虛擬現(xiàn)實技術在舞臺管理中的應用研究

高穎婕

（中國音樂學院，北京朝陽 100000）

一般來說虛擬技術是通過多項技術交叉和集合而形成的綜合產物，對其進行研究始于20 世紀60 年代，初期研究虛擬現(xiàn)實技術需要投入大量人力、物力，一般大多應用于軍事和醫(yī)學領域。而隨著科學技術水平不斷提高，計算機和3D 模擬運算能力以及信息傳輸能力不斷增強，虛擬現(xiàn)實技術被應用于室內設計、工業(yè)仿真以及文物古跡等多個領域。本文基于虛擬現(xiàn)實技術的基本概念和發(fā)展趨勢，結合虛擬現(xiàn)實技術在舞臺管理中的新功能，對在舞臺管理中實際應用虛擬現(xiàn)實技術展開研究。

一、虛擬現(xiàn)實技術的概念與發(fā)展趨勢

（一）虛擬現(xiàn)實技術的概念和應用理念

虛擬現(xiàn)實技術顧名思義是通過利用相關技術，以模擬虛擬環(huán)境的方式創(chuàng)設一種環(huán)境沉浸感。在舞臺管理中有效運用虛擬現(xiàn)實技術可以創(chuàng)建出完美的劇場效應，營造良好的藝術表演氛圍，從而實現(xiàn)完美劇場表演的目的。在實際研究中，虛擬現(xiàn)實技術以英文Virtual Reality 來表示，簡稱VR。隨著社會經濟持續(xù)發(fā)展和科學技術不斷進步，VR 技術已經滲透到各行各業(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，而且獨立成了一個新的學科研究體系。

虛擬現(xiàn)實技術是20 世紀發(fā)展的一項全新實用技術，兼具科學性和趣味性，能夠在綜合利用電子信息、計算機、仿真技術的同時，達到不同的研究管理目的。虛擬現(xiàn)實技術是仿真技術的一個重要分支，理論上來講是有效集合仿真技術計算機圖形學、傳感技術、網絡技術、人機接口技術以及多媒體技術等，在研究和實踐應用中具有較強的挑戰(zhàn)性和學科研究交叉性等特征。

虛擬現(xiàn)實技術一般包括感知、環(huán)境模擬、傳感和自然技能等內容，由計算機生成創(chuàng)建、形成三維立體影像，達到還原現(xiàn)實場景的目的。其中感知是虛擬現(xiàn)實技術的理想使用狀態(tài)，即利用計算機圖形生成技術形成視覺感知、觸覺感知、運動感知以及聽覺感知等，有的時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作，如手勢、眼神變化、頭部轉動以及身體其他部位的動作等，設計者可以利用計算機處理形成被模擬者的動作數據，在主動輸入之后完成響應工作，以此反饋到被模擬者的五官和行為動作上，從而形成虛擬現(xiàn)實模擬過程。

（二）虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展趨勢

從歷史的角度來看，虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展經歷了四個階段：第一階段劃分主要為1963 年以前，這一階段虛擬現(xiàn)實技術的研究主要為有聲形動態(tài)的模擬研究，在這個研究階段虛擬現(xiàn)實思想被正式提出，并逐步構建出基礎的研究主體框架，為接下來的研究活動奠定了堅實的基礎；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)實技術的研究萌芽階段，各種與虛擬現(xiàn)實技術相關的概念開始涌現(xiàn)，相關理論內容逐步完善；第三研究階段為1973～1989 年，虛擬現(xiàn)實理論體系進一步獲得擴展和完善，在主體研究框架和理論研究完善的基礎上，衍生出一系列的實用技術研究方向，虛擬現(xiàn)實技術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)實技術開始逐步應用于多個現(xiàn)實行業(yè)中，并且取得了豐碩的研究成果。

未來虛擬現(xiàn)實技術主要有以下四個發(fā)展方向：第一，動態(tài)環(huán)境建模技術；第二，實時三維圖形生成和顯示技術；第三，研制新型交互設備；第四，智能化語音模擬現(xiàn)實建模。

二、虛擬現(xiàn)實技術舞臺管理的新功能

（一）三維仿真

在實際的舞臺管理中，三維仿真管理可以在設計舞臺之前從多個角度和多個層次觀察舞臺的單個設備，重點觀察各個設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數據。在三維仿真設計中，通過位置變化、角度旋轉或調整大小等形式多角度觀察和關聯(lián)分析相關設備，以此提高設備的可控性，提高舞臺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，結合數據圖表的方式可以更加直觀、便捷地輸出相關信息。在標準的虛擬現(xiàn)實控制管理界面，通過操作界面查閱相關設備信息，結合具體的演出要求選擇和調整設備參數。在舞臺管理中構建虛擬化場景，促使虛擬化場景、選項菜單和表格能夠互相結合，產生智能化三維控制系統(tǒng)，進而實現(xiàn)整體化管理舞臺機械設備，以直觀的方式呈現(xiàn)舞臺設備運行狀態(tài)。

（三）編輯與預覽

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

而將三維仿真模型應用于舞臺管理過程，按照三維仿真模型結合真實比例進行建模還原，讓虛擬場景中的設備與現(xiàn)實舞臺表演的設備保持同步，使其位置和運行狀態(tài)保持一致，在虛擬環(huán)境中完成演出活動排演的全過程。應用虛擬現(xiàn)實技術可以為舞臺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)內飾花紋等具體細節(jié)，大到位置運行整體控制，小到舞臺要素的質地紋理，均能夠從技術層面的角度與現(xiàn)實場景保持一致。

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

三、在舞臺管理中實際應用虛擬現(xiàn)實技術

（一）在舞臺管理中預演應用虛擬現(xiàn)實技術

從計算機領域來看，虛擬現(xiàn)實技術是通過計算機技術生成一個虛擬的三維環(huán)境，促使用戶沉浸于該虛擬空間中。從當前虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展情況來看，將虛擬現(xiàn)實技術應用于舞臺管理還需要多層次的嘗試和多樣化的研究。舞臺預演是制作方和舞臺設計方通過觀察一場完整的演出用以后期調整的依據，為了提高演出的完美度，演出之前導演需要總體規(guī)劃和預演，從當前舞臺預演的發(fā)展情況來看，舞臺預演可以分為三種類型：一是搭建微縮實體模型；二是觀看預演視頻；三是利用電腦軟件預演。其中搭建微縮實體模型的預演方式能夠精確、直觀地觀察實際舞臺細節(jié)，但是使用成本高，需要投入大量人力、物力；觀看預演視頻的二維視覺難以觀察實際的舞臺效果；利用電腦軟件預演可以后期合成舞臺表演內容，通過觀看視頻的形式直接感受舞臺效果。

現(xiàn)階段最常見的舞臺預演應用是利用VR 開展舞臺預演活動，VR 虛擬現(xiàn)實最大的特點是能夠在一個特定的范圍內生成逼真的三維虛擬環(huán)境，增強體驗者的觀看感受，其在現(xiàn)實生活中的多個領域均有創(chuàng)新性應用。基于此，VR 舞臺預演概念開始出現(xiàn)，將VR 與舞臺預演相結合，能夠實現(xiàn)提前策劃演出，通過電腦軟件結合VR 舞臺預演的方式還原真實的舞臺。如實際應用在彩排過程中時，可以應用虛擬現(xiàn)實技術搭建預演舞臺，模擬還原舞臺的結構，呈現(xiàn)全部的舞臺調度，可以及時發(fā)現(xiàn)舞臺表演各個環(huán)節(jié)之間銜接的問題，提高現(xiàn)場彩排效率，在節(jié)約時間的同時降低整體設備損耗。

除此之外，VR 舞臺預演還有利于演員保持極高的熱情，有效保證演出團隊的演出效率。VR 舞臺預演可以讓演員在頭戴VR 設備的前提下置身于舞臺空間中，以虛擬動畫的形式呈現(xiàn)舞臺最終的效果，可以綜合評估舞臺設計的可行性。除此之外，還可以在虛擬環(huán)境中模擬創(chuàng)建舞臺，組織演職人員走位模擬舞臺效果，提前了解舞臺演出流程，為舞臺管理領域帶來全新體驗。將舞臺運作過程整體視覺化，通過虛擬現(xiàn)實技術構建舞臺模擬系統(tǒng)，生成逼真的虛擬演出環(huán)境，能極大地縮短舞臺搭建周期，提高舞臺設計方案、搭建場景和舞臺系統(tǒng)的兼容度，以此快速且真實地還原舞臺。

（二）在舞臺管理中交互應用虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術在實踐應用中可以表現(xiàn)為以真實環(huán)境疊加虛擬信息，在同一個畫面和視覺空間中同時存在現(xiàn)實場景和虛擬場景，具備一定的超現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)舞臺管理與設計主要為投影、物理搭建和燈光布置等形式，配合演員的專業(yè)化表演，而交互應用虛擬現(xiàn)實可以綜合利用虛擬現(xiàn)實技術將虛擬場景和人物角色還原到現(xiàn)場表演中，進而達到傳統(tǒng)舞臺布景、燈光布置等物理道具難以實現(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)實交互的方式，以虛擬場景+真人表演或虛擬人+真實場景等方式，為現(xiàn)場觀眾帶來不一樣的視覺盛宴。

在舞臺管理中交互應用虛擬現(xiàn)實技術一般更適用于演播室環(huán)境，如以錄制春晚舞臺為例，為了增強現(xiàn)實技術可以通過實時計算攝像機位置和捕捉角度，通過疊加上層的算法和圖像，促使虛擬人物在虛擬場景中做出相應變化，結合真實的舞臺環(huán)境實現(xiàn)交互管理設計，最后通過輸出電子設備如電視或網絡直播等，促使觀眾能夠看到虛擬現(xiàn)實下的互動表演活動，將虛擬影像結合真實現(xiàn)場進行傳播。這就需要現(xiàn)場舞臺管理者能夠全面掌握虛擬場景、節(jié)目內容和現(xiàn)場燈光等，使之互相配合進而達到立體化的表演目的。

（三）虛擬現(xiàn)實技術與藝術舞臺全息投影應用

舞臺全息投影即記錄和展現(xiàn)三維圖像，一般是指控制燈光，實現(xiàn)全息投影首先需要采集虛擬展現(xiàn)事物的尺寸、亮度、對比度和形狀等信息，利用電子信息技術復原信息。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，并且平面復原信息，而全息投影是采集相關的立體信息，并且立體化復原信息，綜合對比兩者可以發(fā)現(xiàn)，攝影和電影技術屬于二維圖像展示，只能通過透視和陰影等方式實現(xiàn)。全息投影技術則是360°展現(xiàn)要還原的真實內容，可以觀看影像的整體，全息投影技術不需要觀眾佩戴3D 眼鏡就可以真實觀看到實際物體和人物，呈現(xiàn)美輪美奐的畫面。

在實際應用全息技術的過程中，一般首先需要記錄光波信息，其次在空間光波調制器的作用下實現(xiàn)信號轉化，讀取廣播信息，最后通過處理光波實現(xiàn)信息傳遞。簡單來說，全息投影是利用光波回放的方式達到創(chuàng)建舞臺的目的。在這一過程中，首先需要利用計算機技術記錄大量信息，與此同時還要利用光波調制器實現(xiàn)信息傳遞，這對于計算量和存儲空間都有極高的要求。

在實際應用過程中，舞臺管理和設計的全息投影追求呈現(xiàn)最佳的視覺效果，體現(xiàn)舞臺的絢麗，襯托舞臺節(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唱的節(jié)目，場景效果就綜合體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術中全息投影技術的應用效果。以全息投影的形式展現(xiàn)出另一個時空的人或事物，在舞臺表演過程中上演穿越時空的對唱，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感受現(xiàn)代科技的發(fā)展。利用全息投影與現(xiàn)實互動進行舞臺表演，管理與設計舞臺時需要重點處理好虛擬部分與真實部分之間銜接的關系，這也是影響演出效果的至關重要的一個環(huán)節(jié)。

四、結語

總而言之，在舞臺管理中有效應用虛擬現(xiàn)實技術可以提高舞臺管理效率，打破舞臺管理時間和空間的限制，在綜合虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)舞臺創(chuàng)新的同時充分把握舞臺表演的現(xiàn)實要求，以現(xiàn)實結合虛擬的方式為觀眾帶來不一樣的感官體驗。應用虛擬現(xiàn)實技術打破了傳統(tǒng)意義上的舞臺表演形式，因此要在舞臺管理過程中積極利用虛擬現(xiàn)實技術開展預演活動，助力舞臺表演的各個環(huán)節(jié)，加強各個部分之間的銜接關系，并結合虛擬現(xiàn)實交互和全息投影等方式豐富舞臺演出的手段和表現(xiàn)形式。