LED数字灯光在电影拍摄中的应用研究

摘要：电影拍摄过程中，布光是不容忽视的重要环节。LED数字灯光技术的出现，极大地影响了电影拍摄制作的思路。它自由定义、灵活拼接的特性让传统以遮挡控光为主的布光思路发生了根本变化。同时，像Madmapper这类前沿的LED数字灯光映射软件，已经可以通过对合成背景和实景灯光相对位置的一系列计算，实现从虚拟到现实的映射。文章在分析LED数字灯光特性的基础上，剖析多个实际运用案例，进一步探讨现有技术存在的不足，并展望未来的LED数字灯光技术。

关键词：LED数字灯光；电影制作；电影照明；虚拟合成拍摄

中图分类号：J931 文献标志码：A 文章编号：1674-8883（2021）22-0241-03

一、引言

电影诞生至今已有百余年。从早期使用只追求亮度的碳弧灯，到后来彩色胶片时代大量使用关注色彩还原性的卤钨灯、镝灯，再到如今全面数字化的LED，电影的灯光技术获得了长足的发展。数字时代到来后，更高的分辨率、更高的帧率，以及更高要求的动态范围、色域，特别是数字虚拟合成技术的极大发展，对灯光提出了新的要求。

LED作为新发明的照明技术，其诞生之初就因极高的光电转换效率而令人关注，但那时候并不适合进行影视拍摄。LED早期的光谱特性是不连续的，特别是在蓝绿交界和红绿交界处，有非常明显的残缺；它虽然可以调整色温，但是在调整色温的过程中，光谱会产生伴随式改变，显色性能不佳；与原有影视灯光一起使用时，具有较为明显的同色异谱现象。以上种种因素，造成LED技术早期不能应用在电影拍摄中。但随着近些年RGBW-LED等新技术的不断突破，LED也逐渐登上了电影灯光的舞台，并发挥着日益重要的作用。作为数字时代的产物，LED比其他任何灯光技术都更加面向未来。如今LED数字灯光技术已被视为未来影视行业的最佳解决方案。

LED数字灯光技术，简单来说，就是基于LED与现代数字通信系统，实现了既可以远程无线控制单个LED灯具的亮度、色度，又可以对所有LED灯具进行快速调整的一套灯光控制技术。通信系统传输的参数数据，对于需要前后期衔接的项目，特别是需要在特效制作时模拟前期光效的项目来说尤为重要，可以极大减轻后期压力，并将三维模拟的效果提升到新的高度。LED数字灯光技术有着自己独特的工作逻辑，如何利用其自身特点进行影视创作，如何与数字摄影机正确配合以给观众带来更深刻的感官体验，都是值得探讨的问题。

文章对现有的LED数字灯光技术所具有的特性进行梳理，并结合个人实际拍摄经验与创作思路，总结在实景拍摄、合成拍摄的电影生产过程中可以应用的拍摄布光方案，从而达到提高布光效率、降低拍摄中的灯光成本和影片拍摄安全风险的目的。

二、LED数字灯光的特性

与传统灯具相比，LED数字灯光的特性可以总结为以下四点。

（一）照度的灵活调整

在拍摄电影过程中，光衰减效应是布光工作需要注意的重点。光衰减效应，简单来说，就是由于光的照度与到光源距离的平方成反比，所以光源的距离对光衰减有较大影响：当灯具靠近拍摄主体时，光的衰减效应会增加；当同一灯具远离拍摄主体时，光衰减效应会相应减弱[1]。

灵活运用光衰减效应，控制光源与被摄物体的距离，可以让被摄主体与背景达成特定的光比，赋予画面调性。所以，灯具的基础照度也是极为关键的参数。

传统灯具的亮度大多可以调整，但会存在各种问题：钨丝灯能外接调压器调整亮度，但同时灯光的色温会迅速下降，需要色纸重新补偿；镝灯也可以通过电子镇流器将亮度降低，但最多只能降低50%，同时还会造成绿品偏移。所以，实际使用中一般并不会进行调整。

与以上灯具相比，LED灯具的特性之一就是可以根据实际灵活调整亮度，亮度可调范围覆盖0%到100%，并保持光谱的相对稳定。以往在需要增强光衰减效应时，只能在灯具前添加各类柔光辅助设备做大面积的遮挡控光，或者调整灯具到合适的位置，或者直接更换灯具。而运用LED灯具时，仅需要调节亮度即可调整光衰减力度，快速改变整体基调，在调整时间和布光效率上都有极大的提升。

（二）色彩的自由定义

LED灯具会与传统灯具产生同色异谱的现象，这曾阻挡LED进入影视行业。随着LED技术的进步，现在的主流LED灯具都具有多种色彩模式。在CCT模式下可以自由调节绿色和拼品色的补偿量，从而平衡其他传统光源；在HIS模式下，可以调节色相、饱和度、亮度，实现灯光颜色真正DIY；一些专业灯光厂商为了方便灯光师上手，甚至还为LED灯具配备了色纸模式，以色板的方式罗列一套可检索、可归类的数字化色纸，让用户一键模拟以往的任意一款经典色纸。

（三）灯体的拼接组合

LED的发光原理是将电能直接转换为光能，所以光电转换效能高，散热量低，使它需要的散热空间也更小。这就为多个灯管、面板拼接创造了可能。多条LED灯管的拼接可以保证布光的连续性，而多块面板的拼接可以实现LED幕墙效果，无论是用來铺底子光还是做特殊效果，都是非常方便的选择。特别是现在有非常多的实景拍摄需求，这些实景情况复杂、限制条件多，要求灯光所占用的体积必须符合空间要求，这与LED小巧、可拼接的特性不谋而合。部分型号的LED灯具，V口电池就可以驱动，使其可以灵活挂载到正常层高的室内，满足影视布光需求。

（四）可编程可智能控制

LED数字灯光最大的特性，就是可以结合现代编程技术，对灯光进行编组控制，实现各种以往无法想象的特殊灯光效果。以德国ARRI公司的智能LED灯光控制软件Stellar为例，其控制界面设计精美，支持iOS、安卓手机以及iPad，能自动管理复杂的DMX设置。支持CCT、HIS、RGBW、XY色域、Gel色纸模拟、光源匹配、特殊光效共计七种模式，可以在丰富的控制模式之间即刻切换，能让创作者在最适合的色彩模式下调试灯光[2]。

三、LED数字灯光的应用方案

（一）常规实景拍摄应用

传统电影拍摄布光时，如果我们要在实景中做一个两人正常对话的日光场景，想将人物主体与背景的光比控制到1︰4，一般需要首先在主窗外布置一盏类似ARRI M90这样的大功率聚光灯，模范太阳光的角度进行日光主光源模拟，再布置一盏M40、M18这样稍小功率的聚光灯，将其光线弹射进整个场景，从而得到细腻的光线过渡。接着根据画面需要，使用黑旗、黑柔等遮光设备在主窗周围对光线进行遮挡，减少主光的发光面，灵活控制达到想要的光比效果；当拍摄切换到人物的中近景时，有时候会增加一盏轮廓光，对人物主体进行勾边处理，增强其造型感，为了保持画面调性，增加反差，同时会在人物侧面使用黑旗，控制轮廓光的范围。这样布置的问题，首先是灯具的体积很大，这要求窗外的空间足够；其次，各种黑旗黑柔数量众多，体积要求也不一，很多需要现场定制，既占用室内空间，又延长了整体布光的调试时间。

而LED数字灯光普及后，同样的应用场景，无论是布光思路还是手法上都发生了很大的改变。首先，传统意义上在窗外布置的聚光灯主光源被弱化了，它的功率不需要很大，现在仅需要它提供一个窗外直射的光感，M18甚至M8这样的小功率灯具即可满足需要。随后，在窗外架设一或两盏小巧的LED数字灯光，用米菠萝、珍珠板等辅助器材将LED的光线准确弹射到被摄主体的受光面上。而整个环境的底子光，现在会用SkyPanel这类轻便的柔光LED吊装在天花板上，使用APP进行灵活控制，一次安装即可自由控制场景光比，无须再费时费力调整。如果把控得好，整个过程我们甚至不需要任何遮光装置。

通过使用这样的LED数字灯光方案，可以获得均匀和统一的光线角度，实现反差系数的自由控制，同时不需要大量的遮光装置进行遮挡，降低了对大功率灯光的依赖度，对空间的利用率更高，对灯光的利用更细腻。

（二）特殊场景拍摄应用

除常规实景拍摄外，在电影特殊场景的表达中，LED数字灯光也发挥着重要的作用。LED数字灯光天生具有丰富的色彩感，像LED灯管、LED灯条这类科幻感十足的灯具，在很多未来科幻题材的电影中，不仅起着环境光的作用，甚至还作为置景道具直接出现在画面里。以近几年比较流行的赛博朋克风格来说，这种画面风格要求电子元素更强、色彩搭配更多元，需要画面内充斥大量高饱和的橙红、蓝、青、紫等色光。

笔者曾经参与的赛博朋克场景拍摄中，通常会使用数盏ARRI SkyPanel吊顶，为场景铺上一层蓝色底光，并使用便捷的数字LED灯管替换画面内原本的道具光源，随后根据剧情配色需要设置为橙红、靛青或品紫色。在一些光比较大的暗调场景中，甚至不补充额外光源，仅仅使用LED灯管进行布置，这样主要的光感都源自画面内的逻辑光源，在打造科技感的同时又兼顾了灯光的现实主义美感。

如果使用传统手法，需要使用到各色色纸和大量的旗板、柔光布等辅助控光设备，尽管最终可以实现布光方案，但由于产生的色光性质不同，因此其着色很难把控，特别是在狭窄的空间内，稍不注意就会造成人脸部分过度饱和；如果涉及大范围场景调度，使用传统大功率灯光需要远距离投射，对布光空间有一定的要求，同时往往也无法对画面完成精细的色光控制。

除以上应用场景外， LED数字灯光在对非现实场景的镜头营造，特别是梦境类镜头的梦幻感塑造上也有得天独厚的优势。作为一种新灯光技术，特别是一种可以实时灵活控制的灯光技术，LED数字灯光可以很轻易地给观众带来陌生感，与现实世界形成隔阂，从而表达抽离于现实之外、更关注被摄主体内心的镜头语言。笔者曾经参与了一部关于少女成长的戏，其中有一个关于梦境的场景，剧本描述的是少女在梦中起身，走出卧室，穿过昏暗的走廊，然后看到在自己梦里的一系列人物。我们没有使用额外的美术布置，直接使用LED数字灯光对她的卧室进行拍摄布光。首先，两盏SkyPanel S120放在地板上，一左一右对背景墙进行投射，灯光模式设置成色相循环模式，将背景墙打上渐变且不断运动的混合色，渲染氛围的同时，还通过漫反射将整个场景基础照度提升到符合拍摄要求的数值；最后一盏S60用电池供电，由灯光师手持，以斜上45°的角度作为主光与被摄主体一同运动，同时在远程控制APP下，随着少女的呼吸渐明渐暗，再次渲染了梦境的非真实性。看到最终画面的光影效果后，我们认为非常符合剧情需求。

（三）棚内虚拟合成拍摄应用

虚拟合成拍摄是LED数字灯光的另一个主要应用方向。在虚拟拍摄类项目中， LED数字灯光可以通过计算机实现更强的编程效果。以往虚拟拍摄时，后期特效软件虽然可以模拟出各种复杂的视觉效果，但因为前期灯光无法配合，所以人脸或实景上映射的灯光看上去会虚假，用后期特效专门制作光效，费时费力不说，有时候还会破坏前期为整场戏定下的灯光调性。而LED数字灯光可以通过计算机编程完成各种定时定点的多维灯光效果，并将灯光实体的角度、亮度、色度等信息实时传输回计算机，与后期特效软件通用，从灯光层面实现前后期一体的特效制作，最大限度提升虚拟拍摄中的灯光拟真度。

而像Madmapper这类走在最前沿的LED映射调试软件，实现了被称为像素颗粒的控制系统，能够分析原本用于后期合成的背景素材，将背景中的光源运动轨迹和明暗变化反求出来，再通过计算实体LED数字灯光组的空间关系，进行一比一的算法映射，实现前期虚拟拍摄与后期合成的紧密联动。基于此，无论是驾驶摩托车在街头穿梭的镜头，还是像漫威电影中超级英雄在城市上空飞行的合成画面，都可以使用这类软件，搭配LED数字灯光模拟出真实可信的光影效果。

这套解决方案帮助我们在很大程度上调和了棚内虚拟拍摄过程中艺术创作与工作效率之间的矛盾。LED数字灯光一经面市，就在合成拍摄领域替换掉了传统灯光，成为虚拟合成拍摄的标准流程。

（四）现存问题与展望

就LED数字灯光系统来说，经过迅猛发展，如今已经完全融入电影拍摄的工业流程中。但其中还有一些技术问题有待进一步解决，首先就是基础照度问题。目前，LED的光电转换效率与理论值还有一定的距离，单灯所能达到的最大功率也有限，在较大的场景中拍摄布光时，实际基础照度还无法与技术成熟的大功率镝灯相比。如果基础照度过低，灯具的距离稍稍拉开，被摄主体连最基本的曝光要求都达不到，那么也就无从谈调性了。以后想真正将LED数字灯光用作主力，其基础照度还需要达到新的高度，以满足大场景大范围使用。

其次，LED智能控制的灵敏度还有待改善。在实际工作中，随着灯体与控制器的距离增加，控制延迟也会上升，这在大部分拍摄情况下无伤大雅。但也会有一些特殊镜头要求燈光与演员、剧情进行联动，做出一些灯光效果上的变化。演员的表演是细腻的，每一条都会有不同的节奏，这就要求整套智能控制系统反应灵敏，在演员表演到达特定节点时，能在灯光师发出指令后迅速响应，从而实现镜头效果。目前的LED响应速度还不能很好地符合需求，但随着5G信号传输技术的逐渐商用，响应延迟有望降至1毫秒内，这类问题将得到完全解决。

四、结语

从早期不堪重用到如今成为电影拍摄的主力工具，LED数字灯光极大地改变了电影制作的理念和流程。笔者相信在接下来的技术更新与产品研发中，LED数字灯光在基础照度与色域覆盖上会有长足的提升，LED智能控制系统与电影艺术家们的交互形式也将更加灵敏、更加友好。

参考文献：

[1] 哈里·C·博克斯.灯光师圣经[M].北京：北京联合出版公司，2017：290-345.

[2] 陈晨.数字灯光系统在《刺杀小说家》《坚如磐石》等影片中的应用：专访数字灯光工程师孙文[J].影视制作，2019，25（11）：48-54.

作者简介 华杰，硕士在读，研究方向：电影摄影、数字电影技术。