使用LED虛擬攝影棚拍攝讓電影制作人得以利用屏幕本身的光線創(chuàng)建大規(guī)模交互光,這種交互光投射到演員、道具和實(shí)物布景設(shè)計(jì)上,為實(shí)景前景和虛擬背景之間動(dòng)態(tài)增添了額外的真實(shí)感。但是,僅僅依靠LED屏幕光為虛擬攝影棚中的場(chǎng)景布光仍存在諸多問(wèn)題。美國(guó)攝影師協(xié)會(huì) (ASC)攝影指導(dǎo)克雷格·基夫 (Craig Kief)針對(duì)拍攝現(xiàn)場(chǎng)的布光進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明,僅靠LED屏幕的光照無(wú)法滿足片場(chǎng)的布光需求,專業(yè)電影燈仍然是LED虛擬攝影棚需要采用的重要設(shè)備。

全色彩光譜布光,或接近全色彩光譜效果的布光,對(duì)恰當(dāng)表現(xiàn)皮膚色調(diào)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。光線透過(guò)更深層的皮膚組織和血管,反射到攝影機(jī)上,圖像就能呈現(xiàn)出恰當(dāng)?shù)钠つw色調(diào),沒(méi)有全色彩范圍的布光,膚色就無(wú)法恰當(dāng)渲染。人類視覺(jué)系統(tǒng)以色調(diào)(Hue)、飽和度 (Saturation)和亮度 (Intensity)三個(gè)基本特征量來(lái)感知顏色。LED虛擬攝制的主要挑戰(zhàn)之一是匹配前景與背景的色調(diào) (Hue),對(duì)前景元素的布光控制得越好,匹配就越容易實(shí)現(xiàn)。然而,由于物體的感知色調(diào)取決于打在它上面的光的波長(zhǎng),因此,對(duì)色調(diào)的控制受限于光源的光譜帶寬。

1 LED顯示屏與專業(yè)電影燈光譜差異測(cè)試

克雷格·基夫在美國(guó)加州伯班克的ARRI創(chuàng)意空間開(kāi)展了一次相關(guān)測(cè)試,對(duì)比LED顯示屏與業(yè)內(nèi)常用的ARRI電影燈之間的光譜差異。ARRI虛擬攝影棚中有一個(gè)4.57米×7.62米的主LED顯示墻和兩個(gè)可移動(dòng)的4.57米×2.44米的側(cè)面LED顯示墻。測(cè)試團(tuán)隊(duì)在主顯示墻的上部顯示一塊1.22米×7.62米的白色色塊,同時(shí)側(cè)面顯示墻顯示一塊1.22米×2.44米的白色色塊,使用Sekonic C-800光譜儀測(cè)量這兩塊白色色塊的色溫,并測(cè)量其光譜功率分布。其后,測(cè)試團(tuán)隊(duì)將主光源替換為ARRI SkyPanel頂燈,將側(cè)光源替換為ARRI Orbiter電影燈,根據(jù)此前測(cè)量的LED顯示墻的色溫調(diào)整了ARRI電影燈的色溫,使二者數(shù)值一致后測(cè)量電影燈的光譜。二者光譜對(duì)比如圖1所示,LED顯示墻的光由紅、綠、藍(lán)三色的窄帶波峰組成,ARRI Orbiter電影燈則擁有更均勻、更寬廣的光譜分布。圖1中后側(cè)線條表示與LED相同開(kāi)爾文溫度的自然日光的光譜分布。

圖1 LED屏幕與ARRI電影燈光譜對(duì)比

測(cè)試結(jié)果表明,專業(yè)電影燈的光譜比LED顯示屏的光譜更寬廣、分布更均勻,布光效果一定程度上更優(yōu),因此在實(shí)際操作時(shí),利用LED背景為拍攝主體提供真實(shí)光照的同時(shí),可在特定角度疊加專業(yè)電影燈并調(diào)整其飽和度,以達(dá)到更好的光線效果。

圖2中,上排的布料和果蔬由LED顯示墻作為光源拍攝,下排由電影燈作為光源拍攝。上排黃色波長(zhǎng)欠缺,影響了甜椒正確的色彩表現(xiàn),而卷心菜則欠缺深藍(lán)色波長(zhǎng);由于LED高功率和高飽和度的紅色光,導(dǎo)致上排物品拍出來(lái)色彩表現(xiàn)偏紅。

圖2 使用LED顯示屏打光與使用專業(yè)電影燈靜物打光效果對(duì)比

色彩保真度問(wèn)題在LED虛擬攝制應(yīng)用中普遍存在,其源于LED技術(shù)開(kāi)發(fā)的初衷并不包括將其作為布光源,而是為了顯示畫(huà)面使用,因此面板最重要的屬性是直接看到的色彩和光譜響應(yīng)。出于上述原因,LED制造商基于RGB模式選擇LED發(fā)射器,這些模式的主要目的在于顯示標(biāo)準(zhǔn)的色彩空間,如Rec 709、DCI-P3等。

相比之下,許多用于影視布光的專業(yè)燈具的設(shè)計(jì)目的是再現(xiàn)整個(gè)有色光譜的最佳光譜分布。由于制造商在過(guò)去十年中一直專注于改進(jìn)LED發(fā)射器中的熒光粉配方,白光LED已顯著改進(jìn),同時(shí)增加額外發(fā)射器 (如RGB LED發(fā)射器)以及更接近的琥珀色、青色、石灰綠和其他色彩來(lái)填補(bǔ)光譜,以提高色彩還原能力。

圖3 使用LED顯示屏打光與使用專業(yè)電影燈人物打光效果對(duì)比

2 LED顯示屏補(bǔ)光方案

目前已有專門針對(duì)LED顯示墻的補(bǔ)光方案,Sumolight的Sumosky是一種便攜式、可調(diào)節(jié)的LED顯示墻,用于為攝影機(jī)視野范圍外的面板補(bǔ)光。該裝置本質(zhì)上是一大塊半透明材料,背面是按比例排列的LED燈條,可像標(biāo)準(zhǔn)LED顯示墻那樣輸入像素映射的視頻信號(hào),但其還配有用于模擬全光譜響應(yīng)的LED白光燈泡,每條通道的位深高達(dá)16比特。美國(guó)電影攝影師協(xié)會(huì) (ASC)會(huì)員和美國(guó)燈光系統(tǒng)公司Kino Flo正在聯(lián)合研發(fā)一款產(chǎn)品,使用點(diǎn)間距較大但發(fā)射器種類更多的LED面板,在RGB的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)白色發(fā)射器,同時(shí)內(nèi)嵌算法,可從RGB中推斷出白色,并可尋址單個(gè)發(fā)射器。該面板也可與虛擬攝影棚里其他LED面板保持同步,采用同樣的像素映射和同步鎖相。

另一種補(bǔ)光方案是在攝影棚上方安裝多個(gè)LED燈,組成燈光矩陣,每個(gè)點(diǎn)位燈光顏色可控,在燈光的強(qiáng)度、顏色、方位、時(shí)間等維度還原現(xiàn)場(chǎng)光照,但在實(shí)際操作中仍需在部分位置搭配使用專業(yè)電影燈。Helios視頻處理器是國(guó)際LED虛擬攝影棚常用的視頻處理器,其研發(fā)公司Megapixel VR公司還擁有一個(gè)專門工具,可支持可視化呈現(xiàn)不同品牌LED顯示屏的色域和色彩空間,并可繪制LED顯示屏離軸性能,以便根據(jù)攝影機(jī)追蹤調(diào)整輸出,進(jìn)而改善從不同角度拍攝LED顯示屏內(nèi)畫(huà)面的鏡頭,也有助于校正特定LED顯示屏的顏色。