《拉貝日記》視頻系統設計及實施

李立 嵇崟

【摘 要】 闡述江蘇大劇院原創歌劇《拉貝日記》的以disguise媒體服務器為核心的視頻系統架構，實現對舞臺視、聲、光的集控，以及在線渲染和實時控制。

【關鍵詞】 舞臺演出；媒體服務器；系統集控；三維建模；時間線編程；在線渲染

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.07.011

江蘇大劇院首部原創歌劇《拉貝日記》獲得2018國際歌劇大獎（International Opera Awards）原創歌劇入圍，這是該獎自誕生以來首部入圍的中國歌劇作品。該劇視頻系統由江蘇大劇院舞臺技術部設計，將舞臺投影技術從傳統的二維投影提升到三維投影，并實現對舞臺視、聲、光的集控。該系統采用了以disguise媒體服務器為核心的系統架構，并由2臺disguise 2x4pro媒體服務器互為主備，同時使用了1套Lightware視頻切換矩陣，5臺HDF-W30 FLEX投影機等設備共同完成。特別是disguise媒體服務器的投影貼圖矯正功能，使設計制作的視頻影像能準確、便捷、直觀的投射到三維介質上；disguise媒體服務器開放的控制協議完美地完成了視頻、燈光、音響的系統集控，為舞臺藝術創作提供了強有力的支撐。

1 《拉貝日記》視頻系統架構

1.1 disguise 基本功能與工作流程

disguise作為一個綜合性演出創作平臺，具有演出設計、控制、管理等完整的功能，因此，在世界級音樂會、劇場演出、燈光藝術節等大型活動中都有廣泛應用。disguise包括Designer視效創作軟件以及 disguise媒體服務器硬件，可提供演出項目一體化的系統解決方案，包括提案、攝影機運動軌跡建立、技術參數設定等從演出概念設計到最終演出呈現的不同階段的創作。基于性能穩定且擁有特殊的實時備份系統以及視頻格式轉換（VFC）技術，disguise提供了從創意設計到演出輸出的功能完整、性能高效、使用便捷的系統解決方案。

（1）舞臺的三維模擬建模與預演

disguise擁有“所見即所得”的即時反饋式的軟件編輯視窗，根據大劇院真實舞臺比例以及舞美設計，在軟件中搭建并配置虛擬舞臺，計算投影機數量和位置角度，并檢驗項目媒體內容分辨率、解碼格式、幀率等是否符合要求，為制定視覺呈現解決方案提供依據。通過實時視窗還可以讓參與項目的不同人員以全視點、角度預演舞臺效果，也大幅度提升了導演對項目設計效果的預判和執行效率。

（2）演出時間線編程設計

disguise有完整功能的時間軸系統可導入媒體進行編排設計，在搭建完舞臺并且校準好投影機后，舞臺效果的呈現與控制將集中體現在時間軸上。通常是在演出前進行離線編程，同時disguise支持在線編程，即在彩排或演出現場進行實時協作編程，演出中的時間線編程可與MIDI、MSC、Artnet以及OSC進行同步且實時更新，能高效地管理演出屏幕與布景內容。

（3）演出在線的調整

當項目在Designer軟件中設計完畢，只需將項目文件拷貝至用于演出的 disguise媒體服務器中即可實現現場視頻回放以及實時舞臺調整。

1.2 演出視頻系統的主備架構

演出的視頻系統與舞臺全局系統的配合尤為重要，基于disguise特有的主、備系統方案設計，“熱備”功能可實現備用服務器對主服務器的實時同步與主備輸出熱切換，為項目視頻系統提供穩定的輸出保障，避免使用一臺媒體服務器遇到故障時影響演出的現象發生。

為了確?！独惾沼洝费莩鲞^程中視頻播放的順利進行，該視頻系統解決方案的設計采用了主、備媒體服務器加視頻矩陣的主體架構，如圖1所示。在系統運行過程中，備份服務器與主服務器運行同樣的項目工程文件，且其時間碼也與主服務器同步；備份服務器的視頻輸出與主服務器的視頻輸出一同進入視頻矩陣，再由視頻矩陣輸出到投影機。

當主服務器在正常工作時，備份服務器處于準備狀態，也在實時監測主機的運行。當主機出現異常狀態或死機情況，備份服務器只需5 s便可自動接替主機工作，將控制權轉移至備份服務器，同時將視頻矩陣的輸入切換為由備份服務器輸入，正常運行主機所呈現的舞臺視覺效果，達到主、備無縫切換，從而保證演出能夠順利進行。

具體主、備服務器的主備設置如圖2所示。主、備disguise媒體服務器的設置需要在相同局域網段中，且運行完全相同的項目工程文件。首先，在任意一臺disguise中運行工程文件，在服務器軟件disguise Designer中的Option[D3State]菜單選擇d3net Manager，設置該機為Master（服務器名稱及產品序列號），并在Understudies欄設置用于備份服務器的自動備份時間和矩陣預設序號，即完成兩臺2x4pro的主、備設置。

2 視頻、音頻和燈光的集中控制

disguise不僅作為視頻播放，還擁有前期預演、集成設備等完善的功能，對于設備的集成控制，容許多種收發通信協議，如：UDP、TCP、DMX 512、LTC、MTC、MIDI等，以及多種串口協議。在該視頻系統中，disguise媒體服務器通過MIDI協議與音頻系統連接，通過DMX 512協議與燈光系統連接，最終由ETC燈光控制臺完成媒體和燈光的總控。

搭建該系統的控制鏈路，要在設備管理器中設置好所運用的Lightware DVI視頻切換矩陣，確保矩陣設備的IP地址與主備服務器在同一個網絡中。其次，在時間線上創建一個新的DVI Matrix控制層，選擇DVI Matrix Command Preset對DVI矩陣預設，并輸入預設編號。

《拉貝日記》的控制系統方案有兩個思路，第一種方案是將燈光、音頻集成到disguise，統一由disguise一鍵式播控，通過disguise發送MTC協議與MIDI時間碼觸發舞臺音效，同時發送DMX協議給燈光控制臺，觸發燈光CUE，以實現影像、燈光、音效的同步控制；第二種方案是將視頻和音頻連接到燈光控制臺，由燈光控制臺統一觸發。

考慮到《拉貝日記》的演員調度和換景各方面的綜合因素，最終選用第二種方案，由燈光控制臺做主控。

目前，很多演出的燈光、音頻以及視頻的播放都是由三組人分別進行手動控制。而在該歌劇演出中，根據劇本分別編制了相應的燈光、音頻、視頻的CUE，并嘗試將三種CUE進行統一播控。由于燈光在舞臺演出中屬于CUE最多的部分，因此，將視頻、音頻的控制交給燈光控制臺進行總控。disguise接收并監測燈光控制臺發出的DMX 512通信協議，對應時間線編排好素材后，將視頻CUE插入到燈光CUE中，并只有當燈光和視頻的CUE相同時，如燈光CUE P1：5：1與視頻 CUE P1：5：1一致，燈光的變化觸發視頻同步變化，實現燈光、音頻、視頻與演員表演的時刻高度匹配。

由于CUE有不同的類型，因此，對于CUE的設計需要注意信息的一致性。CUE是由三級數字組成，第一級數字對應演出不同的幕，第二級數字用來標識CUE的種類（燈光、音頻、視頻），第三級則是具體的CUE，這樣僅從CUE的數字上就能得到一些大概信息。

3 在線渲染及實時控制

用于《拉貝日記》演出的舞臺為鏡框式，使用了2臺投影機從舞臺前方投射，2臺從舞臺后方進行背投，1臺在舞臺頂部用于投射舞臺道具布景，如圖3所示。

歌劇的排練過程同時也是創作過程，每次排練有可能產生新的素材或改變。在排練過程中，視頻創作人員與視頻導演一同進行創作，對于視頻呈現的效果，視頻導演會提出一些修改意見，如顏色和效果等，視頻創作人員可以立即在disguis服務器中進行修改而無需重新渲染視頻；不僅如此，還可以根據導演的需求做動畫幀，做到對導演的創作想法進行快速驗證。

3.1 在線編輯及素材管理

在排練中，視頻創作人員需要根據排演情況創作新內容，并對原有的內容進行修改替換，disguise提供了靈活的素材管理系統來應對。在演出排練過程中，視頻創作人員的計算機接入視頻系統的局域網中，并將disguise服務器中的素材文件夾共享，視頻創作人員在渲染視頻時即可直接渲染到此文件夾中。同時，disguise服務器還有文件的版本控制系統，當需要替換新的素材時，只需要把文件名命名為原文件加_vxxx，x為版本號，系統會自動將視頻序列器上相應的視頻文件替換為最新的版本，而且當需要回滾到原來版本時，只需要在此視頻所在的視頻層中選擇之前的版本即可，這種素材管理功能極大提高了工作效率。

3.2 三維投影校準

多維立體投影比二維平面投影相對復雜，原因在于需要考量視頻內容的呈現視角，以及投影機在立體空間中的投影校準。在投影校準前，需要對鏡框式舞臺進行虛擬建模，并將正確處理過的UV（U-VEEZ，二維紋理坐標）的obj格式舞臺模型導入disguise Designer，模型與實際舞臺的匹配度越高，對投影進行校準越有幫助。同時，校準的準確度與觀眾實際觀測距離關系密切，需要在劇場進行實地觀測，如圖4所示。

Quick Calibrating Projectors是disguise快速校準投影機的方式之一，通過點對點的方式。進行校準時，首先在disguise Designer中的舞臺模型內按照真實舞臺的位置布局還原，在投影屬性設置中添加需要校準的模型（相框、紗幕）和具體的投影機；然后為Manage Points與Line UP Points兩個選項添加校準點，并進行點對點校準。

3.3 對投影機時間線編程與實時控制

在創作過程中，如何設置兩臺正面投影是難點之一。由于正面投影在沒有臺口紗幕的情況下投影會出現重影，視頻導演想要在某些片段中關閉其中一個投影的光閘。Disguise的在線編輯的分層結構解決了這問題，由于disguise除了視頻播放層，還有控制層，并支持目前主流的通信協議，同時投影機也支持遠程控制，因此，在視頻播放中加入了投影的控制層，根據視頻導演的創作需要在演出中做到對投影光閘的自動控制，改善了傳統手動控制光閘的低效度，為歌劇呈現提供了更靈活的創作空間，如圖5所示。

4 結語

《拉貝日記》將去拉貝的故鄉德國巡演，考慮到系統的流動性及安裝的便捷性，同時還要保障所需功能的實現，基于現有視頻系統的方案，提出了光纖傳輸的方案，并增加了播控輔助系統部分，如圖6所示，為演出提供穩定的播控方案。

《拉貝日記》視頻系統的成功應用，驗證了以disguise媒體服務器為核心，集合分隔預監信號、網絡通信、投影機外部軟件控制系統的視頻系統集成方案的可實施性、高效性與穩定性。

作者簡介：

李立，江蘇大劇院舞臺技術部多媒體專業。曾在江蘇衛視工作10年，有多年電視包裝與演藝現場視覺設計和技術統籌經驗，熟悉主流多媒體虛擬渲染引擎在演藝領域的應用。曾參與《非誠勿擾》《全能星戰》《江蘇衛視2012-2013年跨年演唱會》《拉貝日記》等大型項目的多媒體技術保障與統籌，任第四季《最強大腦》視覺導演。

嵇崟，本科，現任職于江蘇大劇院舞臺技術部多媒體專業，能熟練運用whatchout、Resolume Arena、d3等多媒體伺服器及軟件，曾擔任歌劇《木蘭》多媒體統籌，江蘇發展大會及其晚會的多媒體保障。