(xiàn)實(shí)最大的特點(diǎn)是能夠在一個(gè)特定的范圍內(nèi)生成逼真的三維虛擬環(huán)境，增強(qiáng)體驗(yàn)者的觀看感受，其在現(xiàn)實(shí)生活中的多個(gè)領(lǐng)域均有創(chuàng)新性應(yīng)用。基于此，VR 舞臺(tái)預(yù)演概念開始出現(xiàn)，將VR 與舞臺(tái)預(yù)演相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)提前策劃演出，通過電腦軟件結(jié)合VR 舞臺(tái)預(yù)演的方式還原真實(shí)的舞臺(tái)。如實(shí)際應(yīng)用在彩排過程中時(shí)，可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)搭建預(yù)演舞臺(tái)，模擬還原舞臺(tái)的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)全部的舞臺(tái)調(diào)度，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)舞臺(tái)表演各個(gè)環(huán)節(jié)之間銜接的問題，提高現(xiàn)場(chǎng)彩排效率，在節(jié)約時(shí)間的同時(shí)降低整體設(shè)備損耗。

除此之外，VR 舞臺(tái)預(yù)演還有利于演員保持極高的熱情，有效保證演出團(tuán)隊(duì)的演出效率。VR 舞臺(tái)預(yù)演可以讓演員在頭戴VR 設(shè)備的前提下置身于舞臺(tái)空間中，以虛擬動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)舞臺(tái)最終的效果，可以綜合評(píng)估舞臺(tái)設(shè)計(jì)的可行性。除此之外，還可以在虛擬環(huán)境中模擬創(chuàng)建舞臺(tái)，組織演職人員走位模擬舞臺(tái)效果，提前了解舞臺(tái)演出流程，為舞臺(tái)管理領(lǐng)域帶來全新體驗(yàn)。將舞臺(tái)運(yùn)作過程整體視覺化，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建舞臺(tái)模擬系統(tǒng)，生成逼真的虛擬演出環(huán)境，能極大地縮短舞臺(tái)搭建周期，提高舞臺(tái)設(shè)計(jì)方案、搭建場(chǎng)景和舞臺(tái)系統(tǒng)的兼容度，以此快速且真實(shí)地還原舞臺(tái)。

（二）在舞臺(tái)管理中交互應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中可以表現(xiàn)為以真實(shí)環(huán)境疊加虛擬信息，在同一個(gè)畫面和視覺空間中同時(shí)存在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景和虛擬場(chǎng)景，具備一定的超現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)舞臺(tái)管理與設(shè)計(jì)主要為投影、物理搭建和燈光布置等形式，配合演員的專業(yè)化表演，而交互應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)可以綜合利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將虛擬場(chǎng)景和人物角色還原到現(xiàn)場(chǎng)表演中，進(jìn)而達(dá)到傳統(tǒng)舞臺(tái)布景、燈光布置等物理道具難以實(shí)現(xiàn)的視覺效果。例如在近些年的春晚等大型表演中曾多次利用虛擬現(xiàn)實(shí)交互的方式，以虛擬場(chǎng)景+真人表演或虛擬人+真實(shí)場(chǎng)景等方式，為現(xiàn)場(chǎng)觀眾帶來不一樣的視覺盛宴。

在舞臺(tái)管理中交互應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一般更適用于演播室環(huán)境，如以錄制春晚舞臺(tái)為例，為了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過實(shí)時(shí)計(jì)算攝像機(jī)位置和捕捉角度，通過疊加上層的算法和圖像，促使虛擬人物在虛擬場(chǎng)景中做出相應(yīng)變化，結(jié)合真實(shí)的舞臺(tái)環(huán)境實(shí)現(xiàn)交互管理設(shè)計(jì)，最后通過輸出電子設(shè)備如電視或網(wǎng)絡(luò)直播等，促使觀眾能夠看到虛擬現(xiàn)實(shí)下的互動(dòng)表演活動(dòng)，將虛擬影像結(jié)合真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行傳播。這就需要現(xiàn)場(chǎng)舞臺(tái)管理者能夠全面掌握虛擬場(chǎng)景、節(jié)目?jī)?nèi)容和現(xiàn)場(chǎng)燈光等，使之互相配合進(jìn)而達(dá)到立體化的表演目的。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與藝術(shù)舞臺(tái)全息投影應(yīng)用

舞臺(tái)全息投影即記錄和展現(xiàn)三維圖像，一般是指控制燈光，實(shí)現(xiàn)全息投影首先需要采集虛擬展現(xiàn)事物的尺寸、亮度、對(duì)比度和形狀等信息，利用電子信息技術(shù)復(fù)原信息。從生活的角度出發(fā)來理解，攝影和電影均屬于收集、采集平面信息，并且平面復(fù)原信息，而全息投影是采集相關(guān)的立體信息，并且立體化復(fù)原信息，綜合對(duì)比兩者可以發(fā)現(xiàn)，攝影和電影技術(shù)屬于二維圖像展示，只能通過透視和陰影等方式實(shí)現(xiàn)。全息投影技術(shù)則是360°展現(xiàn)要還原的真實(shí)內(nèi)容，可以觀看影像的整體，全息投影技術(shù)不需要觀眾佩戴3D 眼鏡就可以真實(shí)觀看到實(shí)際物體和人物，呈現(xiàn)美輪美奐的畫面。

在實(shí)際應(yīng)用全息技術(shù)的過程中，一般首先需要記錄光波信息，其次在空間光波調(diào)制器的作用下實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)化，讀取廣播信息，最后通過處理光波實(shí)現(xiàn)信息傳遞。簡(jiǎn)單來說，全息投影是利用光波回放的方式達(dá)到創(chuàng)建舞臺(tái)的目的。在這一過程中，首先需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)記錄大量信息，與此同時(shí)還要利用光波調(diào)制器實(shí)現(xiàn)信息傳遞，這對(duì)于計(jì)算量和存儲(chǔ)空間都有極高的要求。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，舞臺(tái)管理和設(shè)計(jì)的全息投影追求呈現(xiàn)最佳的視覺效果，體現(xiàn)舞臺(tái)的絢麗，襯托舞臺(tái)節(jié)目的效果。如2023 年北京春晚中鄧麗君與王心凌和韓雪隔空對(duì)唱的節(jié)目，場(chǎng)景效果就綜合體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中全息投影技術(shù)的應(yīng)用效果。以全息投影的形式展現(xiàn)出另一個(gè)時(shí)空的人或事物，在舞臺(tái)表演過程中上演穿越時(shí)空的對(duì)唱，給觀眾帶來不一樣的視覺感受，促使觀眾在追憶往昔的同時(shí)感受現(xiàn)代科技的發(fā)展。利用全息投影與現(xiàn)實(shí)互動(dòng)進(jìn)行舞臺(tái)表演，管理與設(shè)計(jì)舞臺(tái)時(shí)需要重點(diǎn)處理好虛擬部分與真實(shí)部分之間銜接的關(guān)系，這也是影響演出效果的至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

四、結(jié)語

總而言之，在舞臺(tái)管理中有效應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以提高舞臺(tái)管理效率，打破舞臺(tái)管理時(shí)間和空間的限制，在綜合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)創(chuàng)新的同時(shí)充分把握舞臺(tái)表演的現(xiàn)實(shí)要求，以現(xiàn)實(shí)結(jié)合虛擬的方式為觀眾帶來不一樣的感官體驗(yàn)。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打破了傳統(tǒng)意義上的舞臺(tái)表演形式，因此要在舞臺(tái)管理過程中積極利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開展預(yù)演活動(dòng)，助力舞臺(tái)表演的各個(gè)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)各個(gè)部分之間的銜接關(guān)系，并結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)交互和全息投影等方式豐富舞臺(tái)演出的手段和表現(xiàn)形式。