一种三维技术制作360度超大分辨率立体电影新方法
【技术领域】
[0001]数字电影技术，采用三维动画与后期数字合成技术实现360段超大分辨率无缝无痕环幕立体数字内容制作的新方法。
[0002]数字内容制作技术，利用对现有商用制作技术的开发、创新与自主研发形成可快速应用的特种环幕数字内容的生产。
[0003]
【背景技术】
[0004]普通环幕立体电影的制作通常根据投影机的数量(一般是六台)来设置摄像机的数量，此种制作技术最大的局限在于只能产生视觉成像面是平面的立体图像。采用此种技术制作的立体图像会产生以下问题:(1)观看点有局限:即在某个特定的观看范围内图像的立体感较强，在观看范围之外立体感就大大减弱。因为摄像机的视觉成像面是平面的而人的视觉成像面是弧形的。(2)立体视角有局限:即在某个特定的视角范围内图像的立体感较强，在视角范围之外立体感就大大减弱。其原因同第I点所述。(3)观看时间有局限:即视觉疲劳问题。由于此种技术不符合人的立体视觉成像的生理原理，使得人眼的晶状体在观影时始终无法持续准确聚焦，很容易产生视觉疲劳而无法持续观影。
[0005]普通环幕立体电影的制作受到摄像机视觉成像面的技术局限，必然会使成像面之前的某一范围内的画面无法准确连续聚焦，由此会带来以下问题:
(I)各个成像面产生的图像不连续即画面有拼缝。此种技术制作的图像有裂隙，尤其是左右眼视像差比较大的近处物体。(2)图像立体感的强弱问题。通常在制作立体电影时需要通过调整立体摄像机的模拟瞳距来控制图像立体感的强弱，左右眼视像差越大，图像的立体感越强，但同时图像的裂隙越明显，即导致第(I)点所述的问题越明显。这两个问题互为因果，相互掣肘，严重影响了环幕立体电影的视觉体验。
[0006]
【发明内容】
[0007]本
【发明内容】
为解决普通环幕立体电影所存在的技术局限，提供一种实现360度超大分辨率无痕环幕立体电影的高效制作方法。本发明采用成像面细分技术，根据环幕的直径设置参数，通过参数方程来控制立体摄像机的数量、焦距、瞳距、夹角，使摄像机的视觉成像面无限接近于人的视觉成像面，并通过数学表达式将环幕画面预览、立体视觉调试集成到单一的一套摄像机设置中，从而获得环幕立体电影的高效制作方法和最佳观影效果。采用本发明技术制作的立体环幕电影画面无普通环幕立体电影的拼接痕迹，画面连续、逼真，立体效果强烈且具有特有的视觉穿透效果，使观众获得极大的视觉震撼和沉浸式体验。
[0008]本发明技术方案:
1、如图1所示预设使用12台投影机播放，则M=6，子银幕数量N=M=6，视觉角度值60度*6=360度，设置预览摄像机组=N=6台。可以看出，子银幕即摄像机成像平面和实际环幕弧形成像面之间存在较大的差别，这种差别造成了传统环幕立体电影的观影局限；
2、如图2所示将6条预览图像按顺序拼接成一帧环幕预览图像，预览图像提供制作人员快捷高效的确认环幕立体电影的画面效果和立体视觉效果，并不用于最终影片中；
3、如图3所示:立体摄像机的左右基线聚焦于环幕所在位置，即投影幕直径参数D所定义的位置。同时，参数D决定了立体摄像机的其他参数。绕着环幕中心点位置旋转复制立体摄像机，创建C组立体摄像机就组成了由N*C*2台组成的渲染摄像机组；
4、如图4所示当N=6、C=3时,得到6*3*2=36台渲染摄像机组,其中左、右眼摄像机组各18台，相邻摄像机留有约10%的画面重叠部分。理论上，当C的数值趋向于无穷大时，成像平面无限接近于环幕所在的环形成像平面，即人的生理视觉上的成像平面，因此能够获得最接近于人的视觉体验的立体影像。观察图4可以看出，在实际运用中，当C=3时，考虑画面的重叠部分，已经能够得到非常接近于人的生理视觉上的成像平面了即环幕所在的位置，将渲染后的6*3=18条窄条图像按顺序拼接，经过融合处理后就能够得到无痕连续的环幕电影画面；
5、如图6所示在后期处理软件中，将得到的每一帧的6*3=18个窄条图像按顺序拼接成一帧环幕图像，并使相邻的窄条渲染图像的边缘需重叠的画面做函数衰减处理，最终得到模拟左、右眼各两幅无痕连续完整的环幕图像。
【附图说明】
[0009]图1:预览摄像机组技术示意图图2:预览图像拼接示意图
图3:立体摄像机原理说明图图4:左眼?宣染摄像机组技术TJK意图图5:右眼?宣染摄像机组技术TJK意图图6:渲染窄条拼接示意图
【具体实施方式】
[0010]本发明所涉及的360度超大分辨率无痕环幕立体电影制作技术，基于包含多台图形工作站、渲染集群和三维制作软件组成的三维动画电影制作系统。【具体实施方式】如下:
a、根据投影机的数量M*2设定子银幕的数量N，使N=M，其中M> 6，且满足N*视觉角度值=360度(图1)；
b、根据投影幕的直径定义参数变量D;
C、将三维数据模型导入三维动画电影制作系统；
d、在三维制作软件中设置由N台组成的预览摄像机组，根据N设置由N*C*2台组成的渲染摄像机组。其中参数C定义了组成N的渲染窄条的数量，C >3，数字2表示C是由模拟左、右眼两台摄像机组成的立体摄像机组；
e、通过预览摄像机组得到N条子银幕预览图像，将N条预览图像按顺序拼接成一帧环幕预览图像(图2);
f、根据参数D设置渲染参数，包括设置立体摄像机组C的焦距、瞳距、成像平面夹角，根据瞳距和成像平面夹角建立基线，并使立体摄像机组的基线相交点位于环幕上，通过在三维动画电影制作系统中的数学表达式，一旦制作人员设置完成参数D后，上述立体摄像机组的参数设置工作可由制作系统自动完成。(图3)
g、对于环幕立体电影的每一帧，使用渲染摄像机组对三维场景进行渲染(rendering),得到N*C*2条窄条渲染图像，渲染图像边缘留有重叠部分(图4)，重叠部分一般为渲染参数设置中横向分辨率的10% (纵向无图像拼接问题故无需设置重叠部分)；
h、在后期处理软件中，将得到的每一帧的N*C个窄条图像按顺序拼接成一帧环幕图像，并使相邻的窄条渲染图像的边缘需重叠的画面做函数衰减处理，最终得到模拟左、右眼各两幅无痕连续完整的环幕图像(图6)。
【主权项】
1.一种三维技术制作360度超大分辨率立体电影新方法，其特征在于，此制作方法包括并使用以下步骤: A、根据投影机的数量M*2设定子银幕的数量N，使N=M，其中M> 6，且满足N*视觉角度值=360度； B、根据投影幕的直径定义参数变量D； C、将三维数据模型导入三维动画电影制作系统； D、在三维制作软件中设置由N台组成的预览摄像机组，根据N设置由N*C*2台组成的渲染摄像机组；其中参数C定义了组成N的渲染窄条的数量，C > 3，数字2表示C是由模拟左、右眼两台摄像机组成的立体摄像机组； E、通过预览摄像机组得到N条子银幕预览图像，将N条预览图像按顺序拼接成一帧环幕预览图像； F、根据参数D设置渲染参数，包括设置立体摄像机组C的焦距、瞳距、成像平面夹角，根据瞳距和成像平面夹角建立基线，并使立体摄像机组的基线相交点位于环幕上，通过在三维动画电影制作系统中的数学表达式，一旦制作人员设置完成参数D后，上述立体摄像机组的参数设置工作可由制作系统自动完成； G、对于环幕立体电影的每一帧，使用渲染摄像机组对三维场景进行渲染(rendering)，得到N*C*2条窄条渲染图像，渲染图像边缘留有重叠部分，重叠部分一般为渲染参数设置中横向分辨率的10% (纵向无图像拼接问题故无需设置重叠部分)； H、在后期处理软件中，将得到的每一帧的N*C个窄条图像按顺序拼接成一帧环幕图像，并使相邻的窄条渲染图像的边缘需重叠的画面做函数衰减处理，最终得到模拟左、右眼各两幅无痕连续完整的环幕图像。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于利用权利I所述得到的环幕图像通过环幕立体影院进行播放和预览并利用制作软件和现场设备进行制作与使用过程中的实时交互调整。
【专利摘要】本发明为一种运用三维动画系统实现360度超大分辨率无痕环幕立体电影的制作方法，解决了目前存在的技术局限。采用成像面细分技术，由预览摄像机组和渲染摄像机组组成，预览摄像机组用于影像的预览，渲染摄像机组用于影像的渲染，两组摄像机通过数学参数方程建立连接。制作时根据环幕的直径设置参数变量，根据参数变量来设置和控制渲染摄像机组的数量、焦距、瞳距、夹角，使渲染摄像机组的视觉成像面无限接近于人的视觉成像面，并通过数学表达式将画面预览、立体视觉调试集成到单一的渲染摄像机组中，最终将渲染图像在合成软件中进行融合拼接。采用本发明制作的环幕立体电影画面连续、逼真，立体效果强烈且具有特有的视觉穿透效果。
【IPC分类】G06T17/00, G03B35/00
【公开号】CN105511215
【申请号】CN201410544026
【发明人】庄文华
【申请人】庄文华
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年10月15日