摘要：本文以九转棱镜（北京）科技有限公司推出的中国首支全程虚拟拍摄科幻剧情长片《流浪者号》为研究对象，针对小成本科幻长片“高效拍摄、高质呈现、成本可控”的核心需求，拆解3台hecoos xR/VP服务器为核心的虚拟制片技术架构与落地流程。重点分析MOCO机械臂追踪数据适配、毫秒级实时渲染、内视锥扩展适配、主机游机丝滑切换等关键技术实现细节，梳理科幻场景虚拟拍摄的技术难点与解决方案，总结虚拟制片技术在小成本科幻影视领域的降本增效价值，为同类全程虚拟拍摄科幻影片的技术落地提供可复用的实操参考。
0 引言 随着虚拟制片技术在影视行业的普及，其“后期前置”“虚实融合”的核心优势，正为科幻影视创作提供全新解决方案。九转棱镜推出的《流浪者号》作为中国首支全程由虚拟拍摄技术制作完成的科幻剧情长片，具备100分钟片长、1000+镜头的创作规模，涵盖宇宙、太空舱、圆桌会议等五大复杂科幻场景，对拍摄技术的稳定性、精准度与效率提出极高要求。本次拍摄依托3台hecoos xR/VP服务器搭建虚拟制片技术底座，结合100㎡超大弧形LED屏、MOCO机械臂等设备，实现科幻场景的高效呈现与视觉质感提升，破解小成本科幻长片拍摄周期长、后期工作量大、场景还原难等行业痛点，为科幻影视创作的高效化、轻量化发展提供技术支撑。
一、项目背景与技术需求 1.1 项目场景概况 《流浪者号》作为小成本科幻题材剧情长片，核心创作痛点在于“有限成本下实现高质量科幻视觉呈现”，全程采用虚拟拍摄技术，无需实地搭建科幻场景、无需后期大规模视效合成，拍摄场景涵盖五大类科幻场景：圆桌会议场景、生活区场景、操作台场景、卧室场景、通道场景，其中前三者采用内外双视锥拍摄模式，后两者采用内视锥拍摄模式，通道场景额外叠加UE资产制作的动画元素，需实现现实相机移动与虚拟动画的无缝衔接。
本次拍摄由hecoos xR/VP服务器支撑全链路摄制流，核心目标是通过虚拟制片技术，将传统科幻片数月的拍摄周期大幅压缩，同时提升虚拟场景的真实质感，实现“所见即所得”的创作模式，降低试错成本与后期返工率。
1.2 核心技术需求拆解 结合《流浪者号》全程虚拟拍摄的特性与科幻场景的创作需求，梳理出5项核心技术需求，均需依托hecoos xR/VP服务器实现落地：
MOCO机械臂追踪数据适配：需精准接收MOCO机械臂传输的实时追踪定位数据，实现数据的毫秒级运算与解析，保障虚拟场景与真实拍摄空间的无缝衔接；
多场景内视锥扩展适配：需根据五大不同科幻场景的拍摄需求，灵活实现内视锥扩展的缩放的操作，适配双视锥与单视锥两种拍摄模式，确保虚拟场景视角与相机拍摄视角一致；
主机与游机丝滑切换：拍摄过程中需实现主机与游机的无卡顿切换，配合场景偏移、镜头推拉、视角转换等精细化操作，支持实时画面校验；
高稳定性实时渲染：需保障1000+镜头、长时间连续拍摄的渲染稳定性，输出画面帧率稳定、色彩精准，视觉层次感达标，摆脱传统绿幕“无实物表演”的局限；
虚实动画无缝衔接：通道场景中，需实现UE资产制作的虚拟动画与现实相机物理移动的同步衔接，确保动画与拍摄动作的协调性，提升场景真实感。
二、核心技术架构与硬件部署 2.1 硬件部署方案 本次虚拟拍摄以3台hecoos xR/VP服务器为核心，搭配100㎡超大弧形LED屏、MOCO机械臂、多相机追踪设备、UE渲染引擎等，构建“追踪-运算-渲染-呈现”全链路技术架构，具体设备配置与功能分工如下表所示：
硬件设备
数量
核心功能
与hecoos服务器的协同逻辑
hecoos xR/VP服务器
3台
核心运算、实时渲染、数据解析、设备协同控制
主导全链路摄制流，接收追踪数据、输出渲染画面、控制设备协同
100㎡超大弧形LED屏
1块
呈现虚拟场景画面，构建沉浸式拍摄环境
接收hecoos服务器的渲染输出信号，实现画面实时呈现
MOCO机械臂
1台
实现相机精准运动控制，传输实时追踪定位数据
向hecoos服务器传输追踪数据，接收服务器的运动控制指令
多相机追踪设备
若干
采集相机空间位置、视角参数，辅助追踪校准
补充追踪数据，提升hecoos服务器的坐标匹配精度
UE渲染引擎
1套
制作虚拟场景资产、通道场景动画
与hecoos服务器兼容对接，实现虚拟资产与动画的实时调用
2.2 服务器分工逻辑 3台hecoos xR/VP服务器采用“分布式协同”架构，避免单台服务器负载过高导致的卡顿、宕机问题，确保长时间拍摄的稳定性，具体分工如下：
服务器1（主控节点）：承担全系统协同控制任务，接收MOCO机械臂与多相机追踪设备的实时数据，解析后同步下发指令至另外2台渲染服务器，同时完成主机与游机的切换控制、视锥参数调整；
服务器2（渲染节点1）：专项负责虚拟场景主体渲染，重点处理五大科幻场景的基础画面渲染，保障场景纹理、光影的精准呈现，输出画面帧率稳定在60fps；
服务器3（渲染节点2）：专项负责AR元素、虚拟动画渲染，重点处理通道场景的UE资产动画、镜头特效渲染，同时配合主控节点完成画面合成，确保虚实动画无缝衔接。
三、关键技术实现流程 本次虚拟拍摄技术实现流程分为“前期准备-拍摄执行-后期优化”三个阶段，核心依托hecoos xR/VP服务器的技术能力，实现各环节的高效衔接，具体流程与技术细节如下：
3.1 前期准备：系统联调与参数预设 设备联调与兼容性测试：完成3台hecoos服务器的组网配置，搭建千兆局域网保障数据传输速率；将MOCO机械臂、多相机追踪设备、UE渲染引擎与hecoos服务器进行对接，测试设备兼容性，确保追踪数据传输延迟≤5ms；
虚拟资产导入与优化：将五大科幻场景的UE虚拟资产、通道场景的动画素材导入hecoos系统，对场景模型进行轻量化优化，降低渲染负载，同时预设各场景的光影、色彩参数，适配LED屏呈现效果；
视锥参数与追踪校准：根据五大场景的拍摄需求，预设内视锥扩展参数——圆桌会议、生活区、操作台场景预设内外双视锥参数，卧室、通道场景预设内视锥参数；对MOCO机械臂的追踪精度进行校准，将坐标匹配误差控制在±1mm内；
切换流程预设：预设主机与游机的切换逻辑，优化切换响应速度，确保切换过程无卡顿、无画面断层，同时预设场景偏移、镜头推拉的参数调节范围，适配拍摄操作需求。
3.2 拍摄阶段：核心技术落地执行 MOCO追踪与虚实衔接：MOCO机械臂带动相机按照预设轨迹运动，实时将相机的三维坐标、旋转角度、焦距等追踪数据传输至hecoos主控服务器；主控服务器通过毫秒级运算，将追踪数据同步至渲染服务器，渲染服务器根据数据调整虚拟场景视角，实现虚拟场景与真实拍摄空间的无缝衔接，演员可直接与LED屏上的虚拟场景互动，摆脱“无实物表演”局限；
内视锥扩展适配：拍摄不同场景时，技术团队通过hecoos主控界面，根据场景需求灵活调整内视锥扩展缩放参数——双视锥拍摄模式下，同步启用内外视锥，扩大虚拟场景呈现范围，提升画面层次感；单视锥拍摄模式下，聚焦核心拍摄区域，优化渲染效率；
主机游机切换与实时校验：拍摄过程中，主创团队可通过hecoos系统实现主机与游机的丝滑切换，切换响应速度≤10ms；同时可实时调整场景偏移、镜头推拉、视角转换等参数，即时校验每一个镜头的构图、光影与虚实融合度，实现“所见即所得”，大幅降低试错成本；
虚实动画衔接（通道场景专项）：通道场景拍摄时，hecoos渲染节点2实时调用UE资产制作的虚拟动画，主控服务器根据相机物理移动轨迹，同步调整动画播放节奏与视角，确保虚拟动画与相机移动完美衔接，呈现出自然流畅的场景动态效果；
画面质量管控：hecoos服务器实时监控渲染画面的帧率、色彩参数，自动校准画面色彩偏差，确保输出画面帧率稳定在60fps，色彩精准统一，视觉层次感达标，避免出现卡顿、色彩失真等问题。
3.3 后期优化：轻量化处理与质量校准 依托虚拟制片“后期前置”的核心逻辑，拍摄完成后无需大规模后期视效合成，仅需基于hecoos服务器的输出素材，进行简单的轻量化优化：
画面细节校准：对少量镜头的虚实融合边缘进行微调，消除画面断层感，确保融合更自然；
色彩统一性优化：统一全片镜头的色彩参数，确保不同场景、不同镜头的色彩风格一致；
冗余数据清理：清理拍摄过程中产生的渲染冗余数据，优化素材导出效率，缩短后期制作周期。
四、技术难点与解决方案 结合《流浪者号》全程虚拟拍摄的实践，梳理出4项核心技术难点，均基于hecoos xR/VP服务器的功能特性，给出针对性解决方案，确保技术落地效果，具体如下表所示：
技术难点
具体表现
解决方案（基于hecoos系统）
优化效果
MOCO追踪与渲染同步延迟
追踪数据传输、渲染运算存在延迟，导致虚拟场景视角滞后，画面错位
优化hecoos服务器数据解析算法，采用毫秒级运算处理；搭建千兆局域网，降低数据传输延迟；启用服务器缓存加速功能
整体延迟控制在5ms内，虚实视角完全同步，无错位
不同场景视锥适配繁琐
五大场景需切换双视锥/单视锥模式，参数调整复杂，影响拍摄效率
在hecoos系统中预设各场景视锥参数模板，支持一键切换；优化视锥缩放算法，实现参数快速调整
视锥模式切换≤10ms，参数调整高效便捷，提升拍摄效率30%
主机游机切换卡顿
切换过程中出现画面卡顿、断层，影响镜头连贯性
优化hecoos服务器的设备协同逻辑，预设切换流程；分配独立算力用于切换控制，避免负载冲突
切换过程丝滑无卡顿，无画面断层，镜头连贯性达标
通道场景虚实动画衔接生硬
虚拟动画与相机物理移动不同步，出现动画滞后或超前，影响真实感
通过hecoos服务器建立相机移动与动画播放的同步关联算法，实时调整动画播放节奏；优化UE资产与hecoos的对接效率
虚实动画无缝衔接，同步误差≤3ms，场景真实感显著提升
五、技术落地价值与行业应用 5.1 对《流浪者号》项目的核心价值 降本增效成效显著：将传统科幻片数月的拍摄周期压缩至12天，大幅缩短拍摄工期；通过“后期前置”逻辑，减少后期视效合成工作量与返工率，核心制作成本降低40%以上；
视觉质感大幅提升：依托hecoos服务器的精准渲染与虚实衔接能力，虚拟场景真实质感远超传统后期合成，LED屏沉浸式拍摄环境让演员互动更自然，提升影片视觉冲击力与代入感；
破解小成本创作痛点：实现小成本预算下100分钟科幻长片、1000+镜头的高效创作，打破“科幻片必高成本”的行业认知，为小成本科幻创作提供可行路径。
5.2 行业复用价值与应用场景 本次《流浪者号》的虚拟拍摄技术方案，具备极强的行业复用性，尤其适用于以下场景：
小成本科幻影视创作：可复用“3台服务器+弧形LED屏”的轻量化部署方案、视锥适配流程、降本增效技巧，破解小成本科幻场景还原难、周期长的痛点；
全程虚拟拍摄剧情长片：可复用hecoos服务器的分布式协同架构、MOCO追踪适配、主机游机切换逻辑，保障长时间、多镜头拍摄的稳定性；
科幻短视频、微短剧创作：可复用虚拟场景渲染、虚实动画衔接等技术，提升内容视觉质感，同时提升拍摄效率，适配短视频快节奏创作需求。
此外，该技术方案还验证了虚拟制片技术在科幻影视领域的巨大潜力，推动科幻影视创作从“高成本、长周期”向“高效化、轻量化、高质化”转型，为行业降本增效提供技术参考。
