利用三維軟件制作立體影視

3D電視已成為現在電視的主流，是人們關注的熱門話題，什么是3D電視呢？3D電視是三維立體影像電視的簡稱。由于人的雙眼觀察物體的角度略有差異，因此能夠辨別物體遠近，產生立體的視覺。三維立體影像電視正是利用這個原理，把左右眼所看到的影像分離，從而令用戶無需借助立體眼鏡即可裸眼體驗立體感覺。

3D影視制作

運用三維軟件制作立體電視有其獨特的優勢，如三維場景本身就具有立體特性，與立體成像相關的各種參數非常容易在軟件環境中調節等。所以，計算機三維技術應用于影視行業后，很快就出現了三維立體電影，如大家俗稱的3D電影、4D電影。那么，怎樣運用三維軟件來制作立體影視？制作過程中要注意哪些問題？

三維立體影視的制作原理

利用三維軟件制作立體影視，需分別考慮兩個環節，即三維環節和放映環節。在三維軟件中，為了模擬雙眼的立體成像原理，必須用兩個攝影機同時渲染場景（圖1），這兩個攝影機的相對位置，應盡量與人的兩眼的相對位置一致，它們的間距稱為鏡距（camWide）。通常，我們將其中一個攝影機命名為LCam，它位于相當于人左眼的位置上，物體A經它渲染后，所形成的像素位于其渲染平面的Al處；另一個攝影機命名為RCam，它位于相當于人右眼的位置上，物體A經它渲染后，所形成的像素位于其渲染平面的Ar處。

從圖中可以明顯看到，由于兩攝影機的位置不同，它們分別渲染的場景會有少許差別。有些人認為這兩幅畫面僅僅是“錯位”了，因而認為將任何一幅畫面經錯位處理后就能形成立體畫面。實際上并非如此簡單，經Lcam和Rcam所渲染的圖像，雖然看起來差異不大，但它們卻包含著不同的透視信息，這才是形成立體視覺的關鍵元素。

在放映環境中（圖2），當把兩攝影機所渲染的畫面同步投放到同一屏幕上時，必須采取適當的畫面分離技術，使觀眾的左眼只能看到Lcam渲染的畫面，而右眼只能看到Rcam渲染的畫面。常用的畫面分離方式有“偏振光式”和“液晶光閥式”，兩種方式都需要配戴眼鏡來協助分離畫面。如用裸眼會看到畫面呈雙影，沒有立體效果。

在播放環境中，用兩放映機分別將兩渲染面投放到同一屏幕上，像素Al和Ar出現在圖2中屏幕的不同位置，通過畫面分離技術，Al只能被觀眾的左眼看見，Ar只能被右眼看見，兩眼視線交叉于A`。觀眾感知的A已不在屏幕上（即已“出屏”），形成了一個有距離信息的立體像A`。這樣，三維場景中的物體A，就立體地還原在觀眾眼前。這就是三維立體影視的制作原理。

如何準確地控制“出屏”的距離

在實際應用中，經常會出現一些困惑：在三維場景中，即使物體A已經離渲染鏡頭很近了（如已經小于30cm了），但實際放映時，仍覺得想A`“出屏”不夠，沒有“觸手可得”的效果。相反的情況也時有發生，即觀眾覺得像A`太近，導致脹眼和無法聚焦。

所以，如何在制作環節中控制最終的“出屏”效果就顯得非常必要。在三維立體電影的制作中，我們經常追求“觸手可及”的效果，這個距離約為30cm—50cm。我們對比三維環節和放映環節（圖3），當屏幕對觀眾眼睛的張角β與在三維軟件中鏡頭的水平張角α相等，且渲染鏡頭的鏡距camWide與觀眾兩眼的距離eyeWide相等時，即β=α，且eyeWide=camWide時，則D`=D。也就是說，此時可以通過控制三維軟件中物體A與渲染鏡頭的距離D，在播放時精確地定位A`到觀眾的距離。實現了在三維環境中的“可見”，即實現了播放環境中的“可得”。

可見，放映環境與三維環境的一致，給精確定位A`提供了最好的操作性。在這樣的環境下，三維制作人員在制作階段就能很清楚地預估最終的“出屏”效果。

然而在現實工作中，放映環境和三維環境一致的要求并不能總被滿足。如各影院的屏幕有大有小，觀眾離屏幕的距離有遠有近，觀眾相對于屏幕可居中可偏離等等。各種影院環境對觀眾的影響，最終產生兩個變化：屏幕對觀眾的張角β和屏幕對觀眾的錯切變化。錯切是由于觀眾偏離屏幕中軸產生的圖像變化，其影響并不大，不容易被感知。因此，下面僅討論β的變化對立體效果的影響。

當觀眾離屏幕過遠，或屏幕不夠大時，會導致β<α。這時，從圖4中可以看到，因為屏幕變小，使Al`和Ar`間的距離等比例縮小，成像交叉點A`縮回，使得D`>D，削弱了“出屏”效果，觀眾覺得物體飛不到眼前，沒有“觸手可及”的沖動。

為避免上述情況的發生，可讓觀眾適當靠近屏幕，或增大屏幕尺寸。通常大屏幕的立體效果較小屏幕好，其原因就是大屏幕會產生較大的β角。

此外，還可以增加渲染鏡頭的鏡距（camWide）。從圖5可以看到，在三維環境中增大camWide，使camWide>eyeWide，Al`和Ar`間的距離會變大，成像交叉點A`前移，使得D`

當β>α時，會出現相反的情況，即D`

改善“出屏”效果不足的幾點建議

由于三維制作環節與實際播放的時間跨度較大，當在播放環節發現立體效果不好時，實際已很難再回到三維環節重新調整和修改了。因此，有必要找到一種能在三維制作階段就可以準確預估到播放效果的方法。從上面的分析我們可以看到，最好的方法就是實現三維環境與播放環境在尺寸、比例上的一致性。簡單講，就是盡可能保證β=α及eyeWide=camWide，這樣就可在制作時做到“所見即所得”。

在實際案例中，β=α是很難保證的。在三維環境中，由于畫面構圖的需要，α通常被設置在40°-75°之間。而在影院中，β超過50°的機會并不多，所以β<α出現的幾率較大。此時，為彌補物體“出屏”不足的問題，在制作時，增大LCam和RCam的間距（camWide），通常是比較有效的方法。事實上，在絕大多數情況下，增大camWide都能改善場景的立體效果，而不會改變β和α的大小關系，因此應是首選的方法。

此外，如物體的體積足夠小，可將物體盡量靠近渲染鏡頭以減小D，最近距離可突破20cm。這樣，即使播放環境的β<α，也可以保證D`在30cm-50cm之間，有很好的“觸手可及”的效果。然而物體一般都具有一定的體積，靠近的程度也會有限，還得依靠增大camWide來彌補立體效果的不足。

綜上所述，保持三維環境和放映環境的一致是最佳的選擇。考慮到有些放映環境可能會削弱立體效果，可適當增大鏡距（camWide），使camWide>eyeWide。如讓camWide在7cm-12cm之間。其次，考慮將物體移近攝影機（減小D），使成像點D`恢復到30cm-50cm的最佳區間。

在立體電影的大規模團隊制作過程中，渲染鏡頭最好由專人制作。增加幾個反映放映環境的屬性（如屏幕大小、觀眾離屏幕的距離、觀眾的瞳距等），用表達式的方式給出現場數據與渲染鏡頭相應屬性間的函數關系。這樣不僅能做到統一控制，還能做到調整簡便，保證每組畫面的立體效果。