三维立体影视制作原理制作过程中注意事项

三维立体影视的制作原理及制作过程中的注意事项[摘要]伴随着广电技术发展及电脑制作手段的丰富，3d电视已成为现在电视的主流，是人们当前谈论的热门话题。那么，什么是3d电视？怎样运用三维软件来制作立体影视？制作过程中又要注意哪些问题呢？

[关键词]三维立体影视出屏

中图分类号：tp334.1 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）16-0216-02

3d电视介绍

3d电视是三维立体影像电视的简称。由于人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉。三维立体影像电视正是利用这个原理，把左右眼所看到的影像分离，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉。

三维立体影视的制作原理

运用三维软件制作立体电视有其独特的优势，如三维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件环境中调节等。所以，计算机三维技术应用于影视行业后，很快就出现了三维立体电影，如大家俗称的3d电影、4d电影。那么，怎样运用三维软件来制作立体影视？制作过程中要注意哪些问题？

利用三维软件制作立体影视，需分别考虑两个环节，即三维环节和放映环节。在三维软件中，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（图1），这两个摄影机的相对位置，

应尽量与人的两眼的相对位置一致，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，所形成的像素位于其渲染平面的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，所形成的像素位于其渲染平面的ar 处。

图1 三维软件中的立体渲染镜头，及物体a的渲染过程

从图中可以明显看到，由于两摄影机的位置不同，它们分别渲染的场景会有少许差别。有些人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信息，这才是形成立体视觉的关键元素。

图2 放映环境中观众的双眼和屏幕，及a`的成像过程

在放映环境中（图2），当把两摄影机所渲染的画面同步投放到同一屏幕上时，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。

在播放环境中，用两放映机分别将两渲染面投放到同一屏幕上，像素al和ar出现在图2中屏幕的不同位置，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已不在屏幕上（即已“出屏”），形成了一个有距离信息的立体像a`。这样，三维场景中的物体a，就立体地还原在观众眼前。这就是三维立体影视的制作原理。

如何准确控制“出屏”的距离

在实际应用中，经常会出现一些困惑：在三维场景中，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，如何在制作环节中控制最终的“出屏”效果就显得非常必要。在三维立体电影的制作中，我们经常追求“触手可及”的效果，这个距离约为30cm—50cm。我们对比三维环节和放映环节（图3），当屏幕对观众眼睛的张角β与在三维软件中镜头的水平张角α相等，且渲染镜头的镜距camwide与观众两眼的距离eyewide相等时，即β=α，且eyewide=camwide时，则d`=d。也就是说，此时可以通过控制三维软件中物体a与渲染镜头的距离d，在播放时精确地定位a`到观众的距离。实现了在三维环境中的“可见”，即实现了播放环境中的“可得”。

图3 在三维环境和放映环境中，当camwide = eyewide，且β=α时，则d=d`，所见即所得。

可见，放映环境与三维环境的一致，给精确定位a`提供了最好的操作性。在这样的环境下，三维制作人员在制作阶段就能很清楚

地预估最终的“出屏”效果。

然而在现实工作中，放映环境和三维环境一致的要求并不能总被满足。如各影院的屏幕有大有小，观众离屏幕的距离有远有近，观众相对于屏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：屏幕对观众的张角β和屏幕对观众的错切变化。错切是由于观众偏离屏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β的变化对立体效果的影响。

当观众离屏幕过远，或屏幕不够大时，会导致βd，削弱了“出屏”效果，观众觉得物体飞不到眼前，没有“触手可及”的冲动。

图4 在三维环境和放映环境中，当βd，削弱了“出屏”效果为避免上述情况的发生，可让观众适当靠近屏幕，或增大屏幕尺寸。通常大屏幕的立体效果较小屏幕好，其原因就是大屏幕会产生较大的β角。

此外，还可以增加渲染镜头的镜距（camwide）。从图5可以看到，在三维环境中增大camwide，使camwide>eyewide，al`和ar`间的距离会变大，成像交叉点a`前移，使得d`α时，会出现相反的情况，即d`eyewide。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`恢复到30cm-50cm的最佳区间。

在立体电影的大规模团队制作过程中，渲染镜头最好由专人制作。增加几个反映放映环境的属性（如屏幕大小、观众离屏幕的距离、观众的瞳距等），用表达式的方式给出现场数据与渲染镜头相

应属性间的函数关系。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。

参考文献

[1] 《3d影视技术》《计算机原理》.