CN107135385A - 一种交叉汇聚立体实拍的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，该方法包括：前期拍摄方案策划确定，预计成像最佳距离；采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行摄像；对实拍素材进行立体校对修正；摄像机路径跟踪运动还原；单眼相机转换为立体相机组；相机空间与三维空间比例及位置调整；遵循交叉空间还原原理对影片后期合成控制。该方法通过从前期策划阶段根据拍摄方案，慎重确定拍摄最佳成像距离，严格按照模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机进行拍摄，遵循交叉空间还原原理进行后期合成。来实现交叉汇聚的立体成像实拍，可以适用于各种形式的电影制作或广告作品创作。

Description

一种交叉汇聚立体实拍的处理方法

技术领域

本发明涉及立体电影拍摄领域，尤其涉及一种交叉汇聚立体实拍的处理方法。

背景技术

目前，实拍和三维制作结合已经成为电影制作发展的大趋势，应用在越来越多的电影 中，创造了许多令人印象深刻的镜头。与传统影视制作相比，三维影视制作在场景设计、 创建，特效以及镜头的运动方面都有着无可比拟的优势，能展现出更好的视觉效果；而在 角色表演方面，真人演员能展现更为细腻真实的情感和面貌，这一点是三维制作至今难以 达到的，因此某些影片和镜头需要运用实拍和三维结合的技术，将两者的优势整合起来， 创作出更好的影片。

传统的立体电影摄影，有两种基本方法，一种方法是在保持两台摄影机不动的情况下 使摄影物镜光轴各自向内移动一小段距离，并继续保持两光轴的平行性(具体如图1所示)。 另一种方法是两台摄影机各自绕本机摄影物镜主点向内旋转一定角度，交叉汇聚进行拍摄 (具体如图2所示)。虽然第一种方法采用平移摄影物镜光轴方法比较常用，它能让左右 两画幅对应的立体窗口形状均为矩形而且相互重合。但立体效果不如第二种旋转交叉汇聚 拍摄方式拍出来的影片强烈，而且该第二种拍摄方式也能满足影片导演镜头语言表现，调 整清晰成像面位置，但旋转摄影物镜光轴的摄影方法也有明显缺陷，它拍摄出来的左右两 画幅对应的立体窗口的形状均变为楔形，而且左右两立体窗口互不重合(具体参见图3)， 位于立体窗口平面内的景物在左、右两画幅内不但有水平视差，而且还有垂直视差，影像 边缘的清晰度也会下降。因此若能处理这些缺陷，交叉汇聚拍摄方式将能为影片制作提供 更多的表现形式。

然而，电影立体实拍的方式各有千秋，仅用平移摄影物镜光轴方法来拍摄立体影片不 能满足导演要求，或通过二转三的方式，把原是单机的画面，重新通过合期转成双机立体 的画面，这成本也是巨大的。因此，如何能获得更好的项目和影片效果，同时又能减低成 本，是需要解决的问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种交叉汇聚立体实拍的处理方 法，能确保影片立体景深和冲屏效果更强烈，还能根据镜头需要，方便调整清晰成像面位 置，以及解决旋转摄影物镜光轴摄影方法的相差问题和影像边缘不清晰的缺陷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，包括以下步骤：

步骤1，策划确定前期拍摄方案，预计成像最佳距离；

步骤2，按所述步骤1的成像最佳距离采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行摄 像；

步骤3，立体校对修正所述步骤2拍摄的实拍素材；

步骤4，对所述步骤3修正后的拍摄结果还原摄像机路径跟踪运动；

步骤5，在所述步骤4还原摄像机路径跟踪运动后，将单眼相机转换为立体相机组；

步骤6，调整所述立体相机组的相机空间与三维空间比例及位置；

步骤7，遵循交叉空间还原原理对影片后期合成控制，完成实拍交叉汇聚立体的处理。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的交叉汇聚立体实拍的处 理方法，由于处理步骤中通过了模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行摄像，不仅能让影 片立体景深和冲屏效果强烈，还能根据镜头需要，调整清晰成像面位置；观众在看立体电 影时虚实两元素要像在同一个空间里用一台摄像机拍摄的一样，因此需还原空间，同时让 左右眼位于立体窗口平面内的景物在左、右两画幅内不但没有水平视差，而且还没有垂直 视差，影像边缘的清晰；制作方式直观，快捷，让立体实拍制作的时间成本和资金成本减 低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附 图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领 域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附 图。

图1为现有的立体平行相机摄影的示意图；

图2为现有的立体交叉汇聚相机摄影的示意图；

图3为现有的立体交叉汇聚相机摄影的立体窗口的形状均变为楔形示意图；

图4为本发明实施例提供的交叉汇聚立体实拍的处理方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的确定的最佳拍摄成像距离示意图；

图6为本发明实施例提供的根据本发明采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组来进行 拍摄的侧视示意图；

图6a为本发明实施例提供的根据本发明采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组来进 行拍摄的顶视示意图；

图7为本发明实施例提供的三维相机模型的示意图；

图8为本发明实施例提供的根据本发明一只眼摄像机运动路径跟踪还原的示意图；

图9为本发明实施例提供的左右眼原素材有轻微垂直差的效果图；

图10为本发明实施例提供的根据本发明交叉相机的左右相机中心点及其汇聚距离的 示意图；

图11为本发明实施例提供的根据本发明相机空间与三维空间比例及位置调整的效果；

图12为本发明实施例提供的根据本发明左右眼实拍素材与底片选取最佳画面范围效 果图；

图13为本发明实施例提供的根据本发明实拍与三维空间还原合成的效果示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明的保护范围。

如图4所示，本发明实施例提供一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，包括以下步骤：

步骤1，策划确定前期拍摄方案，预计成像最佳距离；

步骤2，按所述步骤1的成像最佳距离采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行摄 像；

步骤3，立体校对修正所述步骤2拍摄的实拍素材；

步骤4，对所述步骤3修正后的拍摄结果还原摄像机路径跟踪运动；

步骤5，在所述步骤4还原摄像机路径跟踪运动后，将单眼相机转换为立体相机组；

步骤6，调整所述立体相机组的相机空间与三维空间比例及位置；

步骤7，遵循交叉空间还原原理对影片后期合成控制，完成实拍交叉汇聚立体的处理。

上述处理方法的步骤1中，预计成像最佳距离D满足以下公式：

其中D为成像最佳距离，A为瞳距，F为焦距，H为底片水平尺寸

上述处理方法的步骤2中，在所述采用模拟人眼的交叉汇聚立体方式进行摄像中，按 照立体安全规范拍摄，并实时立体监看视差比例，立体画面左右视差不超过画面总宽的5％， 并准确测绘及记录拍摄空间数据。所记录的拍摄空间数据包括：记录焦距、汇聚距离、瞳 距、高度，灯光和空间位置。

上述处理方法的步骤3中，在所述立体校对修正所述步骤2拍摄的实拍素材中，根据 三维中理想的人眼的交叉汇聚立体相机画面特征为依据，使实拍中最佳成像面的前景物体 中心，在左右眼相机画面里，同一物体同一个特征点能水平重合。

上述处理方法的步骤5的将单眼相机转换为立体相机组中，左右眼相机满足以下关 系：

其中左眼相机为L，右眼相机为R，汇聚距离为D，双眼瞳距为A，左眼相机中轴线与双眼连线的夹角为左底角RL，右眼相机中轴线与双眼连线的夹角为右底角RR。

上述处理方法的步骤6的调整所述立体相机组的相机空间与三维空间比例及位置中， 在对应位置建立参考物体作为空间尺寸标准物，具体的，该作为空间尺寸标准物的参考物 为已知尺寸物体，如箱子等物体；调整导入的立体相机组缩放比例，使立体相机组对应空 间点与参考物体大小一致并重合；根据镜头需要调整立体相机组离地高度及角度，使立体 相机组便于后续制作使用。

上述方法步骤7中的遵循交叉空间还原原理对影片后期合成控制为：实拍素材与底片 等高下，选取最佳画面范围，与三维的场景，进行缩放匹配，根据实拍与三维的镜头不同 焦距下在同一成像面距离上进行以三维构图为基准对实拍画面的裁剪或者缩放，并保证真 实的空间像差关系。

本发明的处理方法，由于处理步骤采用了模拟人眼的交叉汇聚立体方式进行摄像，不 仅可以影片立体景深和冲屏效果更强烈，还要能根据镜头需要，调整清晰成像面位置；也 解决了旋转摄影物镜光轴的摄影方法的相差问题和影像边缘不清晰的缺陷。

下面结合附图和具体实施例对本发明的处理方法作进一步地详细描述。

本发明方法中涉及的交叉汇聚立体拍摄过程具体如下：前期策划阶段根据拍摄方案， 确定拍摄最佳成像距离，严格按照模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行拍摄，对实拍素 材立体校对修正，摄像机路径跟踪运动还原，单眼相机转换为立体相机组，立体相机组的 相机空间与三维空间比例及位置调整；遵循交叉空间还原原理进行后期合成及较色。具体 按照下面的流程制作，来实现电影交叉汇聚立体实拍和三维虚拟元素的结合(参见图4)。

根据构图需要及交叉汇聚拍摄规范原则，确定前期拍摄方案及立体拍摄手法，主要是 确定摄影机和物理镜头，从而确定相机的各基本设备参数，包括：定好对应镜头左右相机 之间的瞳距，焦距，CMOS尺寸，分辨率等。从而根据构图确定最佳拍摄成像距离；如图5所示，就是极限成像和最佳成像时候人眼聚焦的夹角α，L1，L2，L3是不同距离下，瞳距 分别为40mm，68mm，96mm下的最佳距离，由此夹角再根据反三角函数可以推出不同瞳距的 极限和最佳距离。最佳成像距离的计算公式如下所示：

其中D为最佳成像距离，A为瞳距，F为焦距，H为底片水平尺寸，交叉距离越近， 成像距离就越近，并且呈曲线渐变。

上述中采用的立体交叉汇聚相机摄影的示意如图2所示，其立体窗口的形状均变为楔 形(参见图3)，区别于图1所示的立体平行相机摄影。

根据画面、剧情等要求，采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行拍摄，如图6和 图6a所示，严格按照立体安全规范拍摄，实时立体监看视差比例，并精准测绘拍摄空间数 据，记录焦距、汇聚距离、瞳距、高度，灯光、空间位置等真实现场镜头及空间数据。

由于采用交叉汇聚立体拍摄的特殊性及镜头画面的需求，优选使用垂直立体拍摄方 式，从而实现了立体相机的瞳距数字化实时读取，及瞳距的宽范围调整，满足镜头故事画 面的需求。同时配套使用立体实时监看与无线实时汇聚调整方式，从而保证立体的安全性。 三维相机模型如图7所示。

为了保证立体安全和立体效果，选取比较合理的立体画面左右视差不超过画面总宽的 5％，并在实际拍摄时做立体监看检查，使画面立体效果在安全可控范围内。

根据现场记录的实拍镜头数据，使用镜头反求软件(PFTrack、MatchMover、SynthEyes 等)对实拍素材(其中一只眼素材)进行分析、解算、修正、镜头精度验证等处理，得到 实拍其中一只眼的相机轨迹等数据，如图8所示。

交叉汇聚立体拍摄本身会出现左右眼素材有轻微垂直差甚至角度差，原始有错位素材 如图9所示，根据三维中理想的人眼的交叉汇聚立体相机画面特征为依据，保证实拍中最 佳成像面的前景物体中心，让左右眼相机画面里，同一物体同一个特征点能水平重合。同 时从论证排除采用立体反求镜头的方式，转而采用反求一只眼得出镜头来生成立体相机的 方式。针对拍摄的各个镜头的运动特点以及各镜头反求的特性，进行有针对性的分类处理， 以达到高效处理、数据准确的目的。

交叉相机的左右相机中心点及其汇聚距离构成等腰三角形(如下图10)，由于已知瞳 距A的值和汇聚距离D的值，所以可以根据此三角函数关系、反求得到的左眼L的空间坐标属性进行数学换算，如下公式所示，从而得到右眼R的空间坐标属性。

其中左眼相机为L，右眼相机为R，汇聚距离为D，双眼瞳距为A，左眼相机中轴线与双眼连线的夹角为RL(RL称为左底角)，右眼相机中轴线与双眼连线的夹角为RR(RR称 为右底角)。

通过以上公式得出右底角及已知的相机瞳距A，并通过对称换算即可获得右眼的世界 坐标属性。

相机空间与三维空间比例及位置调整，将获取得到的相机文件导入三维软件，链接背 景实拍图；在对应位置建立参考物体(已知尺寸物体，比如箱子等物体)作为空间尺寸标 准物；调整导入的相机组缩放比例，使之对应空间点与参考物体大小一致并重合；根据镜 头需要调整相机组离地高度及角度，使之便于后续制作使用(如图11所示)。

遵循交叉空间还原原理对影片后期合成控制：实拍素材(如图12所示)与底片等高下， 选取最佳画面范围，与三维的场景，进行缩放匹配，应根据实拍与三维的镜头不同焦距下 在同一成像面距离上进行以三维构图为基准对实拍画面的裁剪或者缩放，同时保证真实的 空间像差关系(成品如图13所示)。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围 为准。

Claims (9)

1.一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，策划确定前期拍摄方案，预计成像最佳距离；

步骤2，按所述步骤1的成像最佳距离采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行摄像；

步骤3，立体校对修正所述步骤2拍摄的实拍素材；

步骤4，对所述步骤3修正后的拍摄结果还原摄像机路径跟踪运动；

步骤5，在所述步骤4还原摄像机路径跟踪运动后，将单眼相机转换为立体相机组；

步骤6，调整所述立体相机组的相机空间与三维空间比例及位置；

步骤7，遵循交叉空间还原原理对影片后期合成控制，完成实拍交叉汇聚立体的处理。

2.根据权利要求1所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述方法步骤1中，预计成像最佳距离D满足以下公式：

其中D为成像最佳距离，A为瞳距，F为焦距，H为底片水平尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述方法步骤2中，在所述采用模拟人眼的交叉汇聚立体摄像机组进行摄像中，按照立体安全规范拍摄，并实时立体监看视差比例，立体画面左右视差不超过画面总宽的5％，并准确测绘及记录拍摄空间数据。

4.根据权利要求3所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述记录的拍摄空间数据包括：记录焦距、汇聚距离、瞳距、高度，灯光和空间位置。

5.根据权利要求1或2所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述方法步骤3中，在所述立体校对修正所述步骤2拍摄的实拍素材中，根据三维中理想的人眼的交叉汇聚立体相机画面特征为依据，使实拍中最佳成像面的前景物体中心，在左右眼相机画面里，同一物体同一个特征点能水平重合。

6.根据权利要求1或2所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述方法步骤5的将单眼相机转换为立体相机组中，左右眼相机满足以下关系：

其中左眼相机为L，右眼相机为R，汇聚距离为D，双眼瞳距为A，左眼相机中轴线与双眼连线的夹角为左底角RL，右眼相机中轴线与双眼连线的夹角为右底角RR。

7.根据权利要求1或2所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述方法步骤6的调整所述立体相机组的相机空间与三维空间比例及位置中，在对应位置建立参考物体作为空间尺寸标准物；调整导入的立体相机组缩放比例，使立体相机组对应空间点与参考物体大小一致并重合；根据镜头需要调整立体相机组离地高度及角度，使立体相机组便于后续制作使用。

8.根据权利要求7所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述作为空间尺寸标准物的参考物为已知尺寸物体。

9.根据权利要求1或2所述的一种实拍交叉汇聚立体的处理方法，其特征在于，所述方法步骤7中的遵循交叉空间还原原理对影片后期合成控制为：实拍素材与底片等高下，选取最佳画面范围，与三维的场景，进行缩放匹配，根据实拍与三维的镜头不同焦距下在同一成像面距离上进行以三维构图为基准对实拍画面的裁剪或者缩放，并保证真实的空间像差关系。