3d电影原理PDF.pdf

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1、书 山 有 路 1 3D3D 立体电影製作原理立体电影製作原理 D 是英文 Dimension 线度 维 的字头 3D 是指 3D 立体空间 国际上是以 3D 电影来表示立体电影 人的视觉之所以能分辨远近 是靠两隻眼睛的差距 人的两眼分 开约 5 公分 两隻眼睛除了瞄准正前方以外 看任何一样东西 两眼 的角度都不会相同 虽然差距很小 但经视网膜传到大脑裏 脑子就 用这微小的差距 产生远近的深度 从而产生立体感 一隻眼睛虽然 能看到物体 但对物体远近的距离却不易分辨 根据这一原理 如果 把同一景像 用两隻眼睛视角的差距製造出两个影像 然后让两隻眼 睛一边一个 各看到自己一边的影像 透过视网膜就可

2、以使大脑产生 景深的立体感了 各式各样的立体演示技术 也多是运用这一原理 我们称其为 偏光原理 3D 立体电影的製作有多种形式 其中较为广泛采用的是偏光眼 镜法 它以人眼观察景物的方法 利用两台并列安置的电影摄影机 分别代表人的左 右眼 同步拍摄出两条略带水准视差的电影画面 放映时 将两条电影影片分别装入左 右电影放映机 并在放映镜头 前分别装置两个偏振轴互成 90 度的偏振镜 两台放映机需同步运转 同时将画面投放在金属银幕上 形成左像右像双影 当观众戴上特製 的偏光眼镜时 由于左 右两片偏光镜的偏振轴互相垂直 并与放映 镜头前的偏振轴相一致 致使观众的左眼只能看到左像 右眼只能看 到右像 通

3、过双眼彙聚功能将左 右像迭和在视网膜上 由大脑神经 产生 3D 立体立体的视觉效果 展现出一幅幅连贯的立体画面 使观 书 山 有 路 2 众感到景物扑面而来 或进入银幕深凹处 能产生强烈的 身临其 境 感 3D 立体立体电影 即我们常说的 4D 电影 是立体电影和特技 影院结合的产物 随着 3D 立体软体在国内越来越广泛的应用 4D 电 影也得到了飞速的发展 运用 3D 立体软体製作立体电影有其独特的 优势 如 3D 立体场景本身就具有立体特性 与立体成像相关的各种 参数非常容易在软体环境中调节等 本文具体讲解了 3D 立体立体电 影製作的原理及常见问题的解决方法 以后我们还会在具体的製作方

4、面继续探讨 希望广大对立体电影感兴趣的朋友不要错过 4D 电影是立体电影和特技影院结合的产物 除了立体的视觉画面 外 放映现场还能模拟闪电 烟雾 雪花 气味等自然现象 观众的 座椅还能产生下坠 震动 喷风 喷水 扫腿等动作 这些现场特技 效果和立体画面与剧情紧密结合 在视觉和身体体验上给观众带来全 新的娱乐效果 犹如身临其境 紧张刺激 4D 影院最早出现在美国 如着名的蜘蛛人 飞跃加州 T2 等项目 都广泛采用了 4D 电影的形式 近年来 随着 3D 立体软体广泛运用于 立体电影的製作 4D 电影在国内也得到了飞速的发展 画面效果和 现场特技的製作水准都有了长足的进步 先后在深圳 北京 上海

5、大连 成都等地出现了几十家 4D 影院 这些影院大都出现在各种主 题公园 乐园 科普场所中 深受观众和遊客的喜爱 运用 3D 立体软体製作立体电影有其独特的优势 如 3D 立体场景 书 山 有 路 3 本身就具有立体特性 与立体成像相关的各种参数非常容易在软体环 境中调节等 所以 电脑 3D 立体技术应用于影视行业后 很快就出 现了 3D 立体立体电影 如大家俗称的 3D 电影 4D 电影 美国狄斯 奈乐园中的蜘蛛侠 SpiderMan 更是解决了 3D 立体立体跟踪渲 染 技术 使画面中的立体场景能够根据遊客的运动轨迹自动地转换 透视关係 能够适时地保持虚景 3D 立体画面 和实景 现场佈景

6、 一致和连续的透视关係 大大提高了画面的真实感 那么 怎样运用 3D 立体软体来製作立体电影 製作过程中要注意哪些问题 本文将 通过对 3D 立体立体电影的製作原理的详细分析 探讨一些常见问题 的解决方法 人眼的立体成像原理 在现实生活中 人们通过眼睛观察的周围环境之所以是立体的 是因为人的两隻眼睛所处的空间位置不同 可以从两个不同的视角同 时获得两幅不同的场景图 像 人的大脑对这两幅图像进行处理后 不仅能分辨出所观察物 体的颜色 质感等光学资讯 还能根据两幅图像的差异判断出物体与 双眼的距离等空间资讯 这样一幅立体的画面就呈现在脑海中 书 山 有 路 4 图 1 人眼的立体成像原理 利用 3

7、D 立体软体形成立体图像 利用 3D 立体软体製作立体电影 需分别考虑两个环节 即 3D 立体环节和放映环节 在 3D 立体软体中 图 2a 为了模拟双眼的立体成像原理 必 须用两个摄影机同时渲染场景 这两个摄影机的相对位置 应儘量与 人的两眼的相对位置一致 书 山 有 路 5 它们的间距称为镜距 camWide 通常 我们将其中一个摄影 机命名为 LCam 它位于相当于人左眼的位置上 物体 A 经它渲染后 所形成的图元位于其渲染平面的 Al 处 另一个摄影机命名为 RCam 它位于相当于人右眼的位置上 物体 A 经它渲染后 所形成的图元位 于其渲染平面的 Ar 处 从图中可以明显看到 由于两

8、摄影机的位置不同 它们分别渲染 的场景会有少许差别 有些读者认为这两幅画面仅仅是 错位 了 因而认为将任何一幅画面 经错位处理后就能形成立体画面 实际上并非如此简单 经 Lcam 和 Rcam 所渲染的图像 虽然看起来差异不大 但它们却包含着不同 的透视资讯 这才是形成立体视觉的关键元素 书 山 有 路 6 图 2 3D 立体软体中的立体渲染镜头 及物体 A 的渲染过程 书 山 有 路 7 图 3 放映环境中观众的双眼和萤幕 及 A 的成像过程 在放映环境中 图 2b 当把两摄影机所渲染的画面同步投放到同 一萤幕上时 必须采取适当的画面分离技术 使观众的左眼只能看到 Lcam 渲染的画面 而右

9、眼只能看到 Rcam 渲染的画面 常用的画面分 离方式有 偏振光式 和 液晶光阀式 两种方式都需要配戴眼镜 来协助分离画面 如用裸眼会看到画面呈双影 没有立体效果 书 山 有 路 8 在播放环境中 用两放映机分别将两渲染面投放到同一萤幕上 图元 Al 和 Ar 出现在图 2b 中萤幕的不同位置 通过画面分离技术 Al 只能被观众的左眼看见 Ar 只能被右眼看见 两眼视线交叉于 A 观众感知的 A 已不在萤幕上 即已 出屏 形成了一个有距离资 讯的立体像 A 这样 3D 立体场景中的物体 A 就立体地还原在观 众眼前 这就是 3D 立体立体电影的製作原理 如何准确地控制 出屏 的距离 在实际应用

10、中 经常会出现一些困惑 在 3D 立体场景中 即使 物体 A 已经离渲染镜头很近了 如已经小于 30cm 了 但实际放映 时 仍觉得想 A 出屏 不够 没有 触手可得 的效果 相反的 情况也时有发生 即观众觉得像 A 太近 导致胀眼和无法聚焦 所以 如何在製作环节中控制最终的 出屏 效果就显得非常必 要 在 3D 立体立体电影的製作中 我们经常追求 触手可及 的效 果 这个距离约为 30cm 50cm 我们对比 3D 立体环节和放映环节 当萤幕对观众眼睛的张角 与在 3D 立体软体中镜头的水准张角 相等 且渲染镜头的镜距camWide与观众两眼的距离eyeWide相等时 即 且 eyeWide

11、 camWide 时 则 D D 也就是说 此时可以通 过控制 3D 立体软体中物体 A 与渲染镜头的距离 D 在播放时精确地 书 山 有 路 9 定位 A 到观众的距离 实现了在 3D 立体环境中的 可见 即实现 了播放环境中的 可得 图 4 在 3D 立体环境和放映环境中 当 camWide eyeWide 且 时 则 D D 所见即所得 可见 放映环境与 3D 立体环境的一致 给精确定位 A 提供了最 好的操作性 在这样的环境下 3D 立体製作人员在製作阶段就能很 清楚地预估最终的 出屏 效果 然而在现实工作中 放映环境和 3D 立体环境一致的要求并不能 书 山 有 路 10 总被满足

12、如各影院的萤幕有大有小 观众离萤幕的距离有远有近 观众相对于萤幕可居中可偏离等等 各种影院环境对观众的影响 最 终产生两个变化 萤幕对观众的张角 和萤幕对观众的错切变化 错切是由于观众偏离萤幕中轴产生的图像变化 其影响并不大 不容 易被感知 因此 下面仅讨论 的变化对立体效果的影响 当观众离萤幕过远 或萤幕不够大时 会导致 这时 从 图 4 中可以看到 因为萤幕变小 使 Al 和 Ar 间的距离等比例缩小 成像交叉点 A 缩回 使得 D D 削弱了 出屏 效果 观众觉得物体 飞不到眼前 没有 触手可及 的衝动 图 5 书 山 有 路 11 在 3D 立体环境和放映环境中 当 时 则 D D 削

13、弱了 出屏 效果 为避免上述情况的发生 可让观众适当靠近萤幕 或增大萤幕尺 寸 通常大萤幕的立体效果较小萤幕好 其原因就是大萤幕会产生较 大的 角 此外 还可以增加渲染镜头的镜距 camWide 从图 5 可以看 到 在 3D 立体环境中增大 camWide 使 camWideeyeWide Al 和 Ar 间的距离会变大 成像交叉 点 A 前移 使得 D D 增强了 出屏 效果 在 的情况下 增大 camWide 所产生的 A 前移 会适当弥补 过小所产生的回缩 图 5 当 camWide 增大时 则 D D 增强了 出屏 效果 当 时 会出现相反的情况 即 D D 观众可能会觉得聚焦 困难

14、 胀眼 解决的办法是减小 camWide 或减小萤幕 书 山 有 路 12 改善 出屏 效果不足的几点建议 由于 3D 立体製作环节与实际播放的时间跨度较大 当在播放环 节发现立体效果不好时 实际已很难再回到 3D 立体环节重新调整和 修改了 因此 有必要找到一种能在 3D 立体製作阶段就可以准确预 估到播放效果的方法 从上面的分析我们可以看到 最好的方法就是 实现 3D 立体环境与播放环境在尺寸 比例上的一致性 简单讲 就 是尽可能保证 及 eyeWide camWide 这样就可在製作时做到 所见即所得 在实际案例中 是很难保证的 在 3D 立体环境中 由于 画面构图的需要 通常被设置在

15、40 75 之间 而在影院中 超过 50 的机会并不多 所以 出现的几率较大 此时 为弥补 物体 出屏 不足的问题 在製作时 增大 LCam 和 RCam 的间距 camWide 通常是比较有效的方法 事实上 在绝大多数情况下 增大 camWide 都能改善场景的立体效果 而不会改变 和 的大小 关係 因此应是首选的方法 此外 如物体的体积足够小 可将物体儘量靠近渲染镜头以减小 D 最近距离可突破 20cm 这样 即使播放环境的 也可以保证 D 在 30cm 50cm 之间 有很好的 触手可及 的效果 然而物体一般 都具有一定的体积 靠近的程度也会有限 还得依靠增大 camWide 书 山 有

16、 路 13 来弥补立体效果的不足 综上所述 保持 3D 立体环境和放映环境的一致是最佳的选择 考虑到有些放映环境可能会削弱立体效果 可适当增大镜距 camWide 使 camWideeyeWide 如让 camWide 在 7cm 12cm 之间 其次 考虑将物体移近摄影机 减小 D 使成像点 D 恢復到 30cm 50cm 的最佳区间 在立体电影的大规模团队製作过程中 渲染镜头最好由专人製 作 增加几个反映放映环境的属性 如萤幕大小 观众离萤幕的距离 观众的瞳距等 用运算式的方式给出现场资料与渲染镜头相应属性 间的函数关係 这样不仅能做到统一控制 还能做到调整简便 保证 每组画面的立体效果 除上述因素外 画面的许多艺术因素对立体效果也非常重要 例 如物体运动的速度和方向 镜头前各物体的摆放层次 物体出屏的位 置和方向等 这些问题都需要我们在製作中逐步地积累经验