身臨其境視覺逼真 淺談3D立體電影制作
《阿凡達(dá)》采用3D技術(shù)，將電影屏幕變成了一個(gè)通向潘多拉星球的大門。在看3D電影時(shí)，我們不僅能看到上下、左右方向的運(yùn)動(dòng)，還能夠看到離我們而去或者向我們而來的動(dòng)作。3D電影會(huì)有這種效果，是因?yàn)槲覀兛吹降氖澜纾呀?jīng)過大腦處理。因?yàn)閮芍谎劬ξ恢玫膮^(qū)別，每只眼睛看到的圖像都有細(xì)微的不同。大腦會(huì)將這些圖像處理成立體視覺，讓我們能夠分辨出距離感。3D電影原理就是如此———讓兩只眼睛分別接收到不同的圖像，剩下的就讓大腦自動(dòng)完成吧。那3D電影是如何制作出來的呢?下面小編就簡(jiǎn)單為大家介紹一下。
立體影片制作流程揭密
三維立體影片(Stereoscopic 3D)制作流程與傳統(tǒng)平面電影制作不同，大致如下圖所示：
立體影片制作與平面影片制作不同，它在前期制作的時(shí)候必須有立體圖形師(stereographer)創(chuàng)建的深度腳本(depth script)，它與故事板配合以確定后續(xù)的Layout制作并預(yù)覽立體效果。這一步對(duì)與整個(gè)影片的立體效果來說顯得至關(guān)重要。一方面，它幫助決定了每一個(gè)鏡頭的景深度；另一方面，有利于前后鏡頭間的深度銜接，確保觀眾能觀看到舒適的畫面。
按傳統(tǒng)平面影片制作流程走到2D故事板環(huán)節(jié)，則必須使用至少由3個(gè)虛擬攝像機(jī)的camera rig來制作動(dòng)畫Layout。其中位于最中央的攝像機(jī)為觀測(cè)攝像機(jī)，其余的為渲染攝像機(jī)用以渲染出左右眼圖像。
一般使用2個(gè)渲染攝像機(jī)，Maya2009版本內(nèi)置了這樣一套Camera rig。這兩個(gè)攝像機(jī)之間的距離，也就是產(chǎn)生左右兩幅畫面差別的原因，它對(duì)于立體效果有最直接的影響。攝像機(jī)之間的距離值需與深度腳本相適配以產(chǎn)生舒適的立體效果。
立體效果對(duì)個(gè)整個(gè)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)都有著很高的要求：
動(dòng)畫方面需要注意根據(jù)故事情節(jié)和深度腳本密切配合，尤其是出屏效果控制；
流程走到材質(zhì)紋理環(huán)節(jié)，則需要3D紋理來達(dá)到比較令人信服的效果；
特效方面則必須與燈光等配合，在渲染的時(shí)候一定要渲染出令人滿意的體積感；
渲染方面一般需使用光線追蹤算法以得到真實(shí)的光影效果。
如果是三維與實(shí)拍結(jié)合的立體影片，那么最簡(jiǎn)單的辦法是：你可以在現(xiàn)場(chǎng)使用紅藍(lán)眼鏡來預(yù)覽你的立體效果，當(dāng)然，使用立體監(jiān)視器最好。如果是純?nèi)S立體影片你最好輸出視頻文件并使用投影設(shè)備和立體眼鏡來進(jìn)行預(yù)覽。
立體效果制定非常關(guān)鍵。長(zhǎng)期預(yù)覽觀看立體效果會(huì)明顯導(dǎo)致眼睛疲勞，所以制定立體效果最好是在眼睛比較放松的情況下進(jìn)行，這對(duì)于三維與實(shí)拍結(jié)合的立體影片顯得更加重要。#p#page_title#e#
背景知識(shí)
立體圖像是對(duì)現(xiàn)實(shí)的一種模擬。因此，它必須符合人眼雙視角成像原理。
由于人的雙眼所處空間位置的差異(這個(gè)距離一般用國(guó)際平均值6.35厘米)，致使現(xiàn)實(shí)環(huán)境分別在兩眼中形成兩幅有細(xì)微差別的圖像，這兩幅圖像經(jīng)過大腦的識(shí)別處理，人就能感知環(huán)境物與人眼的距離和環(huán)境物的狀態(tài)(包括大小，顏色，材質(zhì)等信息)。如下圖所示：
紅色三角形與綠球相交的區(qū)域?yàn)樽笱劭吹綀D像，而綠色三角形與綠球相交的區(qū)域則為右眼看到圖像。左右眼的圖像同時(shí)被大腦接收，融合，并加以識(shí)別，人就知道綠球與人的距離，綠球的大小，顏色，材質(zhì)等信息，立體圖像就在大腦中形成。當(dāng)然，如果綠球處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么兩眼將不斷的刷新各自看到的圖像，并交給大腦進(jìn)行處理，人也就可以不斷更新對(duì)綠球的感知信息。
由以上的雙視角成像過程，我們可以知道，是同一環(huán)境分別在左右眼形成有細(xì)微差別的圖像，經(jīng)過大腦的識(shí)別處理，使我們感知立體環(huán)境的存在。也就是說，為了模擬雙視角成像，必須首先有左右兩個(gè)相機(jī)去捕獲環(huán)境影像，然后將左影像交給左眼觀看，右影像交給右眼觀看，最后大腦才能進(jìn)行識(shí)別處理形成立體圖像。我們來審視一下這個(gè)模擬的過程。我們無法插手大腦如何識(shí)別處理左右圖像這一環(huán)節(jié)(至少現(xiàn)在能插手的極其有限)。幸運(yùn)的是，我們可以控制如何將左右兩幅圖像交給大腦。這也就是立體圖像的呈現(xiàn)方式。方式多種多樣，常見的有偏振鏡方式(polarized projection)，紅藍(lán)眼鏡方式(red & blue glasses)，主動(dòng)投影方式(LCD Shutter)等。這里，我們對(duì)這些方式不詳細(xì)探討，下面主要討論一下立體圖像內(nèi)容制作方面的技術(shù)問題。#p#page_title#e#
景深感知
人眼對(duì)于環(huán)境深度的感知是從以下幾個(gè)方面感知的：透視關(guān)系，已知對(duì)象的大小，細(xì)節(jié)，遮擋關(guān)系，光影，相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
從上圖，沿著戰(zhàn)壕向遠(yuǎn)方可以看到明顯的透視關(guān)系，它可以暗示給人知道整個(gè)空間的體積大小。
一個(gè)鴿子有多大，我們是見過的，一個(gè)沙袋有多大我們也見過。它們?cè)趫?chǎng)景中的大小比例會(huì)給我們一個(gè)暗示，它們離我們大概有多遠(yuǎn)。
木棍的紋理我們大致知道。近處的木棍的紋理我們看的清楚，遠(yuǎn)處的就看不清楚了，因?yàn)殡x我們很遠(yuǎn)。
扇起翅膀的鴿子擋住了滑翔的鴿子表明了它們之間的前后關(guān)系，也就是告訴我們它們離我們的遠(yuǎn)近信息。
因?yàn)榇髿獾木壒?，我們看近處的物體接受光照射程度比較高，因此它的飽和度總比遠(yuǎn)處的高，同樣也給我們一種深度的暗示。
物體以同樣的速度運(yùn)動(dòng)，我們看到近處的物體總比遠(yuǎn)處的快。
所以，可以理解，在制作立體影片的時(shí)候，適當(dāng)增強(qiáng)以上幾個(gè)方面的深度感知程度是可以給觀眾帶來印象深刻的立體體驗(yàn)的。
在實(shí)際制作的時(shí)候，可以應(yīng)用明顯的和暗藏的多個(gè)透視關(guān)系來增強(qiáng)觀看者對(duì)環(huán)境空間體積的感知。而透視關(guān)系，當(dāng)然是通過豐富的場(chǎng)景層次來表現(xiàn)。例如:
上圖為Blizzard公司游戲Diablo3的預(yù)告片中的一張截圖。最近處的石人和石墻被稍作模糊處理，稍遠(yuǎn)處依山建造的城堡，再遠(yuǎn)處是處于陰影區(qū)的山，更遠(yuǎn)處是有金光照耀的山，最遠(yuǎn)處的山和天幕。5個(gè)明顯的層次，構(gòu)造了明顯的透視關(guān)系。而石墻之后，城堡和陰影區(qū)的山之間還給觀眾暗示了一個(gè)巨大的體積空間的存在。這里值得一提的是，在立體影片里面，一般都會(huì)保持畫面的清晰可見，不會(huì)對(duì)其作模糊處理。模糊處理會(huì)使人感覺景深混亂，一方面削弱了立體感，另一方面，會(huì)引起觀眾不適。這也是我們接下來也探討的立體制作的原則之一。
立體影像制作原則
人眼的雙視角立體成像原理決定了我們進(jìn)行立體制作的時(shí)候必須遵守一定的立體制作原則。在使用三維軟件(如Maya, 3D Max等)進(jìn)行立體制作的時(shí)候，我們通常使用3臺(tái)攝像機(jī)組成的Camera Rig進(jìn)行制作。
首先，我們必須要滿足一個(gè)前提條件：左右圖像之間不能存在垂直的偏差，也就是說同一個(gè)目標(biāo)像素在左右圖像中只能是存在水平方向的偏差。因?yàn)槲覀兊难劬o論什么時(shí)候都是瞄準(zhǔn)單一目標(biāo)，左右圖像才能被大腦識(shí)別處理成像。
有效立體成像區(qū)域(Effective stereo zone, 記為ESZ)
目標(biāo)距離(Target Distance，記為TD)就是你要拍攝的目標(biāo)到你的攝像機(jī)的距離，也就是聚焦點(diǎn)的位置。有效立體成像區(qū)域?yàn)椋?/2的目標(biāo)距離到3/2的目標(biāo)距離之間，即1/2*TD < ESZ < 3/2*TD。不難想象，如果一個(gè)物體(例如你的鼻子)離你的眼鏡非常近，你將需要努力旋轉(zhuǎn)你的眼球，以聚焦到該物體上，也就是通常所說的斗雞眼，這會(huì)引起大腦不適。
攝像機(jī)間距(Effective Camera Distance，記為ECD)
攝像機(jī)間距也就是左右兩個(gè)攝像機(jī)之間的距離。這個(gè)距離，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該等于目標(biāo)距離的1/30，即ECD=1/30*TD。
屏幕前后
屏幕指的是投影平面。攝像機(jī)視角向無限遠(yuǎn)，以目標(biāo)距離為界，如果物體剛好處于目標(biāo)界上，那么它在左右攝像機(jī)圖像中的位置是一樣的，因此不存在視差(parallax)；如果該物體位于目標(biāo)界之前，它擁有負(fù)視差(Negative parallax)，反之，為正視差(Positive parallax)。所有擁有正視差的對(duì)象在投影的時(shí)候?qū)?huì)出現(xiàn)做屏幕里面，而擁有負(fù)視差的則會(huì)出現(xiàn)做屏幕前面。所有處于屏幕里面的對(duì)象都比處于屏幕前面的看起來更舒服，但這并不意味著你不能將對(duì)象擺在屏幕前面。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，長(zhǎng)時(shí)間將對(duì)象擺在屏幕前會(huì)引起觀眾不適，例如頭暈，惡心等癥狀，因此應(yīng)該避免長(zhǎng)時(shí)間將對(duì)象擺在屏幕前面。
觀看時(shí)圖像間距(Max Image Separation，記為：MPS)
觀看時(shí)圖像間距就是在觀看立體效果的時(shí)候，同一對(duì)象在左右投影中的水平距離。這個(gè)距離值的最大有效值等于屏幕到觀眾之間的距離(Viewing Distance，記為VD)的1/30，即MPS = 1/30*VD。
立體制作時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)
避免畫面中觀眾的主要關(guān)注對(duì)象被屏幕的邊框裁切，這樣會(huì)直接破壞立體感，同樣會(huì)引起不適。
為得到逼真的效果，所有的反射折射都應(yīng)該使用光線跟蹤算法計(jì)算；盡量使用真實(shí)的材質(zhì)紋理，避免使用貼圖。
同一鏡頭和前后兩個(gè)鏡頭之間應(yīng)該盡量使用同樣的焦距。否則，將迫使觀眾不斷調(diào)整眼球運(yùn)動(dòng)，容易引起眼睛疲勞和不適。
當(dāng)進(jìn)行立體布局(stereo layout)的時(shí)候，一方面近處場(chǎng)景道具應(yīng)該盡量不要太靠近1/2*TD位置，另一方面遠(yuǎn)處的則應(yīng)該盡量靠近3/2*TD位置。這取決于你想要的場(chǎng)景的景深度。
由于沒有真正完美的視差值，所有依靠主動(dòng)的或被動(dòng)的立體眼鏡泄露的立體顯示，都允許一個(gè)眼睛能看到另一個(gè)眼睛應(yīng)該看的圖像的部分畫面，這種情況稱為串?dāng)_(crosstalk)?？梢姷拇?dāng)_叫隨影(ghosting)，會(huì)削弱立體感。因此，第一，使用能接近你想要的立體感的盡量小的視差值；第二，盡量避免使用高對(duì)比度圖像。
