3D影像制作技術(shù)探討

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3D影像制作技術(shù)探討

周正浩，周文操

（總裝裝備部電視藝術(shù)中心，北京100120）

摘要2009年，《阿凡達(dá)》的上映在全球范圍內(nèi)掀起了3D影像的熱潮，越來(lái)越多的影視作品采用了3D的形式。本文嘗試探討目前世界上比較流行的3D制作和解決方案以及其不同于傳統(tǒng)制作方式的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞3D；影視；像差；立體

1　概述

現(xiàn)在走進(jìn)影院，我們可以發(fā)現(xiàn)3D電影幾乎壟斷了我們的銀幕。在商場(chǎng)，3D成為了電視機(jī)的推銷(xiāo)熱詞。一些有線(xiàn)電視臺(tái)早在幾年前就播出了3D節(jié)目。更加生動(dòng)形象的3D畫(huà)面逐漸進(jìn)入了我們生活，但其技術(shù)更加復(fù)雜，從拍攝到制作的難度比以前的二維畫(huà)面可以用飛躍來(lái)形容。

2　3D逐成為當(dāng)下流行的影像方式

2009年底，詹姆斯卡梅隆的《阿凡達(dá)》狂卷了超過(guò)20億美元的票房，在全球范圍內(nèi)掀起了立體電影的熱潮。之后，《愛(ài)麗絲漫游仙境》、《變形金剛3》、《林海雪原》、《大圣歸來(lái)》等國(guó)內(nèi)外立體電影如雨后春筍，3D電影對(duì)觀眾來(lái)說(shuō)已經(jīng)從最初的好奇、稀罕變得耳熟能詳了。

2010年，康佳、長(zhǎng)虹、海爾、TCL以及三星、松下、索尼等中外品牌都推出了自己的3D電視，并漸漸走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。英國(guó)天空體育頻道在2010年1月31日首次使用3D技術(shù)對(duì)英超曼聯(lián)--阿森納的比賽進(jìn)行電視直播。2011年北京電視臺(tái)拍攝制作了3D環(huán)球春晚。2011年9月3日江蘇衛(wèi)視《非誠(chéng)勿擾》第一次錄制3D完節(jié)目。這些都說(shuō)明，對(duì)于電視節(jié)目，3D也已成為一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

3　3D影像原理及拍攝制作的特點(diǎn)

3D影像在傳統(tǒng)銀幕上更好地表現(xiàn)出了人眼觀察物體的空間感和體積感，這種空間感和體積感統(tǒng)稱(chēng)為立體感，這是3D影像的特有屬性。人眼對(duì)自然景觀具有立體感，是因?yàn)槿说膬裳壑g大約有6.5 cm的間距，因此，左右眼會(huì)因?yàn)橛^看的角度不同而看到的影像并不完全相同，我們稱(chēng)之為像差，這兩不同的畫(huà)面經(jīng)過(guò)大腦的處理形成一個(gè)有能判斷距離，有空間感的立體影像。3D立體影像就是利用兩臺(tái)攝影機(jī)來(lái)模擬人眼拍攝，在縱深方向上位置不同的景物就會(huì)產(chǎn)生大小不同的像差，這些大小不同的像差被攝影機(jī)記錄下來(lái)后，當(dāng)雙眼分別看到不同攝影機(jī)生成的畫(huà)面時(shí)，這些在平面上大小不同像差就會(huì)欺騙大腦，在大腦中模擬出對(duì)縱深方向上的距離判斷形成了立體感。

3.1如何制作3D立體影像

3.1.1雙機(jī)并排的拍攝系統(tǒng)

3D攝制系統(tǒng)基于人類(lèi)的兩眼立體成像原理，一般是在一個(gè)三腳架上安裝兩臺(tái)攝影機(jī)，兩機(jī)之間大約有接近人兩眼中心距離6.5 cm的間距。這是較早使用的3D拍攝方法。但雙機(jī)并排拍攝有個(gè)致命的問(wèn)題：專(zhuān)業(yè)攝影機(jī)機(jī)身和鏡頭都很大，有時(shí)無(wú)法取得更小的間距，從而達(dá)不到最佳的立體效果。

3.1.2雙機(jī)直角機(jī)位拍攝3D影像

之后，人們很快想到解決這個(gè)弊端的方法。即：直角機(jī)位拍攝法：通過(guò)使用半透明反射鏡系統(tǒng)L型的方式垂直放置兩臺(tái)攝影機(jī)。如圖所示。

這個(gè)攝影裝置比較復(fù)雜，它將一片半透明鏡安裝在一個(gè)特殊的框架中，在半透明鏡片兩側(cè)按直角方位安排攝影機(jī)拍攝，一臺(tái)攝影機(jī)在半透明鏡后面拍左眼圖像，一臺(tái)攝影機(jī)拍攝半透明鏡上的反射影像形成右眼圖像。這種機(jī)位設(shè)置導(dǎo)致了拍攝裝置非常的龐大，并且必須小心調(diào)整鏡頭參數(shù)，以防止右眼和左眼的攝影機(jī)在拍攝之前偏離基準(zhǔn)位置，如果這個(gè)系統(tǒng)要移動(dòng)、沖擊和震動(dòng)都會(huì)使得視軸偏離基準(zhǔn)位置，造成立體影像變虛，所以裝置需要經(jīng)常地進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整。

3.1.3雙機(jī)拍攝3D影像時(shí)的影像校正

對(duì)于雙機(jī)3D攝影系統(tǒng)而言，必須保證兩臺(tái)攝影機(jī)的參數(shù)和數(shù)據(jù)以及匯聚面設(shè)置等完全一致，這樣才能在后期階段完美的將左右兩個(gè)畫(huà)面結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)立體效果。對(duì)于鏡頭的設(shè)置，需要細(xì)心的手動(dòng)操作，開(kāi)拍前檢查數(shù)據(jù)，保證同樣的光圈，同樣的焦點(diǎn)、同樣的時(shí)間碼等等。

但是對(duì)于3D電視節(jié)目來(lái)說(shuō)，需要迅速、便捷地制作播出的節(jié)目并沒(méi)有這么充分時(shí)間來(lái)調(diào)整。一些公司圍繞自動(dòng)實(shí)現(xiàn)參數(shù)調(diào)整這個(gè)目的開(kāi)發(fā)出了圖像處理器。它擁有高速處理器，配合處理軟件進(jìn)行3D圖形分析和校正，可以自動(dòng)進(jìn)行匯聚、變焦、變形、色彩、位置、軸向調(diào)整以及圖像翻轉(zhuǎn)等功能?，F(xiàn)在，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播或后期制作時(shí)，左右兩路視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)這樣的圖像處理系統(tǒng)后即可快速得到調(diào)整。

3.1.4單機(jī)雙鏡頭拍攝3D影像

目前多家公司還推出了家用級(jí)雙鏡頭3D攝像機(jī)。該攝像機(jī)大小與傳統(tǒng)的手持DV差不多，兩個(gè)并列的鏡頭和一個(gè)雙記憶卡存儲(chǔ)單元整合在一個(gè)機(jī)身內(nèi)。其具有自動(dòng)調(diào)整垂直和水平位移以及焦點(diǎn)、光圈等功能。這種攝錄一體機(jī)小巧輕便，方便以多種角度，更大的幅度來(lái)移動(dòng)，大大地減少了調(diào)整和設(shè)置的時(shí)間，因此可以有更多的可能性和時(shí)間來(lái)創(chuàng)作拍攝技巧。

3.2 “立體風(fēng)格”的確立

視覺(jué)風(fēng)格的確立是一部電影前期準(zhǔn)備攝影部門(mén)最重要的任務(wù)，它對(duì)全片的造型、視覺(jué)效果都會(huì)產(chǎn)生決定性的影響。對(duì)于一部立體電影，在前期準(zhǔn)備階段，除了對(duì)傳統(tǒng)視覺(jué)風(fēng)格的設(shè)定之外，還多了一項(xiàng)新的任務(wù)——對(duì)“立體風(fēng)格”的設(shè)定。

“立體”是立體電影有別于傳統(tǒng)電影的核心所在，因此，立體效果也就成了一部立體電影在制作上成功與否的關(guān)鍵。影響立體效果的因素主要包括：立體感、鏡頭的景別、光線(xiàn)及運(yùn)動(dòng)造型手段、場(chǎng)景的設(shè)計(jì)等等。立體效果可以忠實(shí)于真實(shí)的空間關(guān)系，也可以夸大或減弱真實(shí)的空間關(guān)系，其強(qiáng)弱應(yīng)根據(jù)劇作需要去選擇相應(yīng)的立體風(fēng)格。

3.2.1控制立體感的三大工具

立體感是立體電影特有的屬性。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)雙眼在銀幕上分別看到的平面像差與雙眼在同等物距看到的真實(shí)像差一致時(shí)，所拍攝的立體感即還原了真實(shí)空間的立體感。若雙眼分別看到的平面像差小于雙眼在攝影機(jī)位置看到的真實(shí)像差時(shí)，則拍攝的立體感小于真實(shí)空間的立體感，反之則會(huì)夸大真實(shí)空間的立體感。

如圖。

立體電影攝影成像原理

上圖是立體攝影的光位模擬圖，其中L代表左眼的攝影機(jī)，R為代表右眼的攝影機(jī)，L與R之間的距離為瞳距，A為被攝體，匯聚面是放映時(shí)銀幕的位置，L’為被攝體的左眼畫(huà)面，R’為被攝體的右眼畫(huà)面，L’與R’之間的距離即為像差。從圖中我們可看出，被攝體在匯聚面前側(cè)，物距和像差成正比關(guān)系，物距越近，像差越大；物距越遠(yuǎn)，像差越小，被攝體在匯聚面后側(cè)則反過(guò)來(lái)。而物距一定的時(shí)候，瞳距和像差成正比，瞳距越大，像差也越大，反之亦然。

由此我們可以看出：控制立體感的工具有焦距、物距與瞳距三種。而光學(xué)造型手段是電影攝影的四大造型手段之一，其中包括著對(duì)攝影鏡頭的運(yùn)用，每個(gè)焦距的鏡頭，都是有著獨(dú)特的視覺(jué)特征與造型作用，因此當(dāng)我們確定一個(gè)畫(huà)面的視覺(jué)風(fēng)格以后，光學(xué)鏡頭的焦距也就隨之而確定，并不應(yīng)因?yàn)榭刂屏Ⅲw感而隨意改變。在鏡頭焦距確定以后，物距的選擇，直接影響著畫(huà)面的景別，我們同樣不可能因?yàn)榱Ⅲw感的追求而改變景別，進(jìn)而影響全片的視聽(tīng)語(yǔ)言。所以，當(dāng)一個(gè)場(chǎng)景的視聽(tīng)語(yǔ)言風(fēng)格確立以后，我們?cè)谂臄z現(xiàn)場(chǎng)真正能用于控制立體感的工具便只剩下瞳距一種了。因此，瞳距的設(shè)計(jì)，才是一部電影立體感表現(xiàn)的重中之重。

3.2.2瞳距設(shè)計(jì)

我們知道，在一定瞳距下，當(dāng)物距變小時(shí)，像差會(huì)變大，當(dāng)物距很小時(shí)，如果瞳距依然保持人眼的65 mm左右，像差甚至?xí)鋈搜厶幚碜笥覂蓚€(gè)畫(huà)面的極限，而形成左右畫(huà)面無(wú)法匯聚的局面。因此勢(shì)必要對(duì)瞳距做出相應(yīng)地調(diào)整。固定使用人眼的平均瞳距去拍攝立體電影，是不科學(xué)且效果欠佳的。這也是調(diào)整瞳距的重要性所在。

3.33D影視拍攝中需要注意的一些問(wèn)題

3.3.1空間感的實(shí)現(xiàn)

實(shí)現(xiàn)空間感一直是平面造型藝術(shù)面對(duì)的主題。傳統(tǒng)電影攝影的構(gòu)圖經(jīng)過(guò)百年發(fā)展，已相當(dāng)成熟與完善，不但綜合繪畫(huà)、雕塑等造型理論，還能通過(guò)照明設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)調(diào)度等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)空間關(guān)系的構(gòu)建。

而對(duì)于立體電影來(lái)說(shuō)，從觀看效果上已經(jīng)具備了三維空間的縱深，因此，我們?cè)诎才女?huà)面構(gòu)圖的時(shí)候，除了在取景器里可見(jiàn)的二維平面構(gòu)圖外，還要注意安排被攝體的縱深位置關(guān)系，特別是與銀幕的位置關(guān)系。在立體電影中，兩臺(tái)攝影機(jī)光軸匯聚的點(diǎn)所處的位置就是匯聚面的位置，也是放映時(shí)銀幕的空間位置。拍攝現(xiàn)場(chǎng)位于匯聚面之前的景物，放映的時(shí)候就將在銀幕之前形成影像，而匯聚面之后的被攝體，放映的時(shí)候?qū)⑼擞阢y幕之后。與傳統(tǒng)電影相比，拍攝時(shí)就多了一個(gè)在縱深方向選擇景物與銀幕關(guān)系的機(jī)會(huì)，這對(duì)電影語(yǔ)言產(chǎn)生新的影響。比如，我們拍一個(gè)演員的大特寫(xiě)畫(huà)面時(shí)，可以將其置于銀幕后方，這樣觀眾在觀影的時(shí)候，即使是個(gè)大特寫(xiě)的景別，依然會(huì)有距離感，而傳統(tǒng)電影里這樣的特寫(xiě)就可能產(chǎn)生逼近觀眾的感覺(jué)。相反，將景物置于匯聚也就是銀幕前方，就會(huì)產(chǎn)生一種沖出銀幕貼近觀眾的效果。不過(guò)，如果將匯聚面的位置放得過(guò)于靠后，會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題。即：在匯聚面前方且離匯聚面較的景物與匯聚面附近的景物相比，景物的大小會(huì)顯得小于真實(shí)比例。

另外，過(guò)多的銀幕前影像也會(huì)造成觀眾觀影的疲勞。人眼在看縱深方向的物體時(shí)，會(huì)有一個(gè)類(lèi)似前后“調(diào)焦”的過(guò)程，當(dāng)我們看傳統(tǒng)電影的時(shí)候，雙眼只需要不停地在銀幕上“掃描”就可以了，但立體電影中出現(xiàn)了延伸到銀幕之前的影像時(shí)，觀眾的眼睛就需要不停地做這種前后“調(diào)焦”動(dòng)作，在伸出銀幕的這部分物體和后景物體間來(lái)回切換，如果這樣的鏡頭在一部電影里出現(xiàn)過(guò)多，觀眾的視疲勞程度就會(huì)較大。這也是制作者在安排縱深空間時(shí)需注意的。

3.3.2立體電影的景深控制

景深在傳統(tǒng)電影攝影里是畫(huà)面構(gòu)成中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。特別是淺景深的，具有良好的明暗關(guān)系以及焦外成像的畫(huà)面，這是人眼視覺(jué)中不存在的景象，不但能簡(jiǎn)化畫(huà)面信息，突出主體，而且能產(chǎn)生超越現(xiàn)實(shí)美感的夢(mèng)幻感。但在立體電影里，立體感的營(yíng)造是主要靠像差來(lái)完成的，淺景深在虛化到一定程度的時(shí)候，像差也同樣會(huì)被模糊掉，從而影響了影像的立體感。而大的景深又會(huì)帶來(lái)畫(huà)面背景細(xì)節(jié)較多，帶來(lái)分散觀眾注意力的可能性，找到一個(gè)恰到好處的景深需要攝影師認(rèn)真斟酌了。

另外，景深的增加對(duì)照明也提出了更高的要求。首先，景深的增加要求光孔要使用得較小，這就帶來(lái)用燈光量的增長(zhǎng)，尤其是使用“L”型排列的攝影機(jī)，同樣的亮度經(jīng)過(guò)透鏡后由投射到兩臺(tái)攝影機(jī)，相當(dāng)于每天只有一半的光量，這就需要增加照明。而燈變多了，對(duì)照明師的技巧要求就更高了。同時(shí)由于景深較大，如何突出主體，安排好明暗關(guān)系，來(lái)引導(dǎo)觀眾的注意力，這對(duì)照明設(shè)計(jì)的要求也增高了。所以，立體電影對(duì)照明有著比傳統(tǒng)電影更高的要求。

3.3.3后期剪輯

目前對(duì)立體電影的剪輯，通常都是先剪單機(jī)的素材，然后用EDL去套另一套素材。這種方式只要拍攝時(shí)兩臺(tái)攝影機(jī)拍攝的時(shí)碼同步，一般情況下是可行的，但由于畫(huà)面像差的存在，這樣的剪輯方式有時(shí)會(huì)碰到問(wèn)題。比如一個(gè)有鏡頭在演員從剛一出畫(huà)，就馬上把后面的畫(huà)面剪掉，而在另一臺(tái)攝像機(jī)拍攝的演員有可能還有部分身體殘?jiān)诋?huà)面里。因此對(duì)立體電影的剪輯，需要對(duì)剪輯點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，以確認(rèn)剪輯點(diǎn)畫(huà)面一致。

3.3.4后期特效合成和畫(huà)面修補(bǔ)

電影剪輯完成后，一般還要對(duì)畫(huà)面進(jìn)行修補(bǔ)、調(diào)色、特效制作等。在立體電影中，這些工作變得更加麻煩。如擦除穿幫物體，這一類(lèi)修補(bǔ)工作的原理是用附近相近的顏色來(lái)覆蓋穿幫物體，使它和周?chē)鞛橐惑w。但立體電影有兩個(gè)畫(huà)面需要處理，當(dāng)你分別去修補(bǔ)時(shí)，很難將兩個(gè)畫(huà)面的每個(gè)像素都修補(bǔ)一致。在放映的時(shí)候，兩個(gè)重疊在一起的但是并不一致的畫(huà)面會(huì)形成閃爍。另外，對(duì)于同一物體，除了在匯聚面上，其他時(shí)候它在畫(huà)面里的絕對(duì)位置不一定相同，所以你即使能使修補(bǔ)工作同步地在兩個(gè)畫(huà)面里進(jìn)行，可仍會(huì)碰到修補(bǔ)出來(lái)不一致的問(wèn)題。

4　結(jié)論

3D影像雖然給觀眾帶來(lái)了更為形象生動(dòng)的畫(huà)面，但其拍攝制作難度卻是一次大的跳躍，需要更加專(zhuān)業(yè)的人員才能勝任，而對(duì)于這項(xiàng)新興的媒

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作者簡(jiǎn)介：周正浩，工程師，研究方向?yàn)橛耙暭夹g(shù)。

文章編號(hào)2096-0360（2015）05-0020-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

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