浅谈数字技术对于舞台布景设计与制作的帮助
【摘 要】数字技术作为当今主流的设计手段在各行各业发挥着不可忽视的重要作用，其涉及的领域包括建筑、游戏、电影、空间设计等等。舞台设计作为一门研究空间的学科在许多方面也免不了会运用到数字技术。与传统的模型制作相比，数字技术有着速度快、精确度高、效果逼真等许多不可枚举的优势。同时随着数字技术的融入，舞台设计又可以与许多其他相关连的学科有着更好地结合与发挥。本文主要以四年来对舞台设计的理解与亲身经历为主要出发点，站在一个舞台设计师的角度，以3D技术为重点，详细说明其给本学科带来的改变和发展并阐述其重要性。
【关键词】3D技术;舞台设计;结合;改变;重要性
中图分类号：J814 文献标志码：A? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1007-0125（2020）01-0091-04
一、3D技术简述
（一）何为3D建模
3D建模通俗来讲就是通过三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型。现今比较常见的3D建模软件有3DSMAX、MAYA、ZBRUSH、BODYPAINT3D等，虽然制作3D模型的软件多种多样，但其根本制作原理是一样的，简而言之就是对多边形网格的编辑，在三维空间设计中，无论构造多么复杂的模型都是由大量的多边形面组成的，就像绘画中无论多复杂的形体都是不同的几何体组成一样（如图1）。通过对多边形点、线、面的编辑3D软件可以制作出几乎任何你想要的结构。
（二）不同行业对3D技术的运用
随着数字技术的崛起，各行各业都得到了跨越性的发展。其中比较典型的有建筑业。早期在电脑技术还不发达的时期，建筑设计的工作可说是十分繁琐和辛苦，基本上每一个建筑成型之前都需要大量的考察、计算和图纸的支持，而且还有可能会与现实工程出现较大的偏差，更主要的是二维图纸的表达对有些人而言不够直观，通常都要再加以模型辅助说明。而今通过3D建模，可以很轻松的体现设计者的构思和建筑的真实外貌，且通过软件之间的相互配合，模型和图纸可以同时编辑大大减少了工作量（如图2）。
同样具有代表性的產业就属游戏制作业了，如今游戏制作以逼真的人物造型、游戏场景和绚丽的角色动作为目标发展，因此3D技术是不可或缺的。原有的二维平面游戏画面使得玩家只能以旁观者的身份来进行游戏操作，而现在的3D游戏更趋向于使玩家拥有生临其境的感官体验，给人带来早期二维游戏所无法相比的视觉冲击。
还有一个不得不提及的领域就是影视，当影视技术发展到一定高度时，人们便开始从一个全新的角度去开拓这一领域，近几年创票房新高的电影《阿凡达》就是3D技术对影视界影响的最好证明。这部作品以其以假乱真的3D人物场景成功抓住了人们的眼球并给影视界带来巨大冲击，通过maya 3dsmax等特效软件实现现实拍摄中无法达到的效果，更重要的是有了数字技术的帮助可以大大降低成本。就影片《阿凡达》而言，故事发生在潘多拉星球，这是人们虚构出来的场景，要实际做出这个场景必定要大大提高成本，效果还不一定好，数字技术在这时候就发挥了它独特的功能。
其实3D技术还对其他许许多多不同的产业产生了深远的影响，舞台设计作为研究空间分布的一门学科，也受到了数字技术的影响。
二、3D技术是设计师传达设计理念的有效媒介
（一）3D效果图相比传统手绘效果图的优势
3D技术之所以被广泛使用于各行各业，其主要原因在于其逼真的视觉效果。无论哪一个行业只要是属于设计领域的，几乎全部都是在和视觉效果打交道，而3D建模正好能完美体现设计师心中所想表达的理念。它不但拉近了理想与现实的距离，而且还拓展了设计者的创作思路。
1.传统手绘效果图
效果图作为创作过程中不可或缺的一个环节，在实际操作中有着重要的地位，然而传统的舞台设计在效果图的表达上存在着不可避免的瑕疵。虽然手绘的效果图在艺术表现力上有着独有的感染力，但绘画的随意性和不同设计者自身的笔法风格也都造成了效果图与真实场景之间存在着或多或少的偏差，而且就以空间设计为主的舞台设计而言，有些场景的透视、比例等是很难单靠手绘就表达的清楚的。最主要的是就创作流程而言，传统手绘效果图存在着无法避免的缺点。在传统创作过程中因其先于模型制作，效果图绘制中无法预知实际制作中将会面临的问题，所以导致效果图与模型制作过程相对孤立无法体现真实场景的面貌。
经过四年来对于舞台设计的学习，经常会碰到因为效果图无法准确体现真实场景的原貌而与其他设计者之间的沟通产生隔阂，随之还会带来很多不必要的反复工作。但是手绘效果图也并不是一味地只有缺点，同样也存在其特有的优点，只要随身带有一支笔和一张纸就能在任何时间地点迅速图解你的想法。
2.三维立体效果图
谈论过手绘效果图的优缺点之后，我们再来反观3D效果图给我们带来的好处。
相比手绘效果图3D效果图最直观的优势就是它的逼真。其实你可以把3D效果图想象成是在剧场中对着布景拍的照片，你可以在任何角度“拍摄”，并且对于一个熟练的3D制作者来讲，绝对可以完全还原剧场的环境，包括大小、比列、材质、灯光等各种因素，可以说和现实所差无几（如图3）。还有一个好处在于其形式为数据格式，这就非常方便储存、发送与修改。试想下，当你创作时遇到差错时，你不必烦恼于自己之前的辛苦瞬间付之东流，而是可以在经过细微的调整之后就继续创作。
还有一点就是电脑制作效果图是和模型制作相同步的，效果图的制作其实本身就是模型的塑造。与传统创作流程不同，3D创作过程中效果图是伴随着模型塑造过程时刻变化的，这样可以大幅缩减创作时间，还可以记录下不同阶段的制作过程。同时就像前面提到的，通过3D技术绘制效果图更像是在拍照片。这给一些绘画有障碍的人提供了便利，将这门学科普及化了。
（二）3D技术相比传统模型制作的优势
3D建模相对传统模型制作而言在速度、细节雕刻、视觉观察角度上都有着很多优势，而且就制作难度来说传统模型制作需要精炼的技术，但3D建模只要懂得建模的原理就可以制作出各种形象，不必烦恼于工具、材料等多方面的限制。
1.模型更为精确
站在一个舞台设计师的角度，模型大小比例是最基础的出发点，同时我们接触舞台设计这门学科也是先从尺寸比列学起的，模型表达做的是否精确将直接影响后期的工作流程。在此方面，3D建模达到了传统手工模型制作无法到达的精确性，这不仅仅涉及到尺寸比例方面，在场景的材质纹理方面3D建模更有其独有的优势。
（1）建筑结构的尺寸比例准确
首先，我们讲述下传统模型的制作方法。传统模型制作主要是依靠比例尺来测量尺寸的，无论你测量的多么精确都会产生一定的误差，因为舞台模型一般都是按照实际尺寸的1：40或1：30等比列来制作的，因此一般需要我们制作的模型都会非常的小，有些小到如桌椅板凳、瓶瓶罐罐之类的小道具制作起来更是难上加难，根本无法测量比例，制作者也只能依照大概的尺寸来制作，还有可能根本无法制作。这样就会产生不可避免的误差。
其次，由于模型制作材料的限制，有些需要雕刻剪切的东西很难塑造，例如三年级制作实习大戏《小井胡同》的模型期间就不断碰到类似的问题，因为当时全以实景来表现的需要，模型制作就变得非常重要，需要表现出所有细节包括瓦片、盆栽、小的石桌石凳甚至连一块砖一个水龙头都需要制作（如图4）。碰到类似这种尤其以实景为主的场景制作，传统的模型制作手段就显得非常的无力而失真。又有像毕业大戏《吉屋出租》这样以抽象的钢结构为主的场景，也同样碰到了尺寸是否精确带来的问题，当时就观察完成的模型而言场景的位置比例等都不存在问题，但一旦实际搬上舞台就出现了场景整个向右偏，同时还比较靠前等问题。会有这种问题的原因是当初模型制作时不经意间这里长一点，那里短一点肉眼又很难辨别，加在一起就出现了大的误差。而且这些误差会牵连到很多别的问题，拿灯光设计为例，灯光设计因为要拍摄模型的顶视图、正视图作为布光的参考，一旦模型出错，那么灯光也会跟着出错。并且一旦搬上了舞台想修改就会更难，因为受到演员、灯光等多方面因素的牵制，有些东西错也只能错了，所以我们需要尽量能在前期避免这些问题。3D建模在避免这一类问题上非常擅长。由于是在虚拟的3D空间中制作模型，制作者可以任意的放大缩小画面，同时因为其数字化的性质，制作者可以输入与实际尺寸一样的数据加以塑造。传统制作中无法雕刻的小细节也可以放大后编辑，大大降低了制作难度同时提高了模型的精确性。另外由于制作材料带来的局限也不复存在，制作者不必担心材料过硬或易碎等本身问题自由的塑造出想要的造型，甚至制造高楼大厦也完全没有问题。3D建模之所以能够达到这么高精确度的另一个原因在于它能和其他软件相结合使用，例如同是舞台设计中常用的软件AUTOCAD，AUTOCAD虽然是一款致力于图纸绘制的2D平面软件看似和3D建模无关，其实不然，3D建模同样可以通过二维的图纸通过“挤出”命令将其立体化，这样在比例上就做到了与实际一致，精确度做到分毫无差（如图5）。
（2）材质纹理更加真实
3D建模精确性还体现在材质上，这方面可以说是传统模型制作遥不可及的。
傳统的舞台模型制作过程中，材质主要是通过手工绘画画出来的。由于模型制作的需要，有些模型根本没有办法用和实际对象一致的材质来塑造，这样也就很难表现其纹理质地。而且大部分模型因为其结构复杂，需要用好几种不同材料拼接完成，这样传统模型制作的不便随着制作过程的深入就会一一显现。好比模型需要制作铁质的大门，而我们制作时是不可能用铁这种难以切割的材料的，唯有当做完之后通过喷漆和绘画来模拟其反光效果，但是要做到表面凹凸不平带有铁锈这样的肌理就会非常麻烦，如果没有高超的绘画功底做出来就会很假。这就导致了模型的失真，材质无法真实体现。
3D建模同样可以解决这一问题，3D模型的材质是由贴图形式来完成的，你可以理解为在模型外面贴了张表皮，不同于传统的绘画手段，材质可以被细化到各种你想要的程度。同时你可以在网上寻找或自己制作不同的贴图素材，来满足不同材质的需要，而且这些素材可以适用于今后其他模型的制作，碰到同类材质的物体你不用烦恼于从新编辑，只需把以前储存好的素材拿出来“贴”上去就可以了。如果是一个长期从事3D的工作者，在这一方面的效率相比传统模式会快不止一点。随着3D技术的发展，现在材质编辑手段更加先进，可以做出立体的贴图，模拟各种凹凸不平的表面，做到了进一步的逼真精确，甚至有些连皮肤上毛孔的纹理都可以逼真地模拟出来（如图6）。
2.视觉更为直观
从舞台设计专业出发，视觉角度一向是创作者考虑的重点，例如是否会挡戏，从侧面看是否会穿帮，布景位置是否偏移等等许多因素。在这一方面3D技术有着特有的优势。
我们撇开两者模型制作精细程度不谈，假设两者在模型制作上是完全一样的，传统的手工模型在视觉观察上也有不及3D建模的地方。那就是没法全方位的去观察模型。因为模型是按比例制作的，我们始终在用“大”眼睛在看“小”东西，导致透视有误，从而无形之中过滤掉了许多东西。同时因为无法准确把握观众的视线位置，产生很多地方漏看。我们一般在完成模型后都是正视模型的，先不谈侧看时是否会穿帮，就正视来说也很难保证是否处在一个正确的高度。
而3D技术可以弥补这一不足之处，通过建立一个真实剧场的模型，包括其中的观众席椅子的排列样式，视线与舞台形成的角度等。可以使你和任何一个座位上的观众的视线“重合”。来模拟自己亲自坐在观众席上观看场景时的视角，这样就可以判断不同方位的视角看到的布景是否会出现问题（如图7）。加上一般观察手工制作的模型时都不太会去注意前后拉升问题，所以经常会忽略视觉差异问题，亲自到剧场观察时会发现，坐在第一排的观众和最后一排的观众在能见角度上差距甚大，有时前几排的观众可以看到侧幕里面，尤其是在写实主义戏剧布景中出现这一问题是很致命的，但这一点看模型是基本看不出来的。利用3D的拉近、推远等功能可以很全面的留意场景的变化，尽可能的避免视线的盲点。
三、数字技术在不同领域的结合
数字技术在多领域的结合方面也有着突出的优势，例如我们比较关心的灯光效果、舞台换景时的动态模拟等方面在3D建模中都可以一一得到解决。
（一）数字技术与灯光的结合
我们先从3D与灯光效果的结合来谈一下数字技术的优越性。
虽说舞台设计和灯光设计是两个不同的专业，但舞台设计不能离开灯光效果而孤立存在。在此先简单说明一下舞台灯光的作用。
舞台灯光与舞台设计的关系不是人们想象中的消极被动的隶属关系，它对舞美设计中的其他各部分，如布景设计、道具设计、效果设计等起到衬托、美化乃至决定作用，有时某些特有的场景效果只有灯光才能完成，类似立体投影、激光、频闪之类的特效单靠舞台布景无法做到。大卫·贝拉斯科也曾说过：“舞台灯光这对于戏剧犹如同音乐之对于一首抒情歌曲，在进入一出戏的演出要素中，再也没有什么会比灯光作品都是必不可少的。”由此可见舞台设计离不开灯光。
可惜平时在完成模型时我们都不曾注意过与灯光结合的重要性，这有人为的原因同时也有着客观物质局限的因素在里面。由于舞台灯光的配置实在是过于复杂，有时一出戏需要的灯具达到上百之多更不要说有些灯具还是如电脑灯、激光灯之类的比较特殊的灯具，在传统的手工模型上根本不可能做到对其效果的模拟，就连简单的一个色光，一个投影都会使制作者无从下手，那么想要模拟剧场中上百盏灯的效果简直是天方夜谭。另一方面由于缺乏灯光应该如何渲染舞台场景的手段。结果这两种原因就导致现在手工模型其实只不过是提供一个场景的大体轮廓而已，没有灯光支持从而使得参考值大打折扣。这时候我们就需要借助数字的帮助。
现有的3D建模软件中一般都会提供比较全面的灯光效果模拟功能，制作者可以通过随意变换灯的位置实现对面光、顶光、逆光、侧光、流动等不同光位的模拟。还可以在软件中找到不同种类的灯例如目标聚光灯、自由聚光灯、目标平行灯、自由平行灯、泛光灯、天光、mr区域聚光灯等等来做出想要的效果。同时对灯的角度和投射范围进行编辑的话，还可以精确得控制光照区域，其次投影效果也可以完美体现（如图8）。有了这些便利的工具之后再模型上对灯光的模拟就不在是问题。而且这也有助于与其他部门之间的沟通，一些实际完成的布景之所以会被导演抱怨与前期手工模型看上去差别很大有很大原因就在于没有灯光的配合，现在配合3D软件我们可以尽早的预判将来会遇到的问题，提高工作效率。
（二）数字技术与动画的结合
说完了与灯光的结合，我们再来看看另一个苦恼的问题。
舞台换景一直是设计师很头疼的一个问题，然而绝大多数戏剧都不可能一景用到底。就以话剧为例，话剧因其要在二、三小时内完成演出的限制，常常在时间和空间上有着巨大的跨度。为了配合时间、地点、情节的要求场景经常需要切换，有些变化大的需要在几秒钟之内从室内景切换成室外景。而如何换景就成为了事先必须考虑的事情之一。
传统模型在换景的模拟上可以说做的非常粗糙，一般都是由设计师用手比划来演示，有些则是手动的大体移动一下位置。之间的过程如怎么移动、沿什么路径撤离、撤到什么地方都被一笔带过。有时候在模型上演示没有问题但到了舞台上就会出现顺序混乱、布景碰擦、存在穿帮等诸多问题。为什么会有这样那样的问题，其实原因很简单。在模型上演示的时候，要移动什么，要撤走什么，要搬上来什么全部都是手来挪的，很多时候都是直接拿起一整个模型直接放到想要的位置上，有些更为复杂的景则是直接“拆掉”再“重组”，根本不考虑它是怎么上来的这一问题。所以到了真实舞台上这些问题就开始出现了。有些经验老道的设计师能事先周全的考虑好，而大部分都只能笼统的比划一下。这种问题在我四年来的学习中也时有发生。
为了应对这一问题，我们可以利用3D中的动画功能来事先模拟一下真实环境中换景的步骤，这也有助于設计师以外的工作者更为直观的了解具体的舞台上的操作细节。3D动画的原理是以帧为计量单位的场景渲染。“帧”就是影像动画中最小单位的单幅影像画面，相当于胶片上的每一格镜头。 一帧就是一副静止的画面，连续的帧也就是连续的画面也就形成了动画。 我们通常说帧数，简单地说，就是图形处理器每秒钟能够刷新的次数。每一帧都是静止的图象，快速连续地显示帧便形成了运动的假象。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数愈多，所显示的动作就会愈流畅。设计师只需安排好物体移动的路径，设置好关键帧就可以模拟换景，其中对不同物体前后时间的设置可以改变物体移动的次序，速度等等。
现今随着科技的发展，拥有大型机械如转台、升降台之类的舞台不在少数，舞台更加趋向多功能化。想要在手模型上演示如此复杂的变换，单靠单单手工模型来演示不免有些缺陷，如果结合3D技术的优势，那么将会对舞台设计专业无论是创作思路还是技术层面都带来更好的发展。
四、数字技术无法取代的东西
了解了数字技术对舞台设计各方面创作的帮助后，我们也必须看清其无法取代的东西——形象思维和审美眼光。
不得不承认数字技术在精确性、效果、效率、多领域结合等许多方面有着远超传统手法的优势。但即使靠一款3D软件你能替代所有传统的手法，人的形象思维和审美眼光却不是一款软件所能代替的。为什么学习舞台设计要求手绘效果图，要亲手制作模型，想必大家也都知道答案。基本功的扎实与否是电脑技术无法取代的。通过手绘效果图来提高我们对造型、色彩和布局的把握，通过手工制作模型来培养我们对空间的认识。绘画艺术对人的审美和创作思路有着很大的主导作用，同样模型制作对人的空间把握能力与逻辑思维有着很大的影响。可能发达的电脑技术可以帮人实现从前无法实现的目的，但却永远无法取代需要通过实践来累计的经验和基础。纵观古今中外没有一个舞台设计者可以扬言从来不做模型，从来不手绘。传统的设计流程可能的确在某些方面过显老套繁琐，有时跟不上时代的节奏，但也有其不可取代的一面。
五、总结
舞台设计这门学科一向与科技密切挂钩，科技的进步对舞台设计的帮助可以说是飞跃性的。老师曾经对我说过：“如今的舞台，只要你想得到，就一定能做得到。”为了应对越来越高难度的舞台需求，仅凭传统的手段可能无法满足，因此对于新技术的掌握就变得尤为重要。数字技术的引入使得舞台数字化成为了可能，带给了我们更大的便捷和更多思路。本文论述的目的并非舍弃传统理念，而是更倾向于两者的相辅相成。虽然数字技术可能会成为将来的主要发展趋势，但是传统制作流程也有着它永远不会被取代的一面，扬弃才是当前我们应该选择的道路，接受现代同时秉承传统才能找到正确的方向。
参考文献：
[1]贝拉斯库.西方名导演论导演与表演·穿过舞台门的剧院[M].北京：中国戏剧出版社，2010.61.
作者简介：蒋志凌，上海戏剧学院舞美系专业教师，上海戏剧学院灯光设计MFA，上海高水平地方高校《舞台美术科艺融合一流人才培养创新团队》项目组成员。主要舞美设计作品：沪剧《赵一曼》、评剧《安娥》、京剧《浴火黎明》、京剧《狼牙山》、沪剧《一号机密》、上党梆子《太行娘亲》等，曾多次获省市级舞美设计奖项、国家精品工程剧目奖、文华大奖提名剧目等。
