《拉貝日記》視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施

李立 嵇崟

【摘 要】 闡述江蘇大劇院原創(chuàng)歌劇《拉貝日記》的以disguise媒體服務(wù)器為核心的視頻系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)舞臺(tái)視、聲、光的集控，以及在線渲染和實(shí)時(shí)控制。

【關(guān)鍵詞】 舞臺(tái)演出；媒體服務(wù)器；系統(tǒng)集控；三維建模；時(shí)間線編程；在線渲染

文章編號(hào)： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.07.011

江蘇大劇院首部原創(chuàng)歌劇《拉貝日記》獲得2018國際歌劇大獎(jiǎng)（International Opera Awards）原創(chuàng)歌劇入圍，這是該獎(jiǎng)自誕生以來首部入圍的中國歌劇作品。該劇視頻系統(tǒng)由江蘇大劇院舞臺(tái)技術(shù)部設(shè)計(jì)，將舞臺(tái)投影技術(shù)從傳統(tǒng)的二維投影提升到三維投影，并實(shí)現(xiàn)對(duì)舞臺(tái)視、聲、光的集控。該系統(tǒng)采用了以disguise媒體服務(wù)器為核心的系統(tǒng)架構(gòu)，并由2臺(tái)disguise 2x4pro媒體服務(wù)器互為主備，同時(shí)使用了1套Lightware視頻切換矩陣，5臺(tái)HDF-W30 FLEX投影機(jī)等設(shè)備共同完成。特別是disguise媒體服務(wù)器的投影貼圖矯正功能，使設(shè)計(jì)制作的視頻影像能準(zhǔn)確、便捷、直觀的投射到三維介質(zhì)上；disguise媒體服務(wù)器開放的控制協(xié)議完美地完成了視頻、燈光、音響的系統(tǒng)集控，為舞臺(tái)藝術(shù)創(chuàng)作提供了強(qiáng)有力的支撐。

1 《拉貝日記》視頻系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 disguise 基本功能與工作流程

disguise作為一個(gè)綜合性演出創(chuàng)作平臺(tái)，具有演出設(shè)計(jì)、控制、管理等完整的功能，因此，在世界級(jí)音樂會(huì)、劇場(chǎng)演出、燈光藝術(shù)節(jié)等大型活動(dòng)中都有廣泛應(yīng)用。disguise包括Designer視效創(chuàng)作軟件以及 disguise媒體服務(wù)器硬件，可提供演出項(xiàng)目一體化的系統(tǒng)解決方案，包括提案、攝影機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡建立、技術(shù)參數(shù)設(shè)定等從演出概念設(shè)計(jì)到最終演出呈現(xiàn)的不同階段的創(chuàng)作?；谛阅芊€(wěn)定且擁有特殊的實(shí)時(shí)備份系統(tǒng)以及視頻格式轉(zhuǎn)換（VFC）技術(shù)，disguise提供了從創(chuàng)意設(shè)計(jì)到演出輸出的功能完整、性能高效、使用便捷的系統(tǒng)解決方案。

（1）舞臺(tái)的三維模擬建模與預(yù)演

disguise擁有“所見即所得”的即時(shí)反饋式的軟件編輯視窗，根據(jù)大劇院真實(shí)舞臺(tái)比例以及舞美設(shè)計(jì)，在軟件中搭建并配置虛擬舞臺(tái)，計(jì)算投影機(jī)數(shù)量和位置角度，并檢驗(yàn)項(xiàng)目媒體內(nèi)容分辨率、解碼格式、幀率等是否符合要求，為制定視覺呈現(xiàn)解決方案提供依據(jù)。通過實(shí)時(shí)視窗還可以讓參與項(xiàng)目的不同人員以全視點(diǎn)、角度預(yù)演舞臺(tái)效果，也大幅度提升了導(dǎo)演對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果的預(yù)判和執(zhí)行效率。

（2）演出時(shí)間線編程設(shè)計(jì)

disguise有完整功能的時(shí)間軸系統(tǒng)可導(dǎo)入媒體進(jìn)行編排設(shè)計(jì)，在搭建完舞臺(tái)并且校準(zhǔn)好投影機(jī)后，舞臺(tái)效果的呈現(xiàn)與控制將集中體現(xiàn)在時(shí)間軸上。通常是在演出前進(jìn)行離線編程，同時(shí)disguise支持在線編程，即在彩排或演出現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)作編程，演出中的時(shí)間線編程可與MIDI、MSC、Artnet以及OSC進(jìn)行同步且實(shí)時(shí)更新，能高效地管理演出屏幕與布景內(nèi)容。

（3）演出在線的調(diào)整

當(dāng)項(xiàng)目在Designer軟件中設(shè)計(jì)完畢，只需將項(xiàng)目文件拷貝至用于演出的 disguise媒體服務(wù)器中即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻回放以及實(shí)時(shí)舞臺(tái)調(diào)整。

1.2 演出視頻系統(tǒng)的主備架構(gòu)

演出的視頻系統(tǒng)與舞臺(tái)全局系統(tǒng)的配合尤為重要，基于disguise特有的主、備系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，“熱備”功能可實(shí)現(xiàn)備用服務(wù)器對(duì)主服務(wù)器的實(shí)時(shí)同步與主備輸出熱切換，為項(xiàng)目視頻系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出保障，避免使用一臺(tái)媒體服務(wù)器遇到故障時(shí)影響演出的現(xiàn)象發(fā)生。

為了確保《拉貝日記》演出過程中視頻播放的順利進(jìn)行，該視頻系統(tǒng)解決方案的設(shè)計(jì)采用了主、備媒體服務(wù)器加視頻矩陣的主體架構(gòu)，如圖1所示。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，備份服務(wù)器與主服務(wù)器運(yùn)行同樣的項(xiàng)目工程文件，且其時(shí)間碼也與主服務(wù)器同步；備份服務(wù)器的視頻輸出與主服務(wù)器的視頻輸出一同進(jìn)入視頻矩陣，再由視頻矩陣輸出到投影機(jī)。

當(dāng)主服務(wù)器在正常工作時(shí)，備份服務(wù)器處于準(zhǔn)備狀態(tài)，也在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)異常狀態(tài)或死機(jī)情況，備份服務(wù)器只需5 s便可自動(dòng)接替主機(jī)工作，將控制權(quán)轉(zhuǎn)移至備份服務(wù)器，同時(shí)將視頻矩陣的輸入切換為由備份服務(wù)器輸入，正常運(yùn)行主機(jī)所呈現(xiàn)的舞臺(tái)視覺效果，達(dá)到主、備無縫切換，從而保證演出能夠順利進(jìn)行。

具體主、備服務(wù)器的主備設(shè)置如圖2所示。主、備disguise媒體服務(wù)器的設(shè)置需要在相同局域網(wǎng)段中，且運(yùn)行完全相同的項(xiàng)目工程文件。首先，在任意一臺(tái)disguise中運(yùn)行工程文件，在服務(wù)器軟件disguise Designer中的Option[D3State]菜單選擇d3net Manager，設(shè)置該機(jī)為Master（服務(wù)器名稱及產(chǎn)品序列號(hào)），并在Understudies欄設(shè)置用于備份服務(wù)器的自動(dòng)備份時(shí)間和矩陣預(yù)設(shè)序號(hào)，即完成兩臺(tái)2x4pro的主、備設(shè)置。

2 視頻、音頻和燈光的集中控制

disguise不僅作為視頻播放，還擁有前期預(yù)演、集成設(shè)備等完善的功能，對(duì)于設(shè)備的集成控制，容許多種收發(fā)通信協(xié)議，如：UDP、TCP、DMX 512、LTC、MTC、MIDI等，以及多種串口協(xié)議。在該視頻系統(tǒng)中，disguise媒體服務(wù)器通過MIDI協(xié)議與音頻系統(tǒng)連接，通過DMX 512協(xié)議與燈光系統(tǒng)連接，最終由ETC燈光控制臺(tái)完成媒體和燈光的總控。

搭建該系統(tǒng)的控制鏈路，要在設(shè)備管理器中設(shè)置好所運(yùn)用的Lightware DVI視頻切換矩陣，確保矩陣設(shè)備的IP地址與主備服務(wù)器在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。其次，在時(shí)間線上創(chuàng)建一個(gè)新的DVI Matrix控制層，選擇DVI Matrix Command Preset對(duì)DVI矩陣預(yù)設(shè)，并輸入預(yù)設(shè)編號(hào)。

《拉貝日記》的控制系統(tǒng)方案有兩個(gè)思路，第一種方案是將燈光、音頻集成到disguise，統(tǒng)一由disguise一鍵式播控，通過disguise發(fā)送MTC協(xié)議與MIDI時(shí)間碼觸發(fā)舞臺(tái)音效，同時(shí)發(fā)送DMX協(xié)議給燈光控制臺(tái)，觸發(fā)燈光CUE，以實(shí)現(xiàn)影像、燈光、音效的同步控制；第二種方案是將視頻和音頻連接到燈光控制臺(tái)，由燈光控制臺(tái)統(tǒng)一觸發(fā)。

考慮到《拉貝日記》的演員調(diào)度和換景各方面的綜合因素，最終選用第二種方案，由燈光控制臺(tái)做主控。

目前，很多演出的燈光、音頻以及視頻的播放都是由三組人分別進(jìn)行手動(dòng)控制。而在該歌劇演出中，根據(jù)劇本分別編制了相應(yīng)的燈光、音頻、視頻的CUE，并嘗試將三種CUE進(jìn)行統(tǒng)一播控。由于燈光在舞臺(tái)演出中屬于CUE最多的部分，因此，將視頻、音頻的控制交給燈光控制臺(tái)進(jìn)行總控。disguise接收并監(jiān)測(cè)燈光控制臺(tái)發(fā)出的DMX 512通信協(xié)議，對(duì)應(yīng)時(shí)間線編排好素材后，將視頻CUE插入到燈光CUE中，并只有當(dāng)燈光和視頻的CUE相同時(shí)，如燈光CUE P1：5：1與視頻 CUE P1：5：1一致，燈光的變化觸發(fā)視頻同步變化，實(shí)現(xiàn)燈光、音頻、視頻與演員表演的時(shí)刻高度匹配。

由于CUE有不同的類型，因此，對(duì)于CUE的設(shè)計(jì)需要注意信息的一致性。CUE是由三級(jí)數(shù)字組成，第一級(jí)數(shù)字對(duì)應(yīng)演出不同的幕，第二級(jí)數(shù)字用來標(biāo)識(shí)CUE的種類（燈光、音頻、視頻），第三級(jí)則是具體的CUE，這樣僅從CUE的數(shù)字上就能得到一些大概信息。

3 在線渲染及實(shí)時(shí)控制

用于《拉貝日記》演出的舞臺(tái)為鏡框式，使用了2臺(tái)投影機(jī)從舞臺(tái)前方投射，2臺(tái)從舞臺(tái)后方進(jìn)行背投，1臺(tái)在舞臺(tái)頂部用于投射舞臺(tái)道具布景，如圖3所示。

歌劇的排練過程同時(shí)也是創(chuàng)作過程，每次排練有可能產(chǎn)生新的素材或改變。在排練過程中，視頻創(chuàng)作人員與視頻導(dǎo)演一同進(jìn)行創(chuàng)作，對(duì)于視頻呈現(xiàn)的效果，視頻導(dǎo)演會(huì)提出一些修改意見，如顏色和效果等，視頻創(chuàng)作人員可以立即在disguis服務(wù)器中進(jìn)行修改而無需重新渲染視頻；不僅如此，還可以根據(jù)導(dǎo)演的需求做動(dòng)畫幀，做到對(duì)導(dǎo)演的創(chuàng)作想法進(jìn)行快速驗(yàn)證。

3.1 在線編輯及素材管理

在排練中，視頻創(chuàng)作人員需要根據(jù)排演情況創(chuàng)作新內(nèi)容，并對(duì)原有的內(nèi)容進(jìn)行修改替換，disguise提供了靈活的素材管理系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)。在演出排練過程中，視頻創(chuàng)作人員的計(jì)算機(jī)接入視頻系統(tǒng)的局域網(wǎng)中，并將disguise服務(wù)器中的素材文件夾共享，視頻創(chuàng)作人員在渲染視頻時(shí)即可直接渲染到此文件夾中。同時(shí)，disguise服務(wù)器還有文件的版本控制系統(tǒng)，當(dāng)需要替換新的素材時(shí)，只需要把文件名命名為原文件加_vxxx，x為版本號(hào)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將視頻序列器上相應(yīng)的視頻文件替換為最新的版本，而且當(dāng)需要回滾到原來版本時(shí)，只需要在此視頻所在的視頻層中選擇之前的版本即可，這種素材管理功能極大提高了工作效率。

3.2 三維投影校準(zhǔn)

多維立體投影比二維平面投影相對(duì)復(fù)雜，原因在于需要考量視頻內(nèi)容的呈現(xiàn)視角，以及投影機(jī)在立體空間中的投影校準(zhǔn)。在投影校準(zhǔn)前，需要對(duì)鏡框式舞臺(tái)進(jìn)行虛擬建模，并將正確處理過的UV（U-VEEZ，二維紋理坐標(biāo)）的obj格式舞臺(tái)模型導(dǎo)入disguise Designer，模型與實(shí)際舞臺(tái)的匹配度越高，對(duì)投影進(jìn)行校準(zhǔn)越有幫助。同時(shí)，校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度與觀眾實(shí)際觀測(cè)距離關(guān)系密切，需要在劇場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，如圖4所示。

Quick Calibrating Projectors是disguise快速校準(zhǔn)投影機(jī)的方式之一，通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式。進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，首先在disguise Designer中的舞臺(tái)模型內(nèi)按照真實(shí)舞臺(tái)的位置布局還原，在投影屬性設(shè)置中添加需要校準(zhǔn)的模型（相框、紗幕）和具體的投影機(jī)；然后為Manage Points與Line UP Points兩個(gè)選項(xiàng)添加校準(zhǔn)點(diǎn)，并進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)校準(zhǔn)。

3.3 對(duì)投影機(jī)時(shí)間線編程與實(shí)時(shí)控制

在創(chuàng)作過程中，如何設(shè)置兩臺(tái)正面投影是難點(diǎn)之一。由于正面投影在沒有臺(tái)口紗幕的情況下投影會(huì)出現(xiàn)重影，視頻導(dǎo)演想要在某些片段中關(guān)閉其中一個(gè)投影的光閘。Disguise的在線編輯的分層結(jié)構(gòu)解決了這問題，由于disguise除了視頻播放層，還有控制層，并支持目前主流的通信協(xié)議，同時(shí)投影機(jī)也支持遠(yuǎn)程控制，因此，在視頻播放中加入了投影的控制層，根據(jù)視頻導(dǎo)演的創(chuàng)作需要在演出中做到對(duì)投影光閘的自動(dòng)控制，改善了傳統(tǒng)手動(dòng)控制光閘的低效度，為歌劇呈現(xiàn)提供了更靈活的創(chuàng)作空間，如圖5所示。

4 結(jié)語

《拉貝日記》將去拉貝的故鄉(xiāng)德國巡演，考慮到系統(tǒng)的流動(dòng)性及安裝的便捷性，同時(shí)還要保障所需功能的實(shí)現(xiàn)，基于現(xiàn)有視頻系統(tǒng)的方案，提出了光纖傳輸?shù)姆桨福⒃黾恿瞬タ剌o助系統(tǒng)部分，如圖6所示，為演出提供穩(wěn)定的播控方案。

《拉貝日記》視頻系統(tǒng)的成功應(yīng)用，驗(yàn)證了以disguise媒體服務(wù)器為核心，集合分隔預(yù)監(jiān)信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)通信、投影機(jī)外部軟件控制系統(tǒng)的視頻系統(tǒng)集成方案的可實(shí)施性、高效性與穩(wěn)定性。

作者簡(jiǎn)介：

李立，江蘇大劇院舞臺(tái)技術(shù)部多媒體專業(yè)。曾在江蘇衛(wèi)視工作10年，有多年電視包裝與演藝現(xiàn)場(chǎng)視覺設(shè)計(jì)和技術(shù)統(tǒng)籌經(jīng)驗(yàn)，熟悉主流多媒體虛擬渲染引擎在演藝領(lǐng)域的應(yīng)用。曾參與《非誠勿擾》《全能星戰(zhàn)》《江蘇衛(wèi)視2012-2013年跨年演唱會(huì)》《拉貝日記》等大型項(xiàng)目的多媒體技術(shù)保障與統(tǒng)籌，任第四季《最強(qiáng)大腦》視覺導(dǎo)演。

嵇崟，本科，現(xiàn)任職于江蘇大劇院舞臺(tái)技術(shù)部多媒體專業(yè)，能熟練運(yùn)用whatchout、Resolume Arena、d3等多媒體伺服器及軟件，曾擔(dān)任歌劇《木蘭》多媒體統(tǒng)籌，江蘇發(fā)展大會(huì)及其晚會(huì)的多媒體保障。