LED虚拟摄影棚需搭配专业电影灯以保证色彩保真度

使用LED虚拟摄影棚拍摄让电影制作人得以利用屏幕本身的光线创建大规模交互光,这种交互光投射到演员、道具和实物布景设计上,为实景前景和虚拟背景之间动态增添了额外的真实感。但是,仅仅依靠LED屏幕光为虚拟摄影棚中的场景布光仍存在诸多问题。美国摄影师协会 (ASC)摄影指导克雷格·基夫 (Craig Kief)针对拍摄现场的布光进行了测试,结果表明,仅靠LED屏幕的光照无法满足片场的布光需求,专业电影灯仍然是LED虚拟摄影棚需要采用的重要设备。

全色彩光谱布光,或接近全色彩光谱效果的布光,对恰当表现皮肤色调来说至关重要。光线透过更深层的皮肤组织和血管,反射到摄影机上,图像就能呈现出恰当的皮肤色调,没有全色彩范围的布光,肤色就无法恰当渲染。人类视觉系统以色调(Hue)、饱和度 (Saturation)和亮度 (Intensity)三个基本特征量来感知颜色。LED虚拟摄制的主要挑战之一是匹配前景与背景的色调 (Hue),对前景元素的布光控制得越好,匹配就越容易实现。然而,由于物体的感知色调取决于打在它上面的光的波长,因此,对色调的控制受限于光源的光谱带宽。

1 LED显示屏与专业电影灯光谱差异测试

克雷格·基夫在美国加州伯班克的ARRI创意空间开展了一次相关测试,对比LED显示屏与业内常用的ARRI电影灯之间的光谱差异。ARRI虚拟摄影棚中有一个4.57米×7.62米的主LED显示墙和两个可移动的4.57米×2.44米的侧面LED显示墙。测试团队在主显示墙的上部显示一块1.22米×7.62米的白色色块,同时侧面显示墙显示一块1.22米×2.44米的白色色块,使用Sekonic C-800光谱仪测量这两块白色色块的色温,并测量其光谱功率分布。其后,测试团队将主光源替换为ARRI SkyPanel顶灯,将侧光源替换为ARRI Orbiter电影灯,根据此前测量的LED显示墙的色温调整了ARRI电影灯的色温,使二者数值一致后测量电影灯的光谱。二者光谱对比如图1所示,LED显示墙的光由红、绿、蓝三色的窄带波峰组成,ARRI Orbiter电影灯则拥有更均匀、更宽广的光谱分布。图1中后侧线条表示与LED相同开尔文温度的自然日光的光谱分布。

图1 LED屏幕与ARRI电影灯光谱对比

测试结果表明,专业电影灯的光谱比LED显示屏的光谱更宽广、分布更均匀,布光效果一定程度上更优,因此在实际操作时,利用LED背景为拍摄主体提供真实光照的同时,可在特定角度叠加专业电影灯并调整其饱和度,以达到更好的光线效果。

图2中,上排的布料和果蔬由LED显示墙作为光源拍摄,下排由电影灯作为光源拍摄。上排黄色波长欠缺,影响了甜椒正确的色彩表现,而卷心菜则欠缺深蓝色波长;由于LED高功率和高饱和度的红色光,导致上排物品拍出来色彩表现偏红。

图2 使用LED显示屏打光与使用专业电影灯静物打光效果对比

色彩保真度问题在LED虚拟摄制应用中普遍存在,其源于LED技术开发的初衷并不包括将其作为布光源,而是为了显示画面使用,因此面板最重要的属性是直接看到的色彩和光谱响应。出于上述原因,LED制造商基于RGB模式选择LED发射器,这些模式的主要目的在于显示标准的色彩空间,如Rec 709、DCI-P3等。

相比之下,许多用于影视布光的专业灯具的设计目的是再现整个有色光谱的最佳光谱分布。由于制造商在过去十年中一直专注于改进LED发射器中的荧光粉配方,白光LED已显著改进,同时增加额外发射器 (如RGB LED发射器)以及更接近的琥珀色、青色、石灰绿和其他色彩来填补光谱,以提高色彩还原能力。

图3 使用LED显示屏打光与使用专业电影灯人物打光效果对比

2 LED显示屏补光方案

目前已有专门针对LED显示墙的补光方案,Sumolight的Sumosky是一种便携式、可调节的LED显示墙,用于为摄影机视野范围外的面板补光。该装置本质上是一大块半透明材料,背面是按比例排列的LED灯条,可像标准LED显示墙那样输入像素映射的视频信号,但其还配有用于模拟全光谱响应的LED白光灯泡,每条通道的位深高达16比特。美国电影摄影师协会 (ASC)会员和美国灯光系统公司Kino Flo正在联合研发一款产品,使用点间距较大但发射器种类更多的LED面板,在RGB的基础上增加两个白色发射器,同时内嵌算法,可从RGB中推断出白色,并可寻址单个发射器。该面板也可与虚拟摄影棚里其他LED面板保持同步,采用同样的像素映射和同步锁相。

另一种补光方案是在摄影棚上方安装多个LED灯,组成灯光矩阵,每个点位灯光颜色可控,在灯光的强度、颜色、方位、时间等维度还原现场光照,但在实际操作中仍需在部分位置搭配使用专业电影灯。Helios视频处理器是国际LED虚拟摄影棚常用的视频处理器,其研发公司Megapixel VR公司还拥有一个专门工具,可支持可视化呈现不同品牌LED显示屏的色域和色彩空间,并可绘制LED显示屏离轴性能,以便根据摄影机追踪调整输出,进而改善从不同角度拍摄LED显示屏内画面的镜头,也有助于校正特定LED显示屏的颜色。