基于虛擬排演系統分析與探索

趙明明

摘要：虛擬排演系統是以三維仿真引擎作為平臺，通過人機交換技術對虛擬視覺效果進行呈現，實現虛擬排演的空間定位、創意設計、舞臺效果等功能模塊的控制，并且構建出協同控制模塊，制定出統一的數據接口，實現了虛擬排演的技術創新。虛擬排演系統的出現不但可以大幅度降低演出創作成本，縮短制作周期，并且在一定程度上豐富了編導的藝術創作，讓所創作的作品的藝術表現力更強。

關鍵詞：虛擬排演系統 分析 探索

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

進入21世紀，由于數字技術的飛速革新我國文化產業隨之迅猛發展，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，而這些演出傳統的排演方式由于受到時間、場地、演員人數等客觀因素的限制，已不適應當代社會對大型演出時間性和多樣性的需求，因此，利用數字技術對大型演出的傳統排演方式進行改良已是當務之急。

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

一、傳統排演方式的弊端

傳統的大型演出的舞臺排演主要存在以下弊端：

（一）傳統的排演方式由于創作人員都是依賴經驗來進行創作，合成效果不能預先看到，導致設計方案反復修改。

（二）設計方案的不確定性造成材料和人力投入的浪費以及資金投入的不確定性。

（三）整個演出的創作過程和結果無法實時保存，造成了文化藝術成果的大量流失。

（四）傳統的設計制作流程容易造成不同藝術門類的創作設計人員知識結構的單一性，使得藝術創作活動本體缺乏創新性，科技含量低。

如果在排練或彩排前能夠看到整個演出的效果以及每個節目、場景的細節，虛擬排演系統就顯得十分重要了，這樣就可以提前進行評估，找出排練中的一些問題進行不斷的調整，再進行評估。虛擬排演系統的出現，不但可以保證演出的時間進度，而且節省了大量的人力、物力。

二、虛擬排演系統的概念

虛擬排演系統是利用虛擬現實技術、多媒體技術、網絡技術等實現大型活動的虛擬排演，改變舞臺或大型活動設計傳統的手工操作模式，將舞臺或大型活動出現的所以要素進行整合，全部虛擬排演，用計算機建模，進行虛擬的舞臺場景并運行。通過構建虛擬舞臺的搭建，讓編導能夠提前進行虛擬排練，身臨其境地將藝術創意進行下去，讓舞臺所展示的內容更加精彩以及藝術性，并且大幅度的降低創作成本，縮短制作周期，增強作品的藝術效果。

三、“虛擬排演系統”的優勢

（一）各個部門是在一個數字合成的平臺上同步創作，效果能實時看到，使得設計方案能夠實時的修改和確認，有利于提高藝術創作的效率。

（二）項目投資者在創作設計過程中能通過效果準確的把握工程預算，有利于資金的有效投入。

（三）數字化創作的過程也是數字化存儲的過程，有利于藝術成果資源的保護和共享。

（四）這是我國第一個利用信息技術、通過自主創新、軟件開發和系統集成、具有知識產權保護的科技與藝術相結合的表演藝術創作項目。

四、虛擬排演系統

通過該軟件系統，創作人員可以隨時將存儲在相應的數據庫中預先利用計算機建模的演出所需要的燈光、布景、服裝、聲音、演員的動作這五個要素，構建舞臺場景，其舞臺演出效果可以實時得到預覽，創作過程全部記錄下來，創作者隨時根據需要進行調整和修改，直到呈現滿意的演出效果。這樣的創作方式可以降低成本，加快制作周期。另外數據庫也為創作人員提供了大量的素材。

（一）攝像機跟蹤技術

在虛擬排演系統中，確定攝像機的狀態信息非常重要。攝影機作為信息的傳播者需將工作狀態信息傳輸給圖形工作站，利用運動控制（MC）的原理，使計算機得到準確的攝像機與前景之間的距離，從而計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，使虛擬場景得以實現。攝像機自動跟蹤技術還能自動識別攝像機可視范圍內的運動中的目標，對其運動軌跡做出分析，并進行追蹤，使攝像機能夠講目標物體或人物的全運動過程記錄下來。這樣的攝像機具有自動聚焦和變焦的功能，定位準確，可靠性高，將實拍畫面與計算機所呈現出的虛擬場景完美融合，使人物與背景畫面協調。

（二）計算機虛擬場景設計

計算機仿真技術向來是近些年眾多精彩演出的核心，虛擬排演系統所配備的互聯網設施與其說是計算機不如說是一個小型的計算機網絡，主機網絡中心是整個虛擬排演系統的控制中心。它除了對事先做好的三維虛擬場景起到調用和調整的作用外，還負責向圖形處理器傳輸相關數據并處理通過攝影機跟蹤技術得來的運動數據并做出計算，同時得出三維虛擬排練現場里的同步數據，甚至還可以利用虛擬現實技術的動作模擬功能，將最終人物的動作、場景、觀眾、燈光變化等呈現出來，多次數據調整后達到理想的效果。

（三）色鍵技術

色鍵器在虛擬排演中也是必不可少，色鍵合成技術即我們所說的摳像，是指用前景圖像與綠幕（或藍幕）的色調差值形成的鍵控（摳像）電壓波形對虛擬背景圖像進行處理，把前景中的人物圖像摳下來再與計算機所設計的虛擬場景所結合。但虛擬排演中所運用的色鍵技術與傳統色鍵還是存在一定的區別。在計算機圖形處理技術和虛擬排演的色鍵技術需求下，新型的色鍵合成技術應運而生，傳統的色鍵技術是通過色鍵器將需要處理的實物、場景或人混合而形成全新的圖像。前景在不斷運動變化時，背景畫面不會隨前景的運動變化而做出相應的變化，使畫面有種不真實感。而虛擬排演所采用的色鍵技術則在傳統色鍵器上加以改良，使用了攝影機運用跟蹤處理，保證人物、攝影機與需混合場景中的透視關系，使虛擬背景能夠隨著人物的運動變化而移動，使畫面更生動真實，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（VJDirector），這是一套具備廣電一體機系統功能的軟件，可根據實際情況或需求，達成最好的摳像效果。色鍵合成技術在虛擬排演中的廣泛使用使其成為必不可少的核心技術。

（四）虛擬燈光技術

在現代舞臺表演中，燈光效果一直以來都是重中之重，所以虛擬燈光技術在虛擬排演系統中也是必不可少的一項。虛擬燈光技術作為一項新興技術，不僅能對表演者的表演效果起到很強的輔助作用，還能營造舞臺的氛圍，加強現場所呈現的時間感與空間感。其中虛擬排演系統中所用到的虛擬燈光主要有確定舞臺場景組織、三維坐標轉換、模擬粒子系統效果、編程渲染管線技術和光照效果模擬等。總之舞臺虛擬燈光技術的發展對虛擬排演技術有著很重大的現實意義，它可以降低物資和時間的消耗，使系統更具有可操作性和臨場感。

五、虛擬排演系統的現實意義

利用數字化的虛擬排演系統在當前形勢下的舞臺演出中主要優勢概括為如下幾點：

（一）提升我國舞臺排演的整體水平

通過舞臺排演系統的整體設計可以使我國大型演出的排演進入到一個更高的層次，從而整體上提高我國演藝活動特別是數字化演藝活動的整體水平。

（二）提高我國舞臺演出整體創作效率

各個部門是在一個數字合成的平臺上同步創作，效果能實時看到，使得設計方案能夠實時地修改和確認，有利于提高藝術創作的效率，將視覺、聽覺、觸覺感受到的東西數據化，大大簡化了手動操作的過程。其次，各個技術部門在同一個平臺上進行實施創作，有效的提高的時間利用率，設計方案和流程的確認與修改也能夠實時的進行，使藝術創作的利用效率大大提升。

（三）保護珍貴藝術成果

虛擬排演將演出轉變成為了數字化創作，這樣的排演過程有利于媒體資源的保護和共享。每一場演出都是導演組和參演者的心血，排演過程也不應該匆匆劃過，數據化的時代更應該將這些珍貴的藝術成果保存下來。

六、結語

虛擬排演系統是以計算機圖形處理技術、虛擬現實技術、新型多媒體技術為基礎上的一個虛擬演藝排演平臺，它顛覆了傳統排演流程，預示著一個新型產業的誕生。虛擬排演技術能夠很好的適應文化產業的快速發展和時代的潮流，在舞臺表演、藝術表現上相對于傳統的排演和舞臺效果具有相當大的優勢，對民族文化的長遠發展也有著重要的意義。隨著計算機技術的不斷發展、虛擬排演技術的不斷改進，相信在不遠的將來，虛擬排演系統一定能在新媒體領域發揮更大的作用。

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