數(shù)控技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)在舞臺(tái)創(chuàng)意設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

徐佳琦

（中央戲劇學(xué)院 傳統(tǒng)戲劇數(shù)字化高精尖研究中心，北京 102209）

1 演藝行業(yè)數(shù)字化舞臺(tái)裝備發(fā)展現(xiàn)狀

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)政策的推進(jìn)，人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)等在各行各業(yè)廣泛落地應(yīng)用，給各行業(yè)帶來(lái)了巨大的變革與重塑。在此影響下，演藝行業(yè)涌現(xiàn)出應(yīng)用高新技術(shù)的諸多創(chuàng)新內(nèi)容［1］。

1.1 舞臺(tái)精密機(jī)械設(shè)備

舞臺(tái)精密機(jī)械是指結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)、電子技術(shù)、光學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，應(yīng)用于舞臺(tái)的高精尖舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備。舞臺(tái)精密機(jī)械設(shè)備能夠結(jié)合多媒體視頻、數(shù)字影像及燈光等賦能舞臺(tái)創(chuàng)意設(shè)計(jì)。例如，在2021 年的騰訊娛樂(lè)盛典中，600 多平方的舞臺(tái)，內(nèi)藏9 組數(shù)控機(jī)械裝置。此次演出，舞臺(tái)采用了全新的數(shù)控系統(tǒng)，用來(lái)控制開合旋轉(zhuǎn)燈屏四方形柱，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。數(shù)控技術(shù)能夠保證多節(jié)桿式升降柱升降平穩(wěn)，其負(fù)載可達(dá)2 t，升高6 m；每組升降平臺(tái)可負(fù)載4 t，精度控制在1 mm 內(nèi)，升降屏可根據(jù)需求以時(shí)間編程運(yùn)行。

精密舞臺(tái)機(jī)械使得傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的舞美創(chuàng)意有了實(shí)現(xiàn)的途徑。在東方衛(wèi)視跨年舞臺(tái)中，由梁余豐設(shè)計(jì)的“風(fēng)從東方來(lái)”舞美創(chuàng)意，也同樣使用了大量的精密舞臺(tái)機(jī)械。舞美設(shè)計(jì)從“風(fēng)”的意向出發(fā)，舞臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)環(huán)環(huán)相扣。整個(gè)舞臺(tái)分別由外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)3 組結(jié)構(gòu)組成。外環(huán)為4 個(gè)固定的環(huán)形結(jié)構(gòu)，分布于場(chǎng)館四周，讓觀眾有置身舞臺(tái)之中的感覺(jué)；中環(huán)為6 個(gè)可單獨(dú)升降的環(huán)形結(jié)構(gòu)，圍繞內(nèi)環(huán)層層錯(cuò)落，形成交錯(cuò)的階梯型螺旋形態(tài)，襯托內(nèi)環(huán)，形成一個(gè)整體的風(fēng)暴造型；內(nèi)環(huán)由7 組交錯(cuò)旋轉(zhuǎn)開口組合升降，帶來(lái)錯(cuò)綜復(fù)雜的交錯(cuò)感。

根據(jù)舞臺(tái)表演設(shè)計(jì)的數(shù)控裝備和數(shù)字媒體創(chuàng)意，使得舞臺(tái)的表現(xiàn)形式與舞臺(tái)的藝術(shù)語(yǔ)匯變得更加豐富多彩。精密舞臺(tái)機(jī)械配以數(shù)控化燈光技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)槲枧_(tái)創(chuàng)意設(shè)計(jì)注入新的靈魂。

1.2 數(shù)控化燈光設(shè)計(jì)

數(shù)控化燈光設(shè)計(jì)是指通過(guò)數(shù)控技術(shù)對(duì)舞臺(tái)燈光的運(yùn)行進(jìn)行控制。數(shù)控化結(jié)構(gòu)燈光設(shè)計(jì)使得燈光的變化形態(tài)和創(chuàng)意設(shè)計(jì)更加靈活多變，視覺(jué)效果更加震撼。

例如，湖南衛(wèi)視《乘風(fēng)破浪的姐姐》初評(píng)舞臺(tái)舞美由船體甲板地屏和空中數(shù)控單面鏡組成。舞臺(tái)除地屏外，其余部分沒(méi)有使用屏幕，表演秀的呈現(xiàn)都交由燈光完成，這給予燈光設(shè)計(jì)充分的展示空間。在數(shù)控結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，十條橫向數(shù)控?zé)艏懿赜趩蚊骁R結(jié)構(gòu)之上，每條燈架上由LED bar、三合一燈具和蜂眼組成。雖然燈架是最簡(jiǎn)單的橫向結(jié)構(gòu)，燈具也十分常用，但通過(guò)數(shù)控變化，可以形成將近30 種不同的造型，加上三種燈具不同的組合搭配，能夠展現(xiàn)多層次的空間變化，分別為三十位嘉賓設(shè)計(jì)獨(dú)一無(wú)二的表演。數(shù)控造型主要在dance 表演環(huán)節(jié)中呈現(xiàn)，在離線編程階段，便根據(jù)嘉賓們的不同歌曲和舞臺(tái)形式做了一一對(duì)應(yīng)的特殊設(shè)計(jì)。

數(shù)控化的燈光設(shè)計(jì)應(yīng)用，不僅能夠?yàn)槲杳绖?chuàng)意設(shè)計(jì)添磚加瓦，還能夠優(yōu)化傳統(tǒng)燈光設(shè)計(jì)存在的不完美問(wèn)題。例如，中央廣播電視總臺(tái)春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)的燈光設(shè)計(jì)，采用數(shù)控電葫蘆來(lái)配合舞美設(shè)計(jì)的效果，燈光設(shè)計(jì)根據(jù)大屏幕的弧形結(jié)構(gòu)制定了與大屏弧形一致的TRUSS 梁，配合升降冰屏幕來(lái)達(dá)到最佳燈光效果。

1.3 虛擬視覺(jué)設(shè)計(jì)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在舞臺(tái)表演中的應(yīng)用，加強(qiáng)了舞臺(tái)表演的表現(xiàn)力，拓展和完善了舞臺(tái)設(shè)計(jì)效果的時(shí)空概念，為舞臺(tái)創(chuàng)作的藝術(shù)塑造力和創(chuàng)造力提供更有效的技術(shù)支持，給觀眾帶來(lái)了全新的視覺(jué)和聽覺(jué)盛宴。

在虛擬視覺(jué)設(shè)計(jì)方面，2015 年底，太陽(yáng)馬戲團(tuán)在《托魯克：首次翱翔》中做過(guò)初步的嘗試。當(dāng)時(shí)，劇團(tuán)與Normal Studios，Solotech 和disguise 等新技術(shù)公司合作，并指定了disguise 數(shù)字媒體服務(wù)器系統(tǒng)和投影解決方案。這個(gè)方案是一項(xiàng)包含40臺(tái)工程投影機(jī)的毫米級(jí)精確映射的演出項(xiàng)目。在一個(gè)森林場(chǎng)景中，數(shù)字影像需要布滿整個(gè)舞臺(tái)區(qū)域，使其在視覺(jué)上看起來(lái)像是布滿了藍(lán)色螢火蟲的生物發(fā)光體。為了確保數(shù)字影像的精確性，團(tuán)隊(duì)利用3D 掃描技術(shù)將舞臺(tái)布景的實(shí)際數(shù)據(jù)變?yōu)樘摂M數(shù)據(jù)模型，并把數(shù)據(jù)模型加入前期內(nèi)容創(chuàng)作工作中［2］。

虛擬視覺(jué)設(shè)計(jì)的使用，除了能夠帶來(lái)更豐富的視覺(jué)體驗(yàn)外，還能夠在短期內(nèi)提升整體視覺(jué)質(zhì)量。以愛奇藝的虛擬偶像綜藝節(jié)目《跨次元新星》為例，動(dòng)畫、虛擬燈光、AR 特效、純虛擬鏡頭、分鏡頭語(yǔ)言可同步制作，因?yàn)槭遣⑿辛鞒蹋悦刻於紩?huì)迭代出一個(gè)結(jié)構(gòu)完整的播出工程進(jìn)行預(yù)演，甚至直接用于彩排。同時(shí)，及時(shí)與舞臺(tái)導(dǎo)演、音樂(lè)、現(xiàn)場(chǎng)燈光進(jìn)行直接溝通，在燈光、動(dòng)畫、特效等多維度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，能夠在短周期內(nèi)提升整體視覺(jué)質(zhì)量。

虛擬舞臺(tái)技術(shù)除了能夠提升視覺(jué)效果以外，還能夠解決突發(fā)情況導(dǎo)致演員無(wú)法到現(xiàn)場(chǎng)演出這種傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題。例如，2021 年的春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)節(jié)目《牛起來(lái)》由劉德華、王一博、關(guān)曉彤三人表演，劉德華表演部分通過(guò)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（Extended Reality，XR）技術(shù)“云錄制”完成［3］。

隨著技術(shù)的發(fā)展，以全息投影技術(shù)為代表的虛擬視覺(jué)設(shè)計(jì)在更深層的結(jié)構(gòu)上重構(gòu)著舞臺(tái)藝術(shù)，結(jié)合數(shù)字化機(jī)械舞臺(tái)、數(shù)字多媒體中控系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)建出新的舞臺(tái)設(shè)計(jì)語(yǔ)匯和藝術(shù)意境空間，如全新歌舞秀《尋夢(mèng)·劉三姐》、全息沉浸式演出《游園驚夢(mèng)》等［4］。

2 表演裝備協(xié)同仿真控制系統(tǒng)

在精密舞臺(tái)機(jī)械、數(shù)控化燈光、裸眼3D 虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，各種表演裝備的協(xié)同復(fù)雜程度也變得越來(lái)越高。本文提出一種表演裝備協(xié)同仿真控制系統(tǒng)的管理框架。通過(guò)數(shù)字化舞臺(tái)數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)協(xié)議、LED 物理地址輸出、舞臺(tái)模型、空間數(shù)據(jù)、動(dòng)畫數(shù)據(jù)、舞臺(tái)控制系統(tǒng)、多視頻播放器等的管理以及系統(tǒng)級(jí)安全監(jiān)測(cè)，輔助舞臺(tái)表演順利、安全進(jìn)行。

2.1 數(shù)字舞臺(tái)技術(shù)

2.1.1 舞臺(tái)數(shù)字交換流程

模塊化的虛擬舞臺(tái)中，各裝備間的數(shù)據(jù)交換管理是關(guān)鍵。在創(chuàng)意預(yù)判和評(píng)估矯正階段，可通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的控制技術(shù)，對(duì)舞臺(tái)行為建模，然后抽取各舞臺(tái)機(jī)械的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合優(yōu)化，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮傳輸。通過(guò)計(jì)算引擎輸出仿真模擬的初步形態(tài)。最后，通過(guò)舞臺(tái)美術(shù)顯示技術(shù)，對(duì)視頻進(jìn)行時(shí)空一致編輯、基于正投影的視頻分解、幀內(nèi)和幀間并行、視頻分解映射合成。通過(guò)以上一系列流程，最終形成舞臺(tái)創(chuàng)意的前視覺(jué)，可進(jìn)行仿真舞臺(tái)預(yù)覽。如仿真舞臺(tái)無(wú)問(wèn)題，可將視頻映射到真實(shí)舞臺(tái)。如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整解決，直至無(wú)問(wèn)題后，映射到真實(shí)舞臺(tái)。

2.1.2 舞臺(tái)仿真控制系統(tǒng)

對(duì)LED 物理地址輸出，進(jìn)行基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LED 擴(kuò)展面，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。同時(shí)，用空間數(shù)據(jù)和舞臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)舞臺(tái)進(jìn)行建模，將控制數(shù)據(jù)傳輸給舞臺(tái)控制系統(tǒng)。對(duì)項(xiàng)目視頻進(jìn)行分解和合成，對(duì)視頻進(jìn)行剪輯后，傳輸給多視頻播放器。

2.2 安全監(jiān)測(cè)機(jī)制

近年來(lái)，舞美設(shè)計(jì)中，大屏幕的使用日趨頻繁，大屏幕的復(fù)雜程度越來(lái)越高，對(duì)視頻播控的安全要求高于節(jié)目播出安全。原有非廣播級(jí)如“筆記本電腦”形式的極簡(jiǎn)播控設(shè)備已經(jīng)完全無(wú)法滿足播出安全與要求［6］。

2.2.1 安全性保障流程

為了防止黑屏、內(nèi)容異常等相關(guān)問(wèn)題，可通過(guò)以下方式對(duì)流程進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)和保障。

舞美創(chuàng)意后，在仿真計(jì)算階段，通過(guò)《播控手冊(cè)》《制作手冊(cè)》等統(tǒng)一規(guī)定對(duì)視頻進(jìn)行規(guī)制制作和切分。在視頻制作階段進(jìn)行文件級(jí)安全監(jiān)測(cè)，在視頻播放階段進(jìn)行驅(qū)動(dòng)級(jí)安全監(jiān)測(cè)，在屏幕顯示階段進(jìn)行硬件級(jí)信號(hào)監(jiān)測(cè)。全流程通過(guò)系統(tǒng)級(jí)安全監(jiān)測(cè)，即文件級(jí)安全監(jiān)測(cè)、驅(qū)動(dòng)級(jí)安全監(jiān)測(cè)以及硬件級(jí)安全監(jiān)測(cè)來(lái)保障整個(gè)流程的數(shù)據(jù)和內(nèi)容安全。

2.2.2 視頻仿真切分系統(tǒng)

視頻仿真切分系統(tǒng)涉及舞臺(tái)建模、視頻切分及視頻預(yù)覽。這一過(guò)程涉及終端控制、集群并行處理以及多CPU-GPU 集群多線程工作，需要合理地進(jìn)行切分任務(wù)管理和調(diào)度。同時(shí)，要計(jì)算負(fù)載平衡與優(yōu)化、盤陣數(shù)據(jù)共享，對(duì)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)切分與渲染。

2.2.3 實(shí)際應(yīng)用與測(cè)試

在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，需要分析并計(jì)算單臺(tái)播放器的編碼器、渲染效率，了解或建立生產(chǎn)設(shè)備的效率模型。根據(jù)播放素材規(guī)模計(jì)算出多通道播出設(shè)備負(fù)荷，模擬真實(shí)應(yīng)用情況，生成最優(yōu)化設(shè)備播出方案和實(shí)際播出效率測(cè)試對(duì)比等［7］。

3 結(jié)語(yǔ)

科技在演藝行業(yè)的應(yīng)用，給舞臺(tái)表演藝術(shù)帶來(lái)了更加多元的創(chuàng)作構(gòu)思和更具視覺(jué)沖擊力的舞臺(tái)表現(xiàn)。舞臺(tái)的多樣化呈現(xiàn)使得觀眾的趣味性和參與度得到加強(qiáng)，從而使舞臺(tái)表演獲得更廣泛的傳播，與此同時(shí)，舞臺(tái)的安全性也不容忽視，越來(lái)越復(fù)雜的舞臺(tái)設(shè)計(jì)也暗藏著安全隱患。在此背景下，除了舞臺(tái)設(shè)計(jì)的順利演出機(jī)制值得注意外，演員的人身安全防控也應(yīng)當(dāng)引起重視。