3D立体拍摄跟踪与反求技术

日期:2016-03-20 / 人气: / 来源:未知

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    画面跟踪与摄影机反求是影视特效制作中必不可少的环节,在2D影片中大量使用,成就了众多的视觉特效。而在3D立体拍摄中,对于立体双画面的追踪与反求是怎样的呢,在此我们通过SynthEyes软件做简单介绍,旨在抛砖引玉,交流共勉。
    SynthEyes作为业界备受赞誉的跟踪与反求软件,在无数的影片的特效合成中起到了至关重要的作用,其运算速度快、跟踪精确的优势成为影视特效制作的首选软件;我们选用SynthEyes的其他原因还在于:
1、对于3D立体拍摄画面的跟踪与反求设置步骤简单,没有过于复杂的、相对繁琐的选项。
2、对于运算后的数据显示比较直观,尤其是在3D立体视图下,对于实际拍摄现场的还原极为精确。
3、对于3D立体摄影机路径的反求,以极为精确的显示可以直观的判断出是否正确,更为重要的是,能够模拟还原2台摄影机的机距、夹角!这是在同类软件中极为出众的功能。
4、对于还原后的场景坐标重建非常简单,只要设置原点与平面即可完成。
5、计算出的跟踪点,是以双画面中不同的坐标显示并导出,而不像某些软件计算导出的是摄像机的坐标。这么说可能不容易理解,但是这只有实际操作并比较过之后才能理解,仅凭文字描述难以表达具体含义,在此仅作参考;同时,至于数据生成模式的不同,个人喜好也是一方面,我们倾向于SynthEyes的这种方式,因为在合成软件中更为直观。
6、数据输出格式广泛,支持众多的三维、合成软件,交互性比较好。
    以下说明是基于3D立体实拍画面的跟踪与反求,只是入门级的快速介绍,不涉及到深入的高阶功能;同时,这是我们总结出来的快速有效的实际操作步骤与流程,可能在某些环节上存有弊端,仅供参考。
    对于3D立体拍摄素材的导入有两个前提,一是注意格式与存储路径、文件名,二是确保3D立体拍摄素材的一致性。第一点不多说了,此类软件往往因为中文字符的问题造成导入失败或是其他错误,一律使用英文会减少不必要的麻烦。第二点比较重要,对于3D立体拍摄的素材,除了3D立体摄录一体机之外,都会有或多或少的差异,最好在进行跟踪与反求之前将其进行校正。轻微的差异对跟踪与反求影响不大,如果是较大差异的话有可能对跟踪与反求的运算造成麻烦,而跟踪与反求出的数据也是不精确的。
    对3D立体拍摄素材画面的跟踪与反求,这里使用的是自动设置,没有进行手工的选项调节(图1)。在图1中可看出,跟踪与反求后的数据已经显示出来,在软件的顶、前、侧、3D视图中可以直观的看出摄影机位置以及画面元素的分布。
    在图2中可以看到跟踪点,这些点绝大多数是我们不需要的,我们可以手工选择需要的跟踪点并删除其他点,这样的话到其他的三维或者合成软件中可以快速的使用跟踪点。在某些情况下,比如在三维软件中建立大场景的时候,还是尽可能多保留跟踪点,因为这些跟踪点是虚拟三维环境中的唯一标示。
    在完成跟踪与反求后,需要对场景的三维坐标进行指定或是还原,简单来讲就是还原成拍摄现场的真实情况,比如说摄影机架在什么位置,拍摄的是什么场景,场景中的各个元素分布与运动,以及摄影机是用三脚架拍摄还是用轨道升降拍摄的等等。还原场景是为了后期的合成与三维软件中建立三维坐标以及跟踪点。在后期合成与三维场景搭建中,增加的任何物体元素都要以跟踪点和摄影及路径为基准,只有这样才能使合成特效看上去更逼真。
    在这个实拍的画面中,有俯拍角度以及横摇,还有就是低于地平线的山谷;所以我们在指定坐标的时候要考虑到低于地平线的凹处,尽可能精确的还原出真实的拍摄现场,这对于后期的特效合成是极为重要的。在图3中可以看到,对这个画面进行了坐标调整,一些跟踪点已经处于水平线下方。
    前面讲过了,SynthEyes的摄影机反求极为精确,在图4中可以看到,模拟显示出了两台摄影机的运动轨迹以及机距。在画面中,两条蓝线是摄影机的路径,仔细观察能看出轨迹的一致性,如果这两条蓝线有较为明显的波动,那有两种可能,一种是反求失败,另一种就是拍摄的时候出现了问题。这是比较容易区别的,看拍摄的画面,如果画面运动均匀那就不是拍摄的问题而是反求失败。反求失败的原因一是跟踪点不对,没有获取到有价值的信息造成反求失败;另一种就是某些情况下的变焦造成反求混乱,把变焦当成了机位运动。解决这些问题不是几句话能说清楚的,这里不过多说明了。
    在图4中我们还能获取额外的信息,这些信息源自于我们3D立体拍摄经验的结合,在此透漏一下; 
    比如蓝线一长一短的话那就是两台摄影机运动时候不一致,当然这基本上不会出现;
    如果蓝线没有交叉这说明拍摄的时候两台摄影机没有夹角,也就不会有规范的立体感;没有夹角的3D立体拍摄等于用一幅画面复制后沿X轴平移,没有什么立体感可言。
    蓝线的交叉处左右两侧的夹角角度不对等,说明两台摄影机的夹角不统一,是极为错误的拍摄,等于两只眼睛没看到同一个视点。
    上述这几个现象看了之后可能觉得没有什么作用,但是对我们来说却是极为重要的参考信息;通过软件的示意图多留意关于拍摄现场的具体信息对于后续的特效合成工作有着极大的帮助。在图5、6中,显示了相邻的两个跟踪点,这两个跟踪点的位置明显存在Y轴和Z轴的偏移,这也正是实际拍摄现场中的真实位置。
    删除无用的跟踪点后将数据导入到合成软件或三维软件中,这里使用AE作为介绍,只保留了两个跟踪点。在图8中可以看到把跟踪反求数据导入到AE后,画面中显示出两个跟踪点的层,在AE的视图中,跟踪点的红方框标识以近大远小的方式显示,可以简单的分析出场景的纵深层次。
    在AE中加入要合成的物体,在此使用文本作为演示,针对两个跟踪点分别设了1、2两个数字;将两个跟踪点的位置数据复制给1、2数字;这里是将大的红方框赋予给了1,将小的红方框赋予给了2,见图9。
    图10中可以看到数字1、2已经处在跟踪点位置,为了显示的更为明显,对1和2这两个数字进行了位移与旋转;当然,调整位移旋转并不影响运动路径,只是改变了一下所处的位置与角度,这个根据需要确定。
    打开3D立体的红蓝显示,可以看到画面中的数字已经有了重影,数字1重影比较小,数字2重影比较大,而重影的比例也符合画面中相邻物体的比例,说明3D立体跟踪点的位置正确、摄影机的反求数据正确,见图11。
    接下来请看图12和13,与图11相比较。12和13是3D立体视频播放的截图,可以看到画面摇过来之后数字1和2的位置并没有改变,始终处在跟踪点的位置,与原始拍摄画面完美融合。如果细心观察还会发现,图12中的数字1开始有了重影,这是因为摄影机镜头摇过来之后,数字1的位置处在了两台摄影机夹角负值临屏面的原因;图13中可以看到数字1的重影继续变大,同时可以留意数字1左侧的树干,树干的重影在不同的画面位置呈现出的重影也是不同的,而且数字1的重影比例与树干的重影比例变化一致。同时与数字2的深度位置始终保持一致。 
    在图13中所显示的画面时这段实拍3D立体素材的落幅,可以看出非常规范而且视觉舒服的3D立体感,数字1始终镶嵌在树枝上面并未产生位移,而且在临屏面的不同时期呈现出不同的重影幅度,同时与数字2的深度比例保持一致,与整个3D立体实拍画面完美融合,至此实现了3D立体实拍画面的物体元素合成。
    针对图13中的一些说明,图13中的数字2较之图11中有些轻微畸变,这种情况是在3D立体实拍中镜头的广角畸变造成画面的边角变形,这种镜头畸变所造成的硬伤就目前而言很难在3D立体的实拍中避免,因为没有两个成像完全一致的镜头。在进行跟踪反求的时候,软件依旧按照画面运动信息进行运算,并不知道这里会有畸变,所以生成后的数据也存在轻微差异,这也证明了跟踪与反求的精确程度。对于此种畸变,可以通过后期软件进行校正,但是对于这种轻微畸变的校正并不明显。同时我们也要理性看待,就此画面而言,这个畸变并未影响到3D立体效果,并不任何的不适,就此而言,极为挑剔的眼睛没有看出任何问题的话,何必纠结与平面的差异显示呢。
    最后来看一下图14,在图示中,数字1和2的大小数值是一致的,为什么在画面显示中却是1大2小呢?这正是因为1和2所处在不同的Z轴上,等同于存在于不同的深度空间中,近大远小的视觉现象正是如此,这也是3D立体的特征之一,更是SynthEyes跟踪反求精确结果的表现。
    上海动影文化传播有限公司3D立体拍摄制作技术原创文章  转载需注明2013年3月
 

作者:上海动影传媒


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