拉斯维加斯LED“网红球”和Big Sky摄影机

影视制作

一个令你大开眼界的娱乐会场——及格式——在拉斯维加斯揭幕。

——杰伊·霍尔本 Jay Holben

本文中图源来自Sphere Entertainment Co.等。

在今天的影视制作技术中,真正具有突破性的技术很少,但位于美国拉斯维加斯巨型球会场(Sphere)绝对算一个。

初看这个沉浸式娱乐场馆会让人想起现代版的迪士尼著名的Circle-Vision 360°摄影机,但事实上,制作这座场馆的每个阶段都需要专门针对用途进行定制化设计。要让它发挥作用,不仅需要出色的音频系统,还需要一套全新的捕捉平台。该平台是由传感器、一对近乎不可能的镜头以及一系列其他新技术搭建起来的。

迪士尼的Circle-Vision 360°摄影机配置
图源:wikipedia
一张横截面图展示了拉斯维加斯巨型球会场的内部

技术规格

Sphere的拍摄主管,DP安德鲁·肖坎

Sphere宽516英尺(约157米),高366英尺(约111米),呈球形穹顶状,配有世界上分辨率最高的屏幕——一块160,000平方英尺(约1.4万平方米)的环绕式LED屏,可为17600位观众提供全景式视角(如果包括站位区,则可容纳2万名观众)。该曲面屏是像素间距9毫米、声透明的LED面板,亮度达500尼特,可提供HDR体验。观众坐在距离屏幕160英尺至400英尺(约48米-122米)的会场座椅上,屏幕可以提供155°的对角线视场及超140°的垂直视场。屏幕上的图像为16K(16,384 x 16,384),由25个同步4K视频服务器驱动。

定制摄影机

Sphere的拍摄主管,摄影指导(DP)安德鲁·肖坎(Andrew Shulkind)将自己在其它类似技术(包括虚拟现实与增强现实技术)方面的丰富经验带到了Sphere项目中。他指出,这次努力的“起点和终点”都来自Sphere Entertainment Co.的执行董事兼CEO詹姆斯·多兰(James Dolan)为观众提供“变革性体验”的构想。

在评估会场的愿景与大量摄影机测试时,肖坎重新调整了之前的工作方向——之前是重点关注多摄影机阵列,例如11台摄影机Red Monstro 8K阵列,一个9台摄影机延时阵列和节点运动控制系统——现在重点转为一套新的定制的单摄影机、单传感器理念。这套系统被称为Big Sky。

肖坎开始以顾问的身份参与到项目之中。他起初是负责辅助完善这项技术,让它适应影视制作。“我们要确保自己不是在制作我们不会使用的工具,”他说,“我们要能把摄影机架在直升机上,或伸缩摇臂末端,或在赛道上跟拍以100英里/小时(约161千米/小时)的速度狂飙的跑车。我们需要确保这项技术不会限制想要使用它的艺术家的想象力。”

“我们很清楚我们需要单摄影机解决方案,但市场上的所有产品都无法满足我们的需求。”

搭载定制鱼眼镜头的Big Sky摄影机的三视图

“用阵列拍摄通常会用于视效实拍原档和车载拍摄电影电影拍摄,但要用作Sphere的主要(拍摄)系统则比较困难,”肖坎继续说,“它们太重,难于运输;装配难度大;且(在后期)融合(图像)花费不菲,同时在近距离拍摄时它们迫使我们做出过多妥协。我们很清楚我们需要单摄影机解决方案,但市场上的所有产品都无法满足我们的需求。”

唯一的解决方案是搭建有史以来分辨率最高的数字电影摄影机系统。

位于加利福尼亚伯班克的“Big Dome”Sphere设施只有Sphere规模的四分之一,其分辨率是拉斯维加斯会场的全分辨率原型。后者显示的内容仍在开发和测试中。

搭建Big Sky

接下来要介绍的是Red Digital Cinema的前CTO戴南·达席尔瓦(Deanan DaSilva)。他和肖坎是在之前的合作中认识的,最初他被带进Sphere项目是为了辅助创新,并解决众多技术问题。在询问了多家摄影机制造商后,他们均表示对制造此类定制产品不感兴趣,于是达席尔瓦开始设计他自己的解决方案。由此诞生的Big Sky摄影机拥有77.5mm×75.6mm的18K传感器;该系统能够以120fps的帧率捕捉图像,并以60GB/秒的速度传输数据。

“我知道传感器的设计是最重要的,”达席尔瓦表示,“在我们开始设计后,我们就意识到,不仅从未有人设计过这种尺寸的高速传感器,而且之前也从未有人封装过这种传感器。老实说,我们没有预料到会出现这个问题,但由于传感器尺寸和热力问题,所有传统或预制的技术都行不通。所有事物都要定制。我们必须深入研究硅封装技术,如何将其全部切割,如何将传感器的接线融合,并用热力原理匹配的陶瓷和金属将其固定。在我们成功制造出传感器后,我们就必须围绕它建立摄影机架构——在新冠疫情期间,由于供应链材料短缺,这成了一个挑战。我们必须想出如何将60GB的数据从摄影机移动到媒介上,这是我们决定暂时将摄影机和录制模块分离的原因。”

该传感器是4.2微米间距,18,024×17,592感光点以拜耳阵列排列。“我们在活跃传感器区域之外的暗感光点总数比4K摄影机的还要多!”达席尔瓦笑说。

“我们的目标是使用这项技术将人们带到他们从未去过的新地方,让他们感觉自己之前仿佛来过这个地方。”

独特的镜头

下一个任务是要制造一对能覆盖这个新的传感器、并与屏幕视场匹配的广角镜头。圆顶屏幕的曲率使得鱼眼镜头自然成了不二选择。然而,这个镜头必须得解决16K像素屏幕所需的超出寻常细节问题。

另一个复杂之处是,身处Sphere球体之内观众的自然视野使得图像最重要的部分需要置于屏幕的下四分之一的位置;这是最舒适的观看角度,不需要观众伸长脖子抬头观看。不过,观众的头顶上方依然有相当多的图像内容,因此,当拍摄一个典型的场景时,摄影机必须保持55°倾斜,这样才能捕捉到填满整个屏幕的视角,而动作的“中心”则通过镜头的靠下部分进行构图。

然而,镜头的实际中心才是所有镜头能提供最佳光学性能的地方。对于鱼眼镜头来说就更是如此,这种镜头边缘拍出的图像通常会被专业人士亲切地成为“半边糊”。

对于Sphere,该团队必须制作一个165°水平视角的鱼眼镜头,其边缘至边缘的性能在100线对下超过60%MTF——这对于任何一个拍摄镜头来说都是一次伟大的成就。最终制作出的镜头有一个餐盘那么大,其外形让人不禁想起Todd-AO Bug Eye镜头或尼克尔6mm镜头,只是这款镜头在视角的最边缘位置拥有极佳的清晰感和对比度再现。并且,即使是在那些特别边缘的位置,镜头拍出的图像中也几乎没有色差。

Todd-AO Bug Eye镜头
图源:Todd-AO
尼康6mm镜头
图源:LENS-DB.COM

“在f/3.5光圈时,这款镜头速度很快,”达席尔瓦指出,“实际上它针对f/4.5进行了优化,这是它实现最优性能的光圈值,但我们允许光圈再打开一些。这款镜头的抛光精密度处在Sphere曲率的亚波长范围内,而我们必须开发一种全新的工艺来精确移动对焦组。我们还必须利用先进的真空蒸镀法来将抗反射涂层附加到这些曲率较大的元件上。”

定制镜头卡口

这个3英寸(约7.6厘米)、接近正方形的传感器也需要一个用于镜头的专用新镜头卡口——幸运的是,该传感器拥有相对较浅的法兰距(这使得镜头设计更容易完成)。第二个150°的鱼眼镜头很快也投入了制作,达席尔瓦开始收集可以适当覆盖传感器的中画幅至大画幅相机镜头。实际上,他在eBay上的疯狂买买买在镜头市场掀起了多次价格上涨。

“戴南会先购买一个镜头,几周过后再去购买另一个复制品,发现它的价格差不多翻了一倍!”肖坎笑称,“他几乎是自己给自己拉高了价格!”

多个镜头卡口适配器被设计出来,用于将现有的镜头与Big Sky镜头结合起来,拍摄Sphere的第一个剧情片项目——《来自地球的明信片》(Postcard from Earth)。该片由达伦·阿伦诺夫斯基(Darren Aronofsky)执导,安德鲁·肖坎担任DP,在全球26个国家拍摄。(马修·利巴提克-Matthew Libatique,ASC还拍摄了影片结尾的8分钟叙述)。

达伦·阿伦诺夫斯基执导的《来自地球的明信片》在Sphere放映
图源:MEG MEYER/SPHERE ENTERTAINMENT

“对于电影来说,4K就已经足够了。但对于Sphere来说,足够好已经不足够了。”

Big Sky摄影机被装载在直升飞机上进行航拍。

沉浸式掌机

跟所有与Big Sky有关的事物一样,即使是构图和掌机也是一次与众不同的体验。目前,现存的监视器中还没有能监看近似Big Sky摄影机拍出的巨大图像的,也没有能展示其广阔视场的屏幕,所以,内部团队制作了一系列回放工具,包括能将摄影机视角“投影”至虚拟Sphere圆顶式屏幕上的定制VR头戴式设备;掌机可以“坐”在会场里的任何位置,准确预测观众将会如何感受镜头。

定制声音

Sphere的沉浸式声音系统(Sphere Immersive Sound system)是与德国公司Holopot合作开发的,包含167,000个扬声器,能直接将声音像激光束一样传输给观众,精确度几乎完全一致。该系统不仅可以向所有座位提供无延迟、无回声的声音,还能通过将声音放在3D空间中的任何位置来打造完全沉浸式的3D音频。

此外,该系统可以用不同语种向会场中的不同位置提供完全不同的音轨。因此,在一小部分座位中,一位观众可以听到法语音轨,而其附近的观众听到的是英语——两种语言都与画面完全同步。

自定义工作流

为了在屏幕上交付16K×16K的图像,Sphere团队正在逐渐淡化前期、拍摄和后期之间的界线。其中包括无压缩录制、外接图像处理、自定义录制媒介以及一些用于管理媒体的优秀解决方案。用于Big Sky摄影机的标准帧率是60fps,且必须要开发新软件来移动素材、检查素材、创建样片和向会场交付图像。

“我们一开始是大约两周要做出‘样片’,”达席尔瓦带有挖苦意味地回忆说,“后来制作样片的时间缩减至一周,再到一天。到达伦拍摄《来自地球的明信片》时,我们已完成对系统的改进,他可在一小时内就能在我们的Big Dome测试会场中看到完全处理好的素材。”

Big Sky 32TB的摄影机卡能以最高60fps的帧率录制17分钟的无压缩素材,这一优秀性能离不开该摄影系统30GB/s的传输速度。该录机还可以用两个摄影机卡以120fps的帧率同时、连续和长时间录制,或用于装载至96TB的传输用摄影机卡。

在素材完成装载后,SphereLab软件就被用来处理样片,做一版粗调(译者注:one-light,指在生成数字样片时将单一的简单调整应用于整个相似的素材集合中)、导出全分辨率EXR,或输出直接映射(雕刻)图像用于Sphere的屏幕。在现场,与Big Sky录机搭配使用的笔记本电脑通常用于装载素材、粗调并生成每日样片。

Exosphere的近120万个LED“灯盘”在Sphere的外部打造出一个巨大的LED屏用于展示视频内容。

未来

目前,Sphere拥有10台Big Sky摄影机,未来还将配备更多摄影机。目前正在制作中的还有更轻便的机身、尺寸更小的镜头和升级款的水下改装镜头以及其他创新。Sphere团队还与美国航空航天局(NASA)以及国际空间站美国国家实验室(ISS National Lab)合作,计划将Big Sky摄影机送入国际空间站。更多位于其他国家的Sphere会场目前也正处在筹备阶段。

“在过去20年左右的时间里,电影摄影技术的进步为我们提供工具,让我们能以超越我们以往交付的所有门槛开展工作,”肖坎表示,“我们用8K摄影机来拍摄,交付4K电影,并且我们正在使用远超于我们实际能显示的布光水平、曝光和色彩保真度。现在,有了Sphere,我们实际上能够最大化地推动这些技术来为逼真的事物服务,而这并不是电影制作的目标。我们的目标是使用这项技术将人们带到他们从未去过的新地方,让他们感觉自己之前仿佛来过这个地方。对于电影来说,4K就已经足够了。但对于Sphere来说,足够好已经不足够了。”

在U2乐队演奏单曲《The Fly》时,“数字代码”笼罩着Sphere内的观众。
图源:Rich Fury

出处:Jay Holben | 美国电影摄影师

翻译:Katja | 盖雅翻译小组

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