基于虚拟排演系统分析与探索

赵明明

摘要：虚拟排演系统是以三维仿真引擎作为平台，通过人机交换技术对虚拟视觉效果进行呈现，实现虚拟排演的空间定位、创意设计、舞台效果等功能模块的控制，并且构建出协同控制模块，制定出统一的数据接口，实现了虚拟排演的技术创新。虚拟排演系统的出现不但可以大幅度降低演出创作成本，缩短制作周期，并且在一定程度上丰富了编导的艺术创作，让所创作的作品的艺术表现力更强。

关键词：虚拟排演系统 分析 探索

中图分类号：J0-05 文献标识码：A 文章编号：1008-3359（2018）13-0187-02

进入21世纪，由于数字技术的飞速革新我国文化产业随之迅猛发展，各类文艺演出、舞台表演等大型演出活动的需求也不断上升，而這些演出传统的排演方式由于受到时间、场地、演员人数等客观因素的限制，已不适应当代社会对大型演出时间性和多样性的需求，因此，利用数字技术对大型演出的传统排演方式进行改良已是当务之急。

就传统的演出形式而言，从决定演出开始，到正式的演出之前一般要经过编剧撰写剧本、排练、审批演出、再次排练、正式演出等多个繁琐的阶段，而且在演练过程中涉及人员众多，场地更换繁杂，布景、服装、化妆等多个环节的同时存在会使整个排演难度提升。

一、传统排演方式的弊端

传统的大型演出的舞台排演主要存在以下弊端：

（一）传统的排演方式由于创作人员都是依赖经验来进行创作，合成效果不能预先看到，导致设计方案反复修改。

（二）设计方案的不确定性造成材料和人力投入的浪费以及资金投入的不确定性。

（三）整个演出的创作过程和结果无法实时保存，造成了文化艺术成果的大量流失。

（四）传统的设计制作流程容易造成不同艺术门类的创作设计人员知识结构的单一性，使得艺术创作活动本体缺乏创新性，科技含量低。

如果在排练或彩排前能够看到整个演出的效果以及每个节目、场景的细节，虚拟排演系统就显得十分重要了，这样就可以提前进行评估，找出排练中的一些问题进行不断的调整，再进行评估。虚拟排演系统的出现，不但可以保证演出的时间进度，而且节省了大量的人力、物力。

二、虚拟排演系统的概念

虚拟排演系统是利用虚拟现实技术、多媒体技术、网络技术等实现大型活动的虚拟排演，改变舞台或大型活动设计传统的手工操作模式，将舞台或大型活动出现的所以要素进行整合，全部虚拟排演，用计算机建模，进行虚拟的舞台场景并运行。通过构建虚拟舞台的搭建，让编导能够提前进行虚拟排练，身临其境地将艺术创意进行下去，让舞台所展示的内容更加精彩以及艺术性，并且大幅度的降低创作成本，缩短制作周期，增强作品的艺术效果。

三、“虚拟排演系统”的优势

（一）各个部门是在一个数字合成的平台上同步创作，效果能实时看到，使得设计方案能够实时的修改和确认，有利于提高艺术创作的效率。

（二）项目投资者在创作设计过程中能通过效果准确的把握工程预算，有利于资金的有效投入。

（三）数字化创作的过程也是数字化存储的过程，有利于艺术成果资源的保护和共享。

（四）这是我国第一个利用信息技术、通过自主创新、软件开发和系统集成、具有知识产权保护的科技与艺术相结合的表演艺术创作项目。

四、虚拟排演系统

通过该软件系统，创作人员可以随时将存储在相应的数据库中预先利用计算机建模的演出所需要的灯光、布景、服装、声音、演员的动作这五个要素，构建舞台场景，其舞台演出效果可以实时得到预览，创作过程全部记录下来，创作者随时根据需要进行调整和修改，直到呈现满意的演出效果。这样的创作方式可以降低成本，加快制作周期。另外数据库也为创作人员提供了大量的素材。

（一）摄像机跟踪技术

在虚拟排演系统中，确定摄像机的状态信息非常重要。摄影机作为信息的传播者需将工作状态信息传输给图形工作站，利用运动控制（MC）的原理，使计算机得到准确的摄像机与前景之间的距离，从而计算得出虚拟场景最合适的位置与大小，并按需求生成三维模型，使虚拟场景得以实现。摄像机自动跟踪技术还能自动识别摄像机可视范围内的运动中的目标，对其运动轨迹做出分析，并进行追踪，使摄像机能够讲目标物体或人物的全运动过程记录下来。这样的摄像机具有自动聚焦和变焦的功能，定位准确，可靠性高，将实拍画面与计算机所呈现出的虚拟场景完美融合，使人物与背景画面协调。

（二）计算机虚拟场景设计

计算机仿真技术向来是近些年众多精彩演出的核心，虚拟排演系统所配备的互联网设施与其说是计算机不如说是一个小型的计算机网络，主机网络中心是整个虚拟排演系统的控制中心。它除了对事先做好的三维虚拟场景起到调用和调整的作用外，还负责向图形处理器传输相关数据并处理通过摄影机跟踪技术得来的运动数据并做出计算，同时得出三维虚拟排练现场里的同步数据，甚至还可以利用虚拟现实技术的动作模拟功能，将最终人物的动作、场景、观众、灯光变化等呈现出来，多次数据调整后达到理想的效果。

（三）色键技术

色键器在虚拟排演中也是必不可少，色键合成技术即我们所说的抠像，是指用前景图像与绿幕（或蓝幕）的色调差值形成的键控（抠像）电压波形对虚拟背景图像进行处理，把前景中的人物图像抠下来再与计算机所设计的虚拟场景所结合。但虚拟排演中所运用的色键技术与传统色键还是存在一定的区别。在计算机图形处理技术和虚拟排演的色键技术需求下，新型的色键合成技术应运而生，传统的色键技术是通过色键器将需要处理的实物、场景或人混合而形成全新的图像。前景在不断运动变化时，背景画面不会随前景的运动变化而做出相应的变化，使画面有种不真实感。而虚拟排演所采用的色键技术则在传统色键器上加以改良，使用了摄影机运用跟踪处理，保证人物、摄影机与需混合场景中的透视关系，使虚拟背景能够随着人物的运动变化而移动，使画面更生动真实，具有纵深感和立体感。比较为人所知的色键抠像软件有纳加软字母系统（VJDirector），这是一套具备广电一体机系统功能的软件，可根据实际情况或需求，达成最好的抠像效果。色键合成技术在虚拟排演中的广泛使用使其成为必不可少的核心技术。

（四）虚拟灯光技术

在现代舞台表演中，灯光效果一直以来都是重中之重，所以虚拟灯光技术在虚拟排演系统中也是必不可少的一项。虚拟灯光技术作为一项新兴技术，不仅能对表演者的表演效果起到很强的辅助作用，还能营造舞台的氛围，加强现场所呈现的时间感与空间感。其中虚拟排演系统中所用到的虚拟灯光主要有确定舞台场景组织、三维坐标转换、模拟粒子系统效果、编程渲染管线技术和光照效果模拟等。总之舞台虚拟灯光技术的发展对虚拟排演技术有着很重大的现实意义，它可以降低物资和时间的消耗，使系统更具有可操作性和临场感。

五、虚拟排演系统的现实意义

利用数字化的虚拟排演系统在当前形势下的舞台演出中主要优势概括为如下几点：

（一）提升我国舞台排演的整体水平

通过舞台排演系统的整体设计可以使我国大型演出的排演进入到一个更高的层次，从而整体上提高我国演艺活动特别是数字化演艺活动的整体水平。

（二）提高我国舞台演出整体创作效率

各个部门是在一个数字合成的平台上同步创作，效果能实时看到，使得设计方案能够实时地修改和确认，有利于提高艺术创作的效率，将视觉、听觉、触觉感受到的东西数据化，大大简化了手动操作的过程。其次，各个技术部门在同一个平台上进行实施创作，有效的提高的时间利用率，设计方案和流程的确认与修改也能够实时的进行，使艺术创作的利用效率大大提升。

（三）保护珍贵艺术成果

虚拟排演将演出转变成为了数字化创作，这样的排演过程有利于媒体资源的保护和共享。每一场演出都是导演组和参演者的心血，排演过程也不应该匆匆划过，数据化的时代更应该将这些珍贵的艺术成果保存下来。

六、结语

虚拟排演系统是以计算机图形处理技术、虚拟现实技术、新型多媒体技术为基础上的一个虚拟演艺排演平台，它颠覆了传统排演流程，预示着一个新型产业的诞生。虚拟排演技术能够很好的适应文化产业的快速发展和时代的潮流，在舞台表演、艺术表现上相对于传统的排演和舞台效果具有相当大的优势，对民族文化的长远发展也有着重要的意义。随着计算机技术的不断发展、虚拟排演技术的不斷改进，相信在不远的将来，虚拟排演系统一定能在新媒体领域发挥更大的作用。

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