CN103455299B - 大型墙面立体投影的方法 - Google Patents

Abstract

本发明大型墙面立体投影的方法解决了现有技术中墙面立体投影存在无法根据建筑物的颜色和材质制作动画，并且，存在对渲染后的视频进行切割，数据处理量大，时间较长的问题，通过对建筑物进行测光获得墙面参数实现动画制作过程中色彩及用光的合理运用，达到极佳的投影效果，并且通过分割图像序列通过多个计算机同时运作进行动画合成，从而大大提升动画制作的效率。

Description

大型墙面立体投影的方法

技术领域

本发明涉及一种投影方法，尤其涉及一种大型墙面立体投影的方法。

背景技术

巨幅墙面投影也称建筑投影，建筑立体投影，建筑3D投影，并分为建筑内巨幅墙面投影和建筑外巨幅墙面投影两种。巨幅墙面投影采用大型工程投影系统，还可以结合炫酷的激光，展示的画面非常巨大；为了更好的表现主题，建筑外巨幅墙面投影一般创意成立体感强的动感画面。

墙面投影具有画面巨大，形式新颖，科技感强等特点

现有的墙面立体投影存在无法根据建筑物的颜色和材质制作动画，并且，存在对渲染后的视频进行切割，数据处理量大，时间较长的问题。

发明内容

本发明公开了一种大型墙面立体投影的方法，用以解决现有技术中墙面立体投影存在无法根据建筑物的颜色和材质制作动画，并且，存在对渲染后的视频进行切割，数据处理量大，时间较长的问题。本发明的上述的是通过以下技术方案实现的：

建筑物模型数据建筑物模型数据计算机一种大型墙面立体投影的方法，其中，包括：视频制作、墙面投影及其与播放系统联动，正式演出。

如上所述的一种大型墙面立体投影的方法，其中，所述视频制作包括：

建筑建模，三维元素制作，三维动画制作，特效合成。

如上所述的一种大型墙面立体投影的方法，其中，所述建筑建模包括：

对一建筑物进行立体建模，生成一建筑物模型数据；

根据一观看视角数据生成一透视关系数据，并导入一用光原则数据；

根据建筑物模型数据设定一数字投影灯参数，数字投影灯参数具体包括：架设位置、数量、架设角度；根据数字投影灯参数确定动画的技术指标；所述动画的技术指标具体包括：动画制作的分辨率、文件码率；

根据数字投影灯参数生成图像分割标准参数；

导入建筑物模型数据，生成一三维建筑物模型；导入数字投影灯参数，生成一三维建筑及数字投影灯的立体模型；

所述三维元素制作包括：导入建筑物模型数据、用光原则数据、透视关系数据及数字投影灯参数生成分镜头脚本；

所述三维动画制作包括：

根据立体模型对分镜头脚本参数进行处理，生成三维元素分镜头脚本；

根据分镜头脚本生成三维动画；

导入音乐文件与三维动画合成。

如上所述的大型墙面立体投影的方法，其中，三维动画经过一服务器进行渲染，生成图像序列。

如上所述的大型墙面立体投影的方法，其中，根据建筑物模型数据设定一数字投影灯数据具体包括：设置多台数字投影灯投射同一位置，以增加投射亮度；其中，随着投射角度增大，则投射同一位置的数字投影灯数量也增多。

如上所述的一种大型墙面立体投影的方法，其中，还包括：对建筑物进行测光，通过测光仪测量建筑物墙面参数，所述墙面参数具体包括：颜色、吸光率、反光率、材料；根据墙面参数产生一色彩原则。

如上所述的大型墙面立体投影的方法，其中，导入图像分割标准参数，对图像序列进行分割，将图像序列分割成若干个投影块，任意两相邻的投影块衔接处具有5%~15%的融合范围；通过多台计算机分别对多个投影块进行动画合成。

如上所述的大型墙面立体投影的方法，其中，在生成图像序列后还包括一特效合成流程，具体包括：导入图像序列数据合成特效效果；进行色彩修正处理，以增强对比度和饱和度；进行再次渲染；色彩修正具体包括：增强阴影部分的对比度和饱和度，以及根据墙面参数调整对比度。

如上所述的大型墙面立体投影的方法，其中，所述墙面投影包括：

导入建筑物模型数据，数字投影灯在目标建筑物上进行建筑物框线的投射，进行第一层数字投影灯的投射和校准，完成第一层数字投影灯校准后，第一层数字投影灯投射十字坐标线，之后依次进行后续多层数字投影灯的投射和校准。

如上所述的一种大型墙面立体投影的方法，其中，所述播放系统联动包括：

中央控制系统构成声光电的同步，所述中央控制系统同时触发多台播放设备。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明大型墙面立体投影的方法解决了现有技术中墙面立体投影存在无法根据建筑物的颜色和材质制作动画，并且，存在对渲染后的视频进行切割，数据处理量大，时间较长的问题，通过对建筑物进行测光获得墙面参数实现动画制作过程中色彩及用光的合理运用，达到极佳的投影效果，并且通过分割图像序列通过多个计算机同时运作进行动画合成，从而大大提升动画制作的效率。

附图说明

图1是本发明大型墙面立体投影的方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

附图1所示为本发明大型墙面立体投影的方法的流程框图。一种大型墙面立体投影的方法，其中，包括：视频制作，墙面投影及其与播放系统联动，正式演出。

本发明的视频制作包括：建筑建模，三维元素制作，三维动画制作，特效合成。

本发明的建筑建模包括：

对一建筑物进行立体建模，生成一建筑物模型数据；通过获取将要投射的目标建筑的建筑图纸，获取目标建筑的建筑参数，将上述的参数都导入计算机中，从而形成了一个建筑模型框架的数据；建筑模型框架数据包括建筑框架线、建筑物基本的块面结构数据。

进一步的，本发明可以采用使用CAD软件进行建模，通过CAD图纸的手段，实现建筑物模型的模拟。

根据一观看视角数据生成一透视关系数据，并导入一用光原则数据；

观看视角为一设定值，在采用该设定值的情况下，投影效果理想，观众观看角度合适；在墙面投影中，观众的观看角度一般在楼体的下方，所以将阴影控制在物体的下方，观看的效果较好。因此将灯光设置的适当偏高，使得阴影较长，从而起到强化视觉的效果。

在本发明的一个实施例中，主光源的设置位置也不是一成不变的，可以要根据所需要的视觉效果做出适当变化，但一般设置在事物上方，出现在事物下方的可能较小。在动画影像中所有事物产生的阴影都要符合这一原则，使所有的影像都有统一感，而不让人产生错乱的空间感觉。

在本发明的一个实施例中，本发明可以采用左侧斜上45度为主光源方向，从而获得一个较为理想的观看效果。

本发明对建筑物进行测光，通过测光仪测量建筑物墙面参数，所述墙面参数具体包括：颜色、吸光率、反光率、材料；根据墙面参数产生一色彩原则，该色彩原则可以在后续的分镜头脚本、中间张、三维动画制作的过程中作为一个参考标准，本发明对建筑物进行测光后可以对三维动画的色彩效果、灯光效果、画面质感形成较大的提升，从而获得极佳的现场放映效果。

本发明在动画制作的过程中，包含一强化立体效果的步骤，其中，强化立体效果主要通过使用阴影、遮挡、虚实等基本形式。具体的，在手绘稿中对建筑变化进行基本设计、确立用光原则后，我们可以根据基本物理学原理绘制出基本的物体阴影和动画变化中阴影的变化，还有在动画过程中基本的物体遮挡关系，所产生的透视关系，以及基本透视中所产生的事物间的虚实关系，这些都是强化立体效果的基本手段。在手绘稿件中的呈现达到使我们对最终效果有了基本的预估，减少我们在三维动画以及最终合成中的反复。因为这些因素是墙体秀的关键因素，所以会在视觉效果上做适当的强化以求得更好的视觉效果。

在本发明的一个实施例中，确立用光原则后，先进行强化立体效果的处理，而再进行透视关系的分析。具体的，在动画制作过程中，导入用户观看视角的数据，一般为仰视，确定人群的主要观看区域后，便可计算出仰视角度为多少，这样在手动画制作中便可绘制较准确的透视，如近大远小，左右不同的错位等。

根据建筑物模型数据设定一数字投影灯参数，根据数字投影灯参数确定动画的技术指标；本发明的数字投影灯参数具体包括：架设位置、数量、架设角度。

进一步的，根据建筑物模型数据设定一数字投影灯参数具体包括：设置多台数字投影灯投射同一位置，以增加投射亮度；随着投射角度越大，则投射同一位置的数字投影灯数量越多。

在本发明的一个实施例中：一般一台数字投影灯可覆盖的范围最大长度在30米以内，且在数字投影灯与建筑距离的1/2以内，例如数字投影灯距离建筑10米，投影覆盖长度在5米内为最佳，但如果覆盖长度超过30米，呈像质量将大幅降低。投影一般为平行投射或仰角投射，因为仰角越大，投射的图像变形也越大，亮度损失也会越大，所以数字投影灯一般会被架离地面，投射角度越平越佳。根据以上原测，根据建筑的呈像面积，外部环境等具体条件，如建筑前是否有遮挡物，投影距离和位置可以选择的范围，数字投影灯可架设的最大高度等客观条件，来确定数字投影灯的具体位置和角度。现有技术中因为技术原因，数字投影灯的亮度一般不会出现亮度过高的情况，只会不足，所以需要选择多台数字投影灯投射同一位置，投射相同画面使这重叠来加大亮度的方法，这样使用的数字投影灯会成倍增加，在投射角度较大的区域，由于亮度会比其它区域丢失大，所以有时会选择比平射区域更多的数字投影灯，如在一个项目中共划分为10个区域，在楼主体区域中的的八个区域为双数字投影灯重叠，在楼顶的区域由于角度较大使用三台数字投影灯重叠。

本发明中的动画的技术指标具体包括：动画制作的分辨率、文件码率。现有技术中的数字投影灯现阶段在高呈像分辨率一般为1920*1080dpi，整个呈像范围的最高分辨率可以通过数字投影灯数量乘以这个分辨率减去融合范围分辨率获得。但是在分辨率极高的情况下，可以采用等比缩小这一分辨率的技术方案，从而实现减少制作时间，从而减小制作压力。进一步的，在文件分辨率确定后，使用的文件格式多为mov,m2v两种，文件码率越大，文件越清晰但文件的数据量也越大，对播放系统的压力也越大。所以根据播放设备的优劣和实际效果的要求确定合适的文件码率。

本发明中根据数字投影灯参数生成图像分割标准参数，由于采用的是多台数字投影灯进行三维动画的投放，因此，需要根据投影机的设置位置区分不同的投影块，首先确定图像分割标准参数有利于后续完成图像序列后进行图像序列的分割。

本发明的三维动画制作包括：

导入建筑物模型数据、用光原则数据、透视关系数据及数字投影灯参数数据生成分镜头脚本；

本发明中生成分镜头脚本具体包括：根据用光原则数据生成动画阴影关系和角度数据；根据观看视角数据及透视关系数据生成透视线数据。根据分镜头脚本生成三维动画；确定分镜头脚本后进行中间张的制作，完成中间张的制作之后进行动画的制作。

在本发明的一个实施例中，分镜头脚本的制作过程如下：

步骤一、明确三维空间中的灯光，根据之前所确立的灯光基本原则，我们在制作分镜头脚本时可以生成灯光方向的数据，方便此后绘制阴影关系和角度。步骤二、明确三维空间中的摄像机位置，根据设定的观看角度和透视关系原则，生成透视线，方便分镜头稿的制作。步骤三、基本图像元素的确立，首先导入基本的图像元素，如外滩秀中工人的形象，未来飞船的样子等，这些元素是最基本的动画形象，一般不宜过于复杂。步骤四、基本场景构图的绘制，将设计完成的元素在符合和原建筑结构的原则下，进行构图的设计，摆放合适的位置制作出一部分分镜头。

步骤五、基本动画的明确，在场景分镜制作完成后，开始制作中间动画阶段的中间张，这些动画的设计都要求贴合建筑的结构，也就是符合基本的制作原则。步骤六、脚本场次确定，当分镜头全部制作完成后，确立脚本场次，编辑成册，作为动画和合成的基础。

根据分镜头脚本的设计，制作场景和场景之间的转换动画。 三维动画经过一服务器进行渲染，生成图像序列。

将制作完成的三维动画送至渲染服务器进行渲染，生成图像序列，如tga或jpg序列

导入建筑物模型参数，生成一三维建筑物模型；导入数字投影灯参数，生成一三维建筑及数字投影灯的立体模型；

在本发明的一个实施例中通过诸如maya、c4d等的三维软件对建筑物进行模拟，同时模拟摄像机架设位置，模拟架设摄像机主要确定摄像机的仰角角度和离开建筑的距离，可在三维软件中将单位参数设置的和现实相同，如米、英尺等。这样更方便统一制作，根据分镜头中所确立的灯光参考位置在三维软件中假设灯光，一般只架设主光源，而不像传统动画制作需要架设辅助光源和轮廓光源等。根据建筑图纸等比建模，根据建筑参数，使用和架设摄像机统一的单位在三维软件中制作建筑的三维模型，并使用和真实建筑相同的质感作为模型的材质。

根据立体模型对分镜头脚本参数进行处理，生成三维元素分镜头脚本。

根据分镜头脚本生成三维动画；

导入音乐文件与三维动画合成；

在本发明的一个实施例中：经由音乐编辑对画面的分析在墙体变化的动作点上，加上合适的音效，以及全片的背景音乐，音效在全片中的地位尤其重要，如墙体运动时要加入岩石的摩擦声，玻璃碎裂时要加入玻璃破碎声等，在可以加入音效处尽可能加入音效，这样是对视觉的强化。音乐音效制作完成后，使用ae或nuke等合成软件将其与影片结合为一段包含声音和影像的完整的多媒体素材，便于在播放时可以确保声画的统一性。

本发明导入图像分割标准参数，对图像序列进行分割，将图像序列分割成多个投影块，任意两相邻的投影块衔接处具有5%~15%的融合范围；通过多台计算机分别对多个投影块进行动画合成。采用分割图像序列的方式使得本发明可以通过多台计算机同时对图像序列进行动画的合成，从而大大提高动画合成的速度，进而有效缩减了本发明的动画制作周期。

在本发明的另一实施例中，也可以在完成图像序列的合成后对三维动画进行分割，将三维动画分割成多个投影块，任意两相邻的投影块衔接处具有5%~15%的融合范围。

根据数字投影灯的架设方式与数量进行图像分割，渲染成分割视频，根据数字投影灯的架设方式，如横向分割为多少块面，纵向为多少块面，以在墙体上的布局对影像进行分割，在分割中要求每块投影衔接处有5%〜15%的融合范围，范围大小根据具体架设位置稍有不同，但必须存在，这样可以使衔接处的结合过渡更加柔和，不产生明显的接合线条。

根据数字投影灯参数进行数字投影灯的架设；

最后，通过数字投影灯进行三维动画的播放。

本发明中生成图像序列后还包括一特效合成流程，具体包括：导入图像序列数据合成特效效果；进行色彩修正处理，以增强对比度和饱和度；进行再次渲染。

在本发明的一个实施例中，特效合成阶具体包括：

步骤一、特效合成，将渲染完成的图像序列导入合成软件，如ae或nuke中合成加入如烟雾、光效、火焰等非三维制作的效果。

步骤二、进行色彩修正，使用强对比和高饱和度色彩，对三维渲染的图像序列进行色彩的修正，如：为突出阴影效果，阴影需要加重，这需要对阴影单独校色，由于投影会使图像色彩减弱，所以可以采用将影像的对比度和饱和度大大加强，根据建筑的材质选择不同的对比度，一般为反射增大饱和度和对比度越强，反射度过高的建筑就不适合墙面投影。

步骤三、渲染出视频，将合成完毕的素材，渲染成为小尺寸的视频文件如mov、wmv等进行音乐的合成。

色彩修正具体包括：增强阴影部分的对比度和饱和度，以及根据墙面参数调整对比度。

本发明的一个实施例中，进行特效合成之前进行图像分割，需要根据需要合成的特效所占用的投影块数进行分割，比如，需要合成的特效占据了第一投影块和第二投影块，则分割的过程中，第一投影块与第二投影块并不进行分割，第三投影块至第N投影块按照原有的规则进行分割，完成特效后，再根据分割的投影块进行动画的合成。

在本发明的另一个实施例中，完成特效合成再进行图像分割。

本发明导入建筑模型数据，在目标建筑物上进行建筑物框线的投射，进行第一层数字投影灯的投射和校准，完成第一层数字投影灯校准后，第一层数字投影灯投射十字坐标线，之后依次进行后续多层数字投影灯的投射和校准。

本发明的墙面投影包括：导入建筑物模型数据，数字投影灯投射模拟建筑物结构线，在模拟建筑物结构线上投射静止图像，进行修正。

现场由于投影的关系图像会发生变形错位，需要通过投放软件进行校准，在现场对投影所针对的目标建筑进行校准，导入影像中建筑的线框图数据，数字投影灯进行投射，去匹配真实建筑的结构线，这样进行校准，当第一层数字投影灯校准完成后，然后投射十字坐标线，使后面叠加的数字投影灯图像与第一台的完全吻合，当全部数字投影灯都校准完成且线框都完全匹配后，投射建筑的静止图像观察效果，进行细节修正。

本发明的所述播放系统联动包括：中央控制系统构成声光电的同步，所述中央控制系统同时触发多台播放设备；在墙面投影中结合炫酷的激光等。

本发明可以对光影进行分析，对建筑变化中的事物进行统一的光源设计，进而使用潘多拉投放设备来进行多个面和不规则物体的投射，从而获得更好的投影效果。

本发明中，在三维中视角的确立后，在后期合成软件中还需进行矫正处理，将三维中变形的模型修正成正投的平面图像，这样方便在投影中进行和实体建筑的匹配，达到不错的效果。

本发明中，可以进行互动技术的引入，使用红外捕捉，技术做到视频和真人的完美互动，如手一挥动，墙面翻转效果，同步进行。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明大型墙面立体投影的方法解决了现有技术中墙面立体投影存在无法根据建筑物的颜色和材质制作动画，并且，存在对渲染后的视频进行切割，数据处理量大，时间较长的问题，通过对建筑物进行测光获得墙面参数实现动画制作过程中色彩及用光的合理运用，达到极佳的投影效果，并且通过分割图像序列通过多个计算机同时运作进行动画合成，从而大大提升动画制作的效率。

Claims (8)

1.一种大型墙面立体投影的方法，其特征在于，包括：视频制作、墙面投影及其与播放系统联动，正式演出；所述视频制作包括：

建筑建模，三维元素制作，三维动画制作，特效合成；

所述建筑建模包括：

对一建筑物进行立体建模，生成一建筑物模型数据；

根据一观看视角数据生成一透视关系数据，并导入一用光原则数据；

根据建筑物模型数据设定一数字投影灯参数，数字投影灯参数具体包括：架设位置、数量、架设角度；根据数字投影灯参数确定动画的技术指标；所述动画的技术指标具体包括：动画制作的分辨率、文件码率；

根据数字投影灯参数生成图像分割标准参数；

导入建筑物模型数据，生成一三维建筑物模型；导入数字投影灯参数，生成一三维建筑及数字投影灯的立体模型；

所述三维元素制作包括：导入建筑物模型数据、用光原则数据、透视关系数据及数字投影灯参数生成分镜头脚本；

所述三维动画制作包括：

根据立体模型对分镜头脚本参数进行处理，生成三维元素分镜头脚本；

根据分镜头脚本生成三维动画；

导入音乐文件与三维动画合成。

2.根据权利要求1所述的大型墙面立体投影的方法，其特征在于，三维动画经过一服务器进行渲染，生成图像序列。

3.根据权利要求1所述的大型墙面立体投影的方法，其特征在于，根据建筑物模型数据设定一数字投影灯参数具体包括：设置多台数字投影灯投射同一位置，以增加投射亮度；其中，随着投射角度增大，则投射同一位置的数字投影灯数量也增多。

4.根据权利要求1所述的一种大型墙面立体投影的方法，其特征在于，还包括：对建筑物进行测光，通过测光仪测量建筑物墙面参数，所述墙面参数具体包括：颜色、吸光率、反光率、材料；根据墙面参数产生一色彩原则。

5.根据权利要求2所述的大型墙面立体投影的方法，其特征在于，导入图像分割标准参数，对图像序列进行分割，将图像序列分割成若干个投影块，任意两相邻的投影块衔接处具有5%~15%的融合范围；通过多台计算机分别对多个投影块进行动画合成。

6.根据权利要求2所述的大型墙面立体投影的方法，其特征在于，在生成图像序列后还包括一特效合成流程，具体包括：导入图像序列数据合成特效效果；进行色彩修正处理，以增强对比度和饱和度；进行再次渲染；色彩修正具体包括：增强阴影部分的对比度和饱和度，以及根据墙面参数调整对比度。

7.根据权利要求1所述的大型墙面立体投影的方法，其特征在于，所述墙面投影包括：

导入建筑模型数据，数字投影灯在目标建筑物上进行建筑物框线的投射，进行第一层数字投影灯的投射和校准，完成第一层数字投影灯校准后，第一层数字投影灯投射十字坐标线，之后依次进行后续多层数字投影灯的投射和校准。

8.根据权利要求1所述的一种大型墙面立体投影的方法，其特征在于，所述播放系统联动包括：

中央控制系统构成声光电的同步，所述中央控制系统同时触发多台播放设备。