Оборудование и технологии виртуального продакшена

Система виртуального продакшена «StageCraft», о которой сегодня пойдет речь, была разработана компанией «Industrial Light & Magic» в 2018-2019 году. Состоит из нескольких ключевых компонентов:

Светодиодная стена: Большая стена из высококачественных LED-панелей, окружающая съемочную площадку. Она отображает фотореалистичное виртуальное окружение, служит основным фоном, обеспечивает реалистичное интерактивное освещение актеров и физических объектов на площадке.

Движок рендеринга в реальном времени (Helios/Unreal Engine): Программное обеспечение, генерирующее компьютерную графику для отображения на LED-экранах, обеспечивает высококачественное изображение с минимальной задержкой. Изначально ILM использовала свой движок Helios, а позже перешла на модифицированную версию Unreal Engine.

Система точного отслеживания камеры (трекинг): Комплекс датчиков и камер, которые в реальном времени отслеживают точное положение и движение физической кинокамеры на площадке. Это создает иллюзию глубины и реалистичной перспективы при движении камеры, как если бы съемка велась на реальной натуре.

Система управления виртуальным фоном: Позволяет режиссерам, операторам и супервайзерам вносить изменения в виртуальную среду непосредственно на съемочной площадке.

«XOVP» предлагает различную конфигурацию LED-экранов, которые адаптируются под конкретные проекты.

Стена (12 х 4,5 м / 14 х 4,5 м / 20 х 4,5 м). Используется для съемки интервью, новостей, где не требуется глубоко проработанное окружение.

Дуга (сейчас чаще 36 м х 8 м, диаметр ~ 18 м). Изогнутый экран в виде полусферы, такая форма способствует более грубокому иммерсивному виртуальному погружению, обеспечивая правильную перспективу на съемках. Чаще всего используется для съемок фильмов или клипов.

Шайба. Изогнутый экран дуга + потолочный экран (8 х 4 м / 16 x 4 м). Потолочный экран позволяет создавать реалистичное освещение и отражения, также используется в кино, клипах и рекламе. Однако часто верхний экран может быть заменен обычными источниками света.

Различные конфигурации с подкатными экранами (3 x 3 м/ 5 х 4 м), где в качестве основного может выступать как и экран-дуга, так и обычная стенка. Их можно перемещать по площадке, чтобы имитировать элементы окружения, например, отражения от окон или свет от уличных фонарей.

В зависимости от творческой задачи размер и конфигурация могут быть изменены и адаптированы под определенный проект. К примеру, в фильме «Красный шелк» разработка экранов началась после того, как были обследованы сами декорации вагонов. Оператор-постановщик запросил окружить экранами три вагона, чтобы иметь возможность снимать сцену с разных ракурсов: сверху, снизу, сбоку и по всей длине для определения их точного расположения использовались дальномеры. Заранее с помощью камеры изнутри вагона корректировались границы и размер будущих экранов, чтобы обеспечить оптимальное покрытие. В итоге длина экранов с обеих сторон составила около 60 м.

Еще один интересный сетап экранов был в проекте «Звезды в Сибири», где в какой-то момент было задействовано сразу 4 павильона с тремя экранами:

• 40 x 6 м, площадь 240 м, главный павильон

• 31 х 6 м, площадь 186 см, второй павильон

• 9 х 9 х 9 м, П- образная конфигурация для съемки проездов автобуса

На начальном этапе работы, основываясь на производственной раскадровке, VP-супервайзеры определяют и утверждают размеры экрана и площадь покрытия для общих кадров. Обычно для крупных компаний LED-экраны создаются по индивидуальному заказу, производитель подбирает и настраивает различные ключевые компоненты, такие как: драйверы диодов, декодеры, приемные карты. LED-экран представляет собой модульную конструкцию, состоящую из сегментов обычно размером 50 х 50 см, которые формируют единое полотно. Сегменты крепятся внутри кабинета (основной строительный блок большого экрана) и легко заменяются в случае необходимости. Хотя размер 50 х 50 см является самым распространенным стандартным значением (особенно для арендного и сценического оборудования из-за удобства масштабирования и транспортировки), существуют и многие другие размеры кабинетов для различных стационарных установок.

Ключевой характеристикой экрана является межпиксельное расстояние (pixel pitch), которое для кинопроизводства обычно составляет 2.4–2.6 мм. Меньший шаг пикселя обеспечивает более высокое качество изображения, однако не всегда является оптимальным. В виртуальном продакшене не стремятся к минимальному пиксельному шагу, так как это значительно увеличивает вычислительную нагрузку, такой подход актуален для более маленьких экранов. Расстояние (0,7-2 мм) используется в различных новостных трансляциях, закрытых конференц-залах, музеях, там где расстояние от зрителя до экрана минимальное. А большое межпиксельное расстояние, например, 5 мм и более используется для наружной рекламы. Кроме того, этот параметр влияет на яркость: при съемке с близкого расстояния (менее 2 мм) интенсивность свечения может быть недостаточной.

Хотя в июле 2025 года китайской компании «Absen» все же удалось достичь межпиксельного расстояния 1.8 мм на одном проекте, при том что экран был масштабный: 1700 м². Но производство от этого не пострадало: у экрана была точная цветопередача, высокая частота. Маленькое межпиксельное расстояние позволило снимать кадры с расстояния 2 м.

Часто в виртуальном продакшене можно столкнуться с таким явлением как муар. Муар — нежелательный эффект, который возникает при наложении двух регулярных сеток: сетки пикселей на LED-экране и сетки элементов на матрице камеры. Когда две сетки не совпадают, это приводит к появлению ряби или точек, которые видны только на изображении с камеры. Зачастую данный дефект можно увидеть когда фокус камеры переводится на LED-экран, он появляется на отражающих его объектах. Поэтому съемки со стеклянными и зеркальными поверхностями создают некоторые трудности для специалистов по виртуальному продакшену, например, в таких проектах как «Красный шелк», где множество кадров снято через стекло вагона. Для решения этих задач применяются специальные технологические приемы.

Первый шаг для избавления от этого дефекта: мягкий расфокус фона в кадре, он размывает пиксели экрана, делая их неразличимыми для камеры. И второй – дистанция до объекта. Рекомендуется держать актера не ближе 3-х метров от камеры для средних планов и 4-4.5 для общих планов, это позволяет получить достаточную глубину резкости для объекта, не прибегая к слишком глубокому фокусу, который бы сделал пиксели экрана видимыми. Полный фокус можно давать на экране только тогда когда количество “точек”, т.е. пикселей на экране гораздо больше, чем в самой матрице.

Для выведения на LED-экран контента в хорошем качестве важна высокая частота его обновления, достигающая порядка 7680 Гц, так как это обеспечивает плавную съёмку и отсутствие артефактов в кадре. Экран также должен соответствовать определённым стандартам цветопередачи, чтобы воспроизводить широкий цветовой охват в формате HDR, так как еще один дефект, возникающий на LED-экранах, это бендинг.

Кроме того, форма и конфигурация LED-стены, как, например, её изогнутость, предоставляют оператору камеры большую свободу перемещения без ущерба для качества изображения. Угол изгиба может быть разным: в одном из самых масштабных и известных проектов виртуального продакшена, сериале «Мандалорец», использовалась стена, которая почти полностью огибала съемочную площадку, образуя угол в 270°.

Наконец, для обеспечения стабильной и высокой производительности, LED-стена должна быть оснащена эффективной системой охлаждения, которая обрабатывает каждую зону, предотвращая перегрев и сохраняя однородность изображения.

Для того, чтобы синхронизировать частоту камеры и экрана нужен специальный синхронизатор Genlock. Он выступает в роли «метронома» для всей съёмочной группы, задавая единый ритм: подаёт сигнал, который заставляет матрицу камеры начинать экспонировать кадр в точности в тот момент, когда LED-экран начинает выводить соответствующий кадр.

Сигнал Genlock отправляется с помощью специализированного оборудования и кабелей, а не по беспроводной сети. От генератора кабели идут к каждому устройству, которое должно быть синхронизировано: к видеокамерам, медиасерверам (компьютерам, управляющим контентом на LED-экране), LED-процессорам.

Чаще всего Genlock — единое специализированное устройство, называемое "генератором синхросигнала", состоящее из высокоточного тактового генератора, электронной схемы обработки сигнала, выходов для видео и аудиосинхросигнала, внешних DIP-переключателей для выбора формата, частоты кадров, типа сигнала и разъема питания. Однако бывают случаи, когда функция генератора синхросигнала может быть интегрирована в более широкую модульную инфраструктуру или выполняться специализированными картами внутри мощных медиасерверов, таких как «Disguise», которые широко используется конкретно в мировой киноиндустрии.

Если его использовать некорректно, можно встретиться с браком по съемке: гостингом. При быстром движении объектов в контенте или быстрой анимации в самой локации (например, вид из окна при движении поезда) предметы в на экране могут двоиться, это возникает из-за рассинхронизации между частотой съемки камеры и частотой обновления экрана. Камера может захватывать часть одного кадра, а затем часть следующего кадра на экране, который еще не успел обновиться. Из-за этой временной разницы на записанном видео движущийся объект выглядит смазанным или двоящимся, так как пиксели на экране не успевают проявиться до того как камера захватит новый кадр.