多鏡頭合成實(shí)現(xiàn)3D全景攝影初探

叢海亮

摘要：隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，3D全景攝影作為一種新的影像表現(xiàn)形式，成為了連接現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界的一道有效橋梁，當(dāng)然也是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效普及化的重要載體?；诖?，本文主要研究如何將多鏡頭合成技術(shù)成熟地應(yīng)用到3D全景攝影中，首先探討分析了多鏡頭合成進(jìn)行3D全景攝影的可行性，其次闡述了其具體實(shí)施方法，最后論述了這項(xiàng)的技術(shù)所需的要點(diǎn)以及未來(lái)展望。

關(guān)鍵詞：多鏡頭合成法? ?3D? ?全景攝影? ?技術(shù)思考

中圖分類(lèi)號(hào)：J0-05? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1008-3359（2019）04-0181-02

全景攝影是現(xiàn)在人們記錄影像的一種新的方法，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛普及的技術(shù)前提，而3D全景攝影作為一種新興的技術(shù)類(lèi)型，現(xiàn)在正處于探索和初步發(fā)展階段，還存在一定的不足。縱觀當(dāng)下全景攝影的技術(shù)現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，目前的影像呈現(xiàn)大多數(shù)僅僅只停留在2D的技術(shù)層面，視差方面存在較多的不足。盡管借助虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔能夠在一定程度上幫助觀眾更好地改變周?chē)挠跋駡?chǎng)景，然而與真實(shí)的視覺(jué)效果相比，還存在很大的差異，還存在無(wú)法完美實(shí)現(xiàn)視差區(qū)別以及平面化影像呈現(xiàn)效果等問(wèn)題。由此看來(lái)，探究更深層次的多鏡頭合成實(shí)現(xiàn)3D全景攝影還是有著極其重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值的。

一、全景攝影的起源和發(fā)展

隨著1839年法國(guó)人路易斯·達(dá)蓋爾的銀版法的出現(xiàn)標(biāo)志著攝影技術(shù)的問(wèn)世，我們不難發(fā)現(xiàn)，攝影技術(shù)在將近兩百年的發(fā)展歷程中，世界整體格局也發(fā)生著巨大的變化。工業(yè)革命的到來(lái)推動(dòng)著攝影技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，影像呈現(xiàn)方式不斷地創(chuàng)新，為適應(yīng)大趨勢(shì)下的環(huán)境變化，攝影技術(shù)也在不斷地被注入新鮮的血液和鮮活的動(dòng)力。人們開(kāi)始嘗試打破普通照片平面的觀看方式，通過(guò)各種努力還原人眼睛觀看到的立體的影像，因此，3D全景攝影也成為了一個(gè)新的課題被廣泛研究。

全景這個(gè)詞指的是一種全新的較寬視域的空間形式，全景攝影則是使用相機(jī)，按照一定規(guī)律依次拍攝360度的成組照片，然后把這些照片拼接成一個(gè)全景圖像的攝影形式。在膠片時(shí)代，很多攝影師都有過(guò)全景攝影的嘗試。隨著數(shù)字化和信息化時(shí)代的到來(lái)，全景攝影的技術(shù)又有了重要的創(chuàng)新，在關(guān)于運(yùn)用數(shù)字相機(jī)和全景云臺(tái)進(jìn)行全景攝影的創(chuàng)新方面也有了新的成果。

在實(shí)現(xiàn)全景攝影記錄形式的同時(shí)，攝影師也通過(guò)其他技術(shù)手段模擬人類(lèi)雙眼觀看世界的方式，來(lái)獲得類(lèi)似感官的立體全景影像。雖然現(xiàn)在的3D全景攝影仍然存在視差不明顯的現(xiàn)狀，但是科技的進(jìn)步最終能夠?qū)崿F(xiàn)真正的立體觀看效果，完美的3D全景影像終會(huì)呈現(xiàn)在人們眼前。攝影師要做的是研究如何將三維數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到全景攝影的過(guò)程中，將多鏡頭合成技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和創(chuàng)新，深入的研究并掌握實(shí)現(xiàn)真正意義的3D全景攝影技術(shù)方法和要點(diǎn)。

二、多鏡頭合成進(jìn)行3D全景攝影的可行性分析

多鏡頭合成法進(jìn)行的3D全景攝影較傳統(tǒng)的超廣角全景攝影存在著巨大的差別，主要表現(xiàn)在3D全景攝影不僅可以滿(mǎn)足360度的全景攝影的要求，同時(shí)還可以使得兩只眼睛在影像視差方面存在不同。

之前的超廣角的全景攝影盡管也可以形成超大視域的影像的采集，然而在用戶(hù)體驗(yàn)方面存在較大不足，觀看者毫無(wú)三維數(shù)字立體化的感覺(jué)。這種全景攝影僅僅停留在2D影像的拍攝水平上，即使采用再好的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔觀看，也只能看到完全沒(méi)有視差的兩個(gè)平面，也就是平面的效果，僅僅可以在頭部旋轉(zhuǎn)時(shí)能實(shí)時(shí)改變周?chē)鷪?chǎng)景的觀看角度，與人們?cè)谡鎸?shí)世界中看到的影像大相徑庭。

為了解決影像采集中的視差問(wèn)題以及提高虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)的真實(shí)感的問(wèn)題，3D全景影像采集的概念就被引用了。3D全景攝影在影像采集方面有著較好的視覺(jué)效果，不僅能夠較容易地得到動(dòng)態(tài)的全景影像資料，而且在此基礎(chǔ)上得到的圖片無(wú)論是邊緣圖像還是中心圖像都有著較好的立體效果，這也就是說(shuō)多鏡頭合成技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)3D全景攝影有著積極的促進(jìn)作用。而且我們可以分析在利用多鏡頭合成的技術(shù)時(shí)，通過(guò)不同鏡頭之間視域的擴(kuò)大作用，借助鏡頭與鏡頭之間的數(shù)據(jù)連貫屬性，使得觀眾能夠從不同的視角獲得不一樣的影像效果，換句話說(shuō)就是利用視差的嵌套和影響，幫助人們感受真正的3D全景攝影的效果。

三、用多鏡頭合成法進(jìn)行3D全景攝影的具體方法

現(xiàn)在最常見(jiàn)的多鏡頭合成3D全景攝影技術(shù)的相機(jī)布置方法是水平方向設(shè)置八個(gè)鏡頭，垂直方向設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的超廣角鏡頭，且左眼中呈現(xiàn)的畫(huà)面是由水平方向八個(gè)鏡頭的右邊部分的影像集合組成的，右眼中呈現(xiàn)的畫(huà)面則是由八個(gè)鏡頭的左邊部分的影像集合組成的。

在標(biāo)準(zhǔn)上，以人的眼睛水平觀看事物的方式作為參照，用多鏡頭合成法進(jìn)行3D全景攝影時(shí)應(yīng)該更多地考慮水平方向的鏡頭設(shè)置需求，對(duì)于豎直角度鏡頭因素的影響則可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)睾雎院腿趸?/p>

具體來(lái)說(shuō)，3D全景攝影在排列水平方向的相機(jī)鏡頭時(shí)，需要負(fù)責(zé)左右兩只眼睛的鏡頭距離盡量和人的雙眼瞳距數(shù)據(jù)一致。水平方向的影像拍攝可以分為左右兩個(gè)方面進(jìn)行，左邊部分的影像集合后可以構(gòu)成右眼中的成像，相反右邊部分的影像拍攝的集合則可以構(gòu)成左眼中的成像，這樣就可以很好地實(shí)現(xiàn)兩只眼睛的視差的變化，從而形成較好的3D的效果。而上下方向獨(dú)立的超廣角鏡頭則是作為擴(kuò)大視域、幫助觀眾形成虛擬與現(xiàn)實(shí)世界之間的更好過(guò)渡而出現(xiàn)的。

四、多鏡頭合成法進(jìn)行3D全景攝影的技術(shù)要點(diǎn)

（一）攝影鏡頭采集的影像角度盡量精確

全景攝影有著獨(dú)特的技術(shù)要求和技術(shù)操作要點(diǎn)。在對(duì)多鏡頭合成法進(jìn)行3D全景攝影中的技術(shù)分析時(shí)，保證攝影時(shí)采集的影像角度精確，是拍攝的圖像發(fā)生較小的失真和變形重要的技術(shù)點(diǎn)。將所有的影像信息進(jìn)行恰當(dāng)?shù)丶舨靡约坝行У赝敢曌冃翁幚?，是將相鄰影像進(jìn)行連接的有效方法，這樣也可以更好避免在多鏡頭攝影中經(jīng)常出現(xiàn)的斷點(diǎn)情況，使得觀眾能得到較好的觀影體驗(yàn)。攝影師拍攝相鄰的影像可以存在較大部分畫(huà)面的重疊，才可以更有把握地進(jìn)行拼接合成。攝影師還需要很好地把握全景攝影相鄰圖像數(shù)據(jù)連接知識(shí)，深入了解全景攝影拍攝技術(shù)要點(diǎn)，掌握全景攝影后期圖像合成基礎(chǔ)知識(shí)，才能夠更好地計(jì)算不同鏡頭之間的角度差別和重疊數(shù)量，對(duì)影像信息的連接找尋出來(lái)最佳的參數(shù)，從而更加完美的實(shí)現(xiàn)3D全景攝影拍攝和后期合成工作。

（二）適應(yīng)場(chǎng)合對(duì)品質(zhì)的要求

在3D全景攝影中，攝影師可以根據(jù)不同場(chǎng)合的需求對(duì)鏡頭合成的方式進(jìn)行更深入的排列組合規(guī)劃。比如，攝影師需要將奇數(shù)和偶數(shù)的鏡頭按照全景攝影的位置要求均勻排列，奇數(shù)鏡頭按照統(tǒng)一的角度一致向右偏，而偶數(shù)鏡頭相對(duì)也按照統(tǒng)一的角度偏向相反的方向。這種排列可以一定程度減少攝影師對(duì)于畫(huà)面的組合和集成工作的步驟和程序，攝影師只需要將奇數(shù)鏡頭和偶數(shù)畫(huà)面分別進(jìn)行組合集成，并且將上下兩個(gè)獨(dú)立超廣角的鏡頭中的畫(huà)面進(jìn)行拼接就可以得到完整的影像信息了。

在特殊的要求下，如果一些場(chǎng)合對(duì)攝影鏡頭的品質(zhì)有更加嚴(yán)格的要求，攝影師可以通過(guò)在水平方向加入更多的鏡頭形成更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐臄z方式來(lái)解決。這種鏡頭排列組合在具體記錄影像的過(guò)程中，左眼使用的全是奇數(shù)鏡頭拍攝的畫(huà)面，而右眼使用的都是偶數(shù)鏡頭拍攝到的畫(huà)面，這兩只眼睛的畫(huà)面視差結(jié)合人眼睛瞳距的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而能夠在擴(kuò)大可視角范圍的同時(shí)也能夠給觀眾形成較好的視差效果。

（三）廣角鏡頭加入圓形的攝影畫(huà)面

要想得到完美的3D全景影像，攝影師除了要滿(mǎn)足影像品質(zhì)和保證攝影時(shí)采集的影像角度精確這兩方面的要求，還可以通過(guò)在廣角鏡頭中加入圓形的攝影畫(huà)面來(lái)形成與主畫(huà)面的有效地連接。這樣可以通過(guò)計(jì)算圓形畫(huà)面與主畫(huà)面之間的一些圖像識(shí)別和圖像重疊部分的數(shù)據(jù)，便可以有效地簡(jiǎn)化影像信息的記錄，在影像信息集合方面也能夠?qū)崿F(xiàn)精度上的改善。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，推行多鏡頭合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D全景攝影的科學(xué)發(fā)展是一項(xiàng)客觀有效地技術(shù)任務(wù)，我們必須深入地討論多鏡頭合成進(jìn)行3D全景攝影的可行性和具體實(shí)施的思路，最重要的是我們還應(yīng)該從根本上探究多鏡頭合成法進(jìn)行3D全景攝影的技術(shù)思考，這包括從攝影時(shí)采集的影像角度精確、適應(yīng)場(chǎng)合對(duì)品質(zhì)的要求以及廣角鏡頭加入圓形的攝影畫(huà)面等方式，從而挖掘?qū)崿F(xiàn)影像采集中加入3D全景攝像對(duì)廣泛普及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的巨大的社會(huì)效用和實(shí)用價(jià)值。人們對(duì)新技術(shù)的探索從未停止，無(wú)數(shù)新的可能隨著科技的進(jìn)步得到了實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在的影像已經(jīng)不再局限在二維的相紙上進(jìn)行觀看了，科幻電影當(dāng)中各種未來(lái)世界的想象逐漸變成了現(xiàn)實(shí)，人們對(duì)真正的“未來(lái)世界”充滿(mǎn)驚奇和探索的力量。

參考文獻(xiàn)：

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