李 濤

（北京舞蹈學(xué)院 舞臺(tái)美術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)，北京 100081）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與表演空間

李 濤

（北京舞蹈學(xué)院 舞臺(tái)美術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)，北京 100081）

闡述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于表演空間、舞臺(tái)環(huán)境形成的新的表演藝術(shù)創(chuàng)作理念，這項(xiàng)技術(shù)可以為演員提供新的表演手段與展示，讓演員和觀眾實(shí)現(xiàn)新的互動(dòng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)；表演空間；多媒體技術(shù)；互動(dòng)

前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代表演空間的高科技含量大大增加，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的逐漸成熟，視頻影像美學(xué)的創(chuàng)意性應(yīng)用，使得現(xiàn)代表演空間向著多元化、人性化發(fā)展。

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality），簡(jiǎn)稱VR，又稱“靈境技術(shù)”、“虛擬環(huán)境”、“賽伯空間”等，它是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)等一體化的虛擬環(huán)境，參與者借助必要設(shè)備以自然方式與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互、影響，產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。它涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)等領(lǐng)域，使用者進(jìn)行交互時(shí)，電腦實(shí)時(shí)進(jìn)行運(yùn)算，將精確的3D世界影像輸出使參與者產(chǎn)生臨場(chǎng)感。它是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)誕生于美國(guó)，最初是為了滿足國(guó)防航空和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是圖形顯示技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，包括在表演空間與環(huán)境中的應(yīng)用。將這種新的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到表演空間、舞臺(tái)環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)一種人機(jī)互動(dòng)交流。其實(shí)各種新技術(shù)在表演領(lǐng)域的應(yīng)用都是為演員、觀眾和舞臺(tái)服務(wù)的，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也不例外，為了演員和觀眾多一些表現(xiàn)和互動(dòng)手段。

本文主要探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代表演空間的應(yīng)用及其未來(lái)的發(fā)展設(shè)想。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在表演空間的搭建

1.1 現(xiàn)階段表演空間里“虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)”

1.1.1 一般性系統(tǒng)

幾乎所有的演出在搭建表演空間的視頻系統(tǒng)時(shí)，其本質(zhì)都是一樣的，力求全方位地在三維環(huán)境中搭建出能和表演者互動(dòng)的、有情節(jié)的虛擬環(huán)境氛圍。現(xiàn)階段表演空間里全三維多媒體系統(tǒng)的構(gòu)建，可以看作是仿虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，因?yàn)?，它在效果上、交互手段上和真正的虛擬技術(shù)還有差距，但已經(jīng)很接近了。

通常的投影系統(tǒng)是按圖1所示的方式搭建使用，而在表演空間里視頻系統(tǒng)的搭建不太相同。表演空間視頻系統(tǒng)最基本的構(gòu)建方式如圖2所示。這是通常的演出視頻系統(tǒng)構(gòu)建方式，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)還要考慮投射面積、舞臺(tái)面積還有需要達(dá)到的亮度等諸多因素，所以，系統(tǒng)真正搭建起來(lái)要比圖示復(fù)雜得多，有時(shí)為了系統(tǒng)所帶設(shè)備數(shù)量的多少，需要加設(shè)很多中轉(zhuǎn)設(shè)備，如視頻分配器、信號(hào)放大器、光纖等。

1.1.2 多層次系統(tǒng)

圖3是2008年北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式視頻系統(tǒng)示意圖。為了保證演出的順利，所有系統(tǒng)都做了備份，整個(gè)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜。全方位立體的數(shù)碼投影、地面超大規(guī)模的LED影像系統(tǒng)融為一體，和演員表演緊密結(jié)合，產(chǎn)生了令人震撼的藝術(shù)效果。北京奧運(yùn)會(huì)首次構(gòu)建了超大規(guī)模多層次、立體空間的多媒體舞臺(tái)系統(tǒng)，把高空、中空、地面、地下的舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)和數(shù)碼投影、地面超大規(guī)模的LED影像融為一體，配合演員的表演， 整個(gè)奧運(yùn)會(huì)大型場(chǎng)景的實(shí)施規(guī)模是空前的，處處都顯露著高科技的力量。

1.2 表演空間的VR系統(tǒng)解決方案

在構(gòu)建一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)，首先要做到非常熟悉VR媒體，應(yīng)該盡可能地去了解VR系統(tǒng)與硬件設(shè)備，認(rèn)識(shí)它的能力、特征以及局限性。一般可以通過(guò)三種途徑得到VR的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一是從其他媒體中；二是從現(xiàn)有的VR系統(tǒng)中；三是從偶然或瑣碎的實(shí)踐中。

如圖4所示，對(duì)應(yīng)表演空間的VR系統(tǒng)，我們可以這樣理解：USER用戶是表演空間中的演員；I/O TOOLS端口工具是傳感設(shè)備和表演空間里的三維位置跟蹤器；虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)是服務(wù)器媒體設(shè)備；軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)是人們用VR軟件給整個(gè)虛擬場(chǎng)景編寫(xiě)的程序。

結(jié)合現(xiàn)在表演空間的視頻媒體設(shè)備，我們可以設(shè)計(jì)兩種解決方案。

1.2.1 基于投影技術(shù)的VR方案

這是一種根據(jù)現(xiàn)有的VR系統(tǒng)設(shè)計(jì)的以投影作為輸出設(shè)備的解決方案。這種方案與現(xiàn)有的視頻影像系統(tǒng)相比，改變不大?，F(xiàn)有的仿虛擬現(xiàn)實(shí)效果的系統(tǒng)與VR系統(tǒng)區(qū)別就是沒(méi)有交互性，沒(méi)有演員與環(huán)境的感知交流。如果我們?cè)诂F(xiàn)有的媒體服務(wù)器與視頻影像之間加入VR的輸入輸出設(shè)備，就可以達(dá)到環(huán)境與演員的互動(dòng)目的。

在這個(gè)方案中：VR輸入系統(tǒng)可以是類似數(shù)據(jù)手套的傳感設(shè)備，VR輸出設(shè)備是固定在表演空間里的三維跟蹤設(shè)備，VR控制計(jì)算機(jī)是調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)的控制端口，數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)的輸入與反饋，三維跟蹤設(shè)備的追蹤和實(shí)時(shí)反饋，并傳入和傳出VR軟件編程的媒體文件。

這套解決方案用在需要有情節(jié)、有交互的表演空間較為合適，比如戲劇。它可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境或虛擬出來(lái)的道具與演員的互動(dòng)，增加演員的表演方式。甚至可以代替舞美的很多道具，達(dá)到節(jié)約資源的目的，更重要的是，可以讓觀眾更有沉浸感和視覺(jué)美感。

需要注意的是，VR系統(tǒng)里演員不光是表演者，他還是觀眾。這種系統(tǒng)能讓演員輕易找到演出狀態(tài)，不會(huì)有做作或者難以入戲的感覺(jué)，演員的能動(dòng)性比較高，演員不是光是按情節(jié)去“演”，還可以在一定范圍有所“創(chuàng)新”。

在設(shè)計(jì)整個(gè)虛擬環(huán)境時(shí)，要考慮好想要呈現(xiàn)的內(nèi)容，因?yàn)椴还茉鯓?，表演空間的主角是“人”，而不是環(huán)境。如果一部戲演完，觀眾都說(shuō)環(huán)境效果很炫，而不清楚到底演了什么內(nèi)容，這部戲還是失敗的。所以，在制作虛擬環(huán)境的同時(shí)，效果設(shè)計(jì)不能單純追求視覺(jué)效果，還是要根據(jù)劇情，根據(jù)事件和意境設(shè)計(jì)適合的虛擬環(huán)境，注意設(shè)計(jì)場(chǎng)景的真實(shí)性、臨場(chǎng)性、互動(dòng)性，如果單純追求華麗的視覺(jué)感受，不如直接去研究動(dòng)畫(huà)軟件。

1.2.2 全新媒介載體的VR方案

在近幾年比較成功的大型演出中，不管是用投影技術(shù)還是LED影像，或者將全部技術(shù)加在一起，在空中、地面打出的影像效果，都是為了制造出三維空間的立體感。例如，2010年的中央電視臺(tái)春節(jié)晚會(huì)，舞臺(tái)應(yīng)用了高科技的LED技術(shù)，隨著LED柱狀屏幕的上下移動(dòng)，配合視頻影像，為舞臺(tái)塑造了立體感和空間感。但是，這些技術(shù)的配合使用從技術(shù)上說(shuō)仍然是二維的平面組合，只是通過(guò)上下左右全方位的影像技術(shù)，加上承載影像的媒介作空間變化時(shí)，制造視覺(jué)效果上的三維空間感覺(jué)，與真正的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相比，還是有一定的缺憾。

全新媒介載體的VR方案體現(xiàn)的是一種全新的概念，它的設(shè)想是以全新的媒介作為影像載體。這個(gè)設(shè)計(jì)方案就是要改變現(xiàn)在承載媒體影像的媒介物，在表演空間里打出的影像就是三維立體影像，并且可以與演員產(chǎn)生實(shí)時(shí)互動(dòng)。打個(gè)比方，如果演出的舞劇或者歌手演唱的主題與“龍”有關(guān)，目前的成像系統(tǒng)是在LED或者投影上打出龍的媒體動(dòng)畫(huà)，就算加上周圍環(huán)境，這條“龍”始終還是在二維的平面上做動(dòng)作，LED和投影是像素平面載體，成像也基本都在媒介物表面，并且要受到物體材質(zhì)影響，亮度也受到很大的制約。而VR技術(shù)可以做到整個(gè)視頻動(dòng)畫(huà)在三維空間運(yùn)動(dòng)，這段“龍”的影像可以圍在演員身邊，演員用手觸摸影像時(shí)，我們可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)“龍”配合演員作出相應(yīng)的動(dòng)作，比如躲避、抬頭等。

在美國(guó)電影《鋼鐵俠》中有這樣一段情節(jié)：主人公在家中實(shí)驗(yàn)室研制鋼鐵機(jī)器人的時(shí)候，用的就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和可以互動(dòng)的虛擬影像。這種技術(shù)在美國(guó)已有實(shí)例，在2008年的美國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)交流會(huì)上，展出了類似的VR技術(shù)。但是，現(xiàn)階段這種技術(shù)還不適合在大型表演空間中使用。

在這次交流會(huì)上，也展出了可應(yīng)用于表演空間的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。有一種可以固定在屋頂和地面的輸出設(shè)備，能打出一種光束，在光束上可以成像，如果把這種輸出設(shè)備按點(diǎn)陣的方式布在舞臺(tái)或者表演空間里，可在光束的任意點(diǎn)、線構(gòu)成面上成像，視頻動(dòng)畫(huà)可以在有光束的地方任意“走動(dòng)”，這些影像可以和表演者互動(dòng)。

全新方案的好處是靈活多變，能做到真正三維空間的動(dòng)畫(huà)效果，與人互動(dòng)看起來(lái)更加真實(shí)。但是，從目前的技術(shù)發(fā)展來(lái)看，這種方案耗資巨大，不易推廣。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在表演空間中的現(xiàn)階段應(yīng)用

2.1 各種表演空間中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在很多大型演出中已經(jīng)有了運(yùn)用，但還不是完善的體系。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于它是否和參與者（演員或觀眾）之間有互動(dòng)。例如，2009年中央電視臺(tái)春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)的舞蹈《城市變奏曲》，舞臺(tái)背景大屏幕和演員的表演進(jìn)行配合，視頻影像從古代的舒緩過(guò)渡到現(xiàn)代的瞬息萬(wàn)變，視頻中的舞者和舞臺(tái)上的舞者虛虛實(shí)實(shí)，真假難辨，到最后的段落，視頻影像里將當(dāng)今世界的光鮮與時(shí)尚一層一層地迅速剝開(kāi)，讓觀眾目不暇接，再通過(guò)舞臺(tái)布景的轉(zhuǎn)換，給觀眾一個(gè)很大的想象空間和視覺(jué)的沖擊力。但是，這個(gè)節(jié)目還是缺少表演者和環(huán)境互動(dòng)的環(huán)節(jié)，試想一下，如果在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的環(huán)境中，演員可以用跟蹤觸點(diǎn)技術(shù)對(duì)環(huán)境作出影響與互動(dòng)，那樣的效果肯定更精彩。不過(guò)，這個(gè)節(jié)目的視頻動(dòng)畫(huà)效果和表演空間的結(jié)合已經(jīng)有了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的雛形。

在第21屆溫哥華冬奧會(huì)開(kāi)幕式演出中，第四章《誰(shuí)看到了風(fēng)》讓人印象深刻，追風(fēng)的少年在金黃色的原野中飛奔、舞蹈，體現(xiàn)人們對(duì)自由的向往。在這段表演中，演員吊在威亞上在空中進(jìn)行表演，舞臺(tái)是一塊大屏幕，當(dāng)演員的腳劃過(guò)屏幕表面時(shí)，和腳接觸的屏幕就會(huì)出現(xiàn)變化的視頻影像，演員的腳上裝了觸動(dòng)式的傳感設(shè)備，當(dāng)設(shè)備與屏幕面接觸時(shí)，能觸發(fā)當(dāng)前位置的動(dòng)畫(huà)效果，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)備與場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)有了交互的動(dòng)作，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在表演空間的典型應(yīng)用。

2.2 北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)閉幕式中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體現(xiàn)

2008年北京奧運(yùn)會(huì)的開(kāi)閉幕式取得了巨大的成功，“鳥(niǎo)巢”是一個(gè)巨大的演出空間，整個(gè)演出都體現(xiàn)了高科技的含量，所構(gòu)建的視頻環(huán)境都屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體現(xiàn)。

當(dāng)李寧在空中圍繞“碗邊”奔跑追逐展開(kāi)的畫(huà)卷時(shí)，“碗邊”的畫(huà)面隨著他的腳步逐漸亮起，最后，形成一個(gè)完整的環(huán)形巨畫(huà)，在李寧舉著火炬跑完一周時(shí)，畫(huà)面帶著觀眾回顧了火炬在全球傳遞的精彩瞬間，在這個(gè)環(huán)節(jié)，編導(dǎo)的創(chuàng)意就是要體現(xiàn)一種交互性，如圖6所示。

地面的LED超大屏幕在第一、二幕演出時(shí)，配合舞蹈演員的表演，呈現(xiàn)出不同的影像內(nèi)容。整個(gè)地面屏幕就是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的精彩創(chuàng)意。演出中演員和視頻設(shè)備之間的交互是一大亮點(diǎn)，這是靠多次彩排和各種設(shè)備的精確同步實(shí)現(xiàn)的。如果將來(lái)VR技術(shù)的設(shè)備達(dá)到一定的條件，完全可以做到演員在演出空間里自己與環(huán)境互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更多觸發(fā)性特效，讓節(jié)目更加精彩圓滿。

3 未來(lái)VR系統(tǒng)在表演空間里的設(shè)想

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在表演空間中的應(yīng)用有著巨大的潛力，結(jié)合目前的仿虛擬顯示效果的技術(shù)發(fā)展，筆者設(shè)想，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展分為三個(gè)階段，即初級(jí)階段、中級(jí)階段、高級(jí)階段。

3.1 初級(jí)階段

主要為演員表演手段服務(wù)，主要環(huán)節(jié)包括：

（1）用VR軟件編輯好多媒體動(dòng)畫(huà)或程序；

（2）用新的媒介材料投射出動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)軌跡和畫(huà)面；

（3）在演員身上配備互動(dòng)傳感設(shè)備（可以是觸覺(jué)、視覺(jué)等，最簡(jiǎn)單的是觸覺(jué)傳感設(shè)備）；

（4）演員在表演空間表演時(shí)，與計(jì)算機(jī)圖形動(dòng)畫(huà)有互動(dòng)和交流。

3.2 中級(jí)階段

主要為演員表演增加互動(dòng)和人機(jī)交流，主要環(huán)節(jié)包括：

（1）用VR軟件編輯好多媒體動(dòng)畫(huà)或者程序；

（2）用新的媒介材料投射出動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)軌跡和畫(huà)面（全新媒介載體，如光束成像媒介）；

（3）在非表演區(qū)搭建操作技術(shù)工人的工作間，指操作技術(shù)工人帶上虛擬頭盔，虛擬手套及相關(guān)設(shè)備，實(shí)時(shí)操作表演空間里動(dòng)畫(huà)及多媒體的運(yùn)動(dòng)軌跡和互動(dòng)，與演員的表演要一致、同步，可以做一些難度較高的實(shí)時(shí)互動(dòng)。難點(diǎn)是設(shè)備投資費(fèi)用較高，還要解決好兩個(gè)畫(huà)面的同步性；

（4）演員在表演空間或者鏡框舞臺(tái)上表演，與計(jì)算機(jī)圖形動(dòng)畫(huà)有互動(dòng)和交流。

3.3 高級(jí)階段

主要是讓演員、觀眾和表演空間里的多媒體動(dòng)畫(huà)產(chǎn)生人機(jī)互動(dòng)，主要環(huán)節(jié)包括：

（1）用VR軟件編輯好多媒體動(dòng)畫(huà)或者程序；

（2）需要建立虛擬現(xiàn)實(shí)劇場(chǎng)或?qū)ｉT(mén)的技術(shù)設(shè)備，可以提供多觸點(diǎn)的傳感需求。難點(diǎn)是投資較大，一些設(shè)備有待研究與開(kāi)發(fā)；

（3）演員和觀眾在表演情節(jié)中參與互動(dòng)。

隨著科技的發(fā)展，虛擬技術(shù)應(yīng)用于表演空間所需要硬件條件也會(huì)隨之進(jìn)步，相關(guān)技術(shù)會(huì)越來(lái)越成熟，設(shè)備會(huì)得到不斷完善。相信不久的將來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將有更多的機(jī)會(huì)在表演空間里展現(xiàn)它獨(dú)特的魅力。

李濤，2010年7月畢業(yè)于北京舞蹈學(xué)院舞臺(tái)美術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)，獲碩士學(xué)位。

Virtual Reality Technology and Performance Space

LI Tao
(Beijing Dance Academy, Beijing 100081)

A new performance concept was expounded with application of virtual reality to performing space and stage surrounding.The technology can provide actors with new performance medium and show, which realizes active interaction between the actors and audiences.

virtual reality; performance space; multimedia technology; interaction

10.3969/j.issn.1674-8239.2010.07.015

（編輯 張 淼）