CN110133958A - 一种立体电影的跟踪系统及方法 - Google Patents

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陈刚
秋天
杜燕青
刘江
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    • G03B35/00—Stereoscopic photography
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/239—Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/296—Synchronisation thereof; Control thereof

Abstract

本发明公开了一种立体电影的跟踪系统及方法，其中系统包括控制模块、轨道、轨道车和多个显示模块，所述轨道车上设有立体跟踪相机，各所述显示模块包括投影仪和屏幕，所述控制模块分别与立体跟踪相机与投影仪连接；所述立体跟踪相机用于对屏幕进行跟踪，并使立体跟踪相机的视觉中心点始终对准屏幕的中心点，以及获取立体跟踪相机的正确焦距和水平偏移量；所述控制模块用于根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，以使屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内。本发明能够使屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内，给游客更强的沉浸感，可广泛应用于数字电影技术领域。

Description

一种立体电影的跟踪系统及方法
技术领域
本发明涉及数字电影技术领域，尤其涉及一种立体电影的跟踪系统及方法。
背景技术
随着科学技术的发展，一些主题公园中都会提供一些大型特种电影项目，这些项目一般为4D影片制作，通过这些影片制作给游客展示一个奇幻的世界，该奇幻世界由4D影片制作与现实实景进行结合，游客乘坐在轨道车上，随着轨道车的移动，感受奇幻之旅。由于轨道车处于移动状态，因此观众在观看屏幕的角度也在变化，当出现这种角度变化时，观众的视觉偏移产生拉伸，如果不对屏幕上的画面进行相应的修改处理，会给观众造成错位感，无法使观众在视觉体验上始终保持在同一环境中，直接影响的游客的体验效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种实时对渲染画面进行拉伸调整的立体电影的跟踪系统及方法。
本发明所采用的第一技术方案是：
一种立体电影的跟踪系统，包括控制模块、轨道、轨道车和多个显示模块，所述轨道车上设有立体跟踪相机，各所述显示模块包括投影仪和屏幕，所述控制模块分别与立体跟踪相机与投影仪连接；
所述立体跟踪相机用于对屏幕进行跟踪，并使立体跟踪相机的视觉中心点始终对准屏幕的中心点，以及获取立体跟踪相机的正确焦距和水平偏移量；
所述控制模块用于根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，以使屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内。
进一步，所述立体跟踪相机包括第一相机和第二相机，所述第一相机和第二相机安装在轨道车的同一高度上，且左右位置偏差预设间距；
将第一相机的视觉中心点和第二相机的视觉中心点进行合并后，作为立体跟踪相机的视觉中心点。
进一步，所述立体跟踪相机对屏幕进行跟踪这一步骤，具体为：
控制移动中的立体跟踪相机的视角范围始终与屏幕的大小匹配。
进一步，所述正确焦距等于屏幕的Z轴数据减去立体跟踪相机的Z轴数据，所述水平偏移量等于屏幕的X轴数据减去立体跟踪相机的X轴数据。
本发明所采用的第二技术方案是：
一种立体电影的跟踪方法，包括以下步骤：
按照预设方式控制轨道车在轨道上进行行驶；
立体跟踪相机对屏幕进行跟踪，并使立体跟踪相机的视觉中心点始终对准屏幕的中心点；
获取立体跟踪相机的正确焦距和水平偏移量；
根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，以使屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内。
进一步，所述立体跟踪相机包括第一相机和第二相机，还包括以下步骤：
按照预设间距将第一相机和第二相机安装在轨道车的同一高度后，合并第一相机的视觉中心点和第二相机的视觉中心点作为立体跟踪相机的视觉中心点。
进一步，所述立体跟踪相机对屏幕进行跟踪这一步骤，具体为：
控制移动中的立体跟踪相机的视角范围始终与屏幕的大小匹配。
进一步，所述正确焦距等于屏幕的Z轴数据减去立体跟踪相机的Z轴数据，所述水平偏移量等于屏幕的X轴数据减去立体跟踪相机的X轴数据。
本发明的有益效果是：本发明通过立体跟踪相机跟踪记录轨道每个位置上的正确焦距和水平偏移量，控制模块根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，从而是屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内，给游客更强的沉浸感。
附图说明
图1是本发明一种立体电影的跟踪系统的结构框图；
图2是本发明一种立体电影的跟踪方法的步骤流程图；
图3是具体实施例中跟踪系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图3所示，本实施例提供一种立体电影的跟踪系统，包括控制模块、轨道4、轨道车2和多个显示模块，所述轨道车2上设有立体跟踪相机3，各所述显示模块包括投影仪和屏幕1，所述控制模块分别与立体跟踪相机3与投影仪连接；
所述立体跟踪相机3用于对屏幕1进行跟踪，并使立体跟踪相机3的视觉中心点始终对准屏幕1的中心点，以及获取立体跟踪相机3的正确焦距和水平偏移量；
所述控制模块用于根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，以使屏幕1上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内。
本实施例提供的系统是一个大型室内综合性轨道的主题项目，在室内布置室内实景模型，再与屏幕无缝连接，采用立体跟踪相机3模拟观众的视线范围，再根据立体跟踪相机3获取的数据渲染出来的画面可以使屏幕1内的虚景和空间内的实景完美融合，给观众带来更强的沉浸感；本实施例中采用立体跟踪相机，而不采用普通相机，原因是普通相机无法渲染出拉伸画面。具体地，轨道车2沿着预设的轨道4行驶，所述轨道车2的速度是工作人员预先调好的速度。随着轨道车2的行驶，屏幕1上播放的故事情节也跟着推进，游客融入影片故事中，感受到与角色的互动根据影片剧情的发展，影片的内容会从当前幕转移到下一幕，轨道车2也会根据故事的发展从当前幕移动到另一个屏幕1前。所述立体跟踪相机3安装在轨道车2上，安装的高度与游客的视线高度相同，且用于对屏幕1进行跟踪，并获取立体跟踪相机3的正确焦距和水平偏移量，此时立体跟踪相机3的相当于游客的视角。如果立体跟踪相机3的视角垂直屏幕1中心，此时相当于游客与平面正面相对，屏幕1上渲染的画面没有任何变形，因此此时无需对渲染画面进行拉伸处理。当相机开始移动，立体跟踪相机3的视角以及相机的焦距产生了改变，则此时需要对渲染画面进行拉伸处理，否则播放的画面与游客的视觉体验不在一个空间内，此时很难将游客沉浸到画面内。因此，根据立体跟踪相机3的画面与立体跟踪相机3偏移方向相反的方向进行拉伸，这种拉伸感会给观众一种是因为自身的视线偏移而产生的视觉拉伸，从而使观众在视线转换过程中视觉体验始终保持在同一空间内；比如当游客坐在轨道车2中从当前幕移动到下一个幕的时候，移动的方向是向左边移动的，则通过立体跟踪相机3所渲染的画面会向右拉伸。本系统通过使用立体跟踪相机3，使屏幕1上的虚拟景象与室内实景模型进行融合，由于播放的视频根据立体跟踪相机3采集的数据进行拉伸修改，从而使画面看起来更加真实，给游客更强的沉浸感。
进一步作为优选的实施方式，所述立体跟踪相机包括第一相机和第二相机，所述第一相机和第二相机安装在轨道车的同一高度上，且左右位置偏差预设间距；
将第一相机的视觉中心点和第二相机的视觉中心点进行合并后，作为立体跟踪相机的视觉中心点。
所述立体跟踪相机模拟人眼，人体视觉左右眼偏差值为6.8厘米，因此将第一相机和第二相机安装的左右位置偏差为6.8厘米，且相机的高度匹配车体上人眼的高度，因此能够更好地获取游客的视角范围参数和视角角度参数。
进一步作为优选的实施方式，所述立体跟踪相机对屏幕进行跟踪这一步骤，具体为：
控制移动中的立体跟踪相机的视角范围始终与屏幕的大小匹配。
本实施例中，通过在立体跟踪相机内写入相应的MEL语言，使移动中的相机的视角范围始终匹配屏幕的大小。MEL l是Maya Embedded Language(Maya内置语言)的缩写，是一种强大的命令和脚本语言，可以直接控制Maya的特征、进程和工作流程。
进一步作为优选的实施方式，所述正确焦距等于屏幕的Z轴数据减去立体跟踪相机的Z轴数据，所述水平偏移量等于屏幕的X轴数据减去立体跟踪相机的X轴数据。
相机移动时，焦距(focalLength)等于屏幕的Z轴数据减去相机Z轴数据；相机移动时，水平偏移(horizontalFilmOffset)值等于屏幕的X轴数据减去相机的X轴数据。所述Z轴数据为Z轴在3维软件中空间坐标的前后方向，正数为前，负数为后；所述X轴数据为X轴在3维软件中空间坐标的左右方向，正数为右，负数为左。
本系统通过立体跟踪相机实时对屏幕进行跟踪，通过立体跟踪相机获取每个轨道位置上观众的视角范围变化和视角角度变化，控制模块根据获得的这些变化数据，对需要播放的渲染画面进行修改，使影片在渲染画面时跟随游客视角产生拉伸，当游客跟随轨道车移动产生视角发生变化时，画面的拉伸使游客在视觉体验上始终保持在同一环境中，保持剧情流畅，沉浸感极强。
实施例二
如图2所示，本实施例提供了一种立体电影的跟踪方法，包括以下步骤：
S1、按照预设方式控制轨道车在轨道上进行行驶；
S2、立体跟踪相机对屏幕进行跟踪，并使立体跟踪相机的视觉中心点始终对准屏幕的中心点；
S3、获取立体跟踪相机的正确焦距和水平偏移量；所述正确焦距等于屏幕的Z轴数据减去立体跟踪相机的Z轴数据，所述水平偏移量等于屏幕的X轴数据减去立体跟踪相机的X轴数据。
S4、根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，以使屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内。
本实施例提供的方法，当轨道车在轨道上行驶时，通过立体跟踪相机实时记录跟踪轨道每个位置上立体跟踪相机的正确焦距和水平偏移量，控制模块根据这些采集的数据修改屏幕上播放的渲染画面，当游客跟随轨道车移动产生视角发生变化时，画面的拉伸使游客在视觉体验上始终保持在同一环境中，给游客更强的沉浸感。
其中，所述立体跟踪相机包括第一相机和第二相机，还包括以下步骤：
按照预设间距将第一相机和第二相机安装在轨道车的同一高度后，合并第一相机的视觉中心点和第二相机的视觉中心点作为立体跟踪相机的视觉中心点。
该立体相机由左右两部相机组成，能够模拟真实人体左右眼，渲染出真实人眼所能观察到的立体画面。设置左右眼相机时，由于人体视觉左右眼偏差值为6.8厘米，根据此数据，两部相机左右位置偏差6.8厘米，再合并两部相机的视觉中心点，然后将两部相机绑定在一起。固定相机的视觉中心始终在屏幕的中心点。将立体相机绑定在移动的车体上，相机的高度匹配车体上人眼的高度，相机的移动速度与方向匹配车体的高度与速度。相对于普通相机，立体跟踪相机视角范围、视觉角度始终跟随游客的视角范围、视觉角度，通过立体跟踪相机渲染的画面能够始终匹配游客的视角。
所述步骤S2中立体跟踪相机对屏幕进行跟踪这一步骤，具体为：
控制移动中的立体跟踪相机的视角范围始终与屏幕的大小匹配。
本实施例中，通过对立体跟踪相机写入MEL语言，使移动中的相机的视角范围始终匹配屏幕的大小。同时，在固定相机视觉中心的情况下，得到移动中的相机的正确焦距和水平偏移大小，焦距和水平偏移值的变化决定了渲染画面的拉伸状态。
本方法通过立体跟踪相机实时对屏幕进行跟踪，通过立体跟踪相机获取每个轨道位置上观众的视角范围变化和视角角度变化，控制模块根据获得的这些变化数据，对需要播放的渲染画面进行修改，使影片在渲染画面时跟随游客视角产生拉伸，当游客跟随轨道车移动产生视角发生变化时，画面的拉伸使游客在视觉体验上始终保持在同一环境中，保持剧情流畅，沉浸感极强。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种立体电影的跟踪系统，其特征在于，包括控制模块、轨道、轨道车和多个显示模块，所述轨道车上设有立体跟踪相机，各所述显示模块包括投影仪和屏幕，所述控制模块分别与立体跟踪相机与投影仪连接；
所述立体跟踪相机用于对屏幕进行跟踪，并使立体跟踪相机的视觉中心点始终对准屏幕的中心点，以及获取立体跟踪相机的正确焦距和水平偏移量；
所述控制模块用于根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，以使屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内。
2.根据权利要求1所述的一种立体电影的跟踪系统，其特征在于，所述立体跟踪相机包括第一相机和第二相机，所述第一相机和第二相机安装在轨道车的同一高度上，且左右位置距离为预设间距；
将第一相机的视觉中心点和第二相机的视觉中心点进行合并后，作为立体跟踪相机的视觉中心点。
3.根据权利要求1所述的一种立体电影的跟踪系统，其特征在于，所述立体跟踪相机对屏幕进行跟踪这一步骤，具体为：
控制移动中的立体跟踪相机的视角范围始终与屏幕的大小匹配。
4.根据权利要求3所述的一种立体电影的跟踪系统，其特征在于，所述正确焦距等于屏幕的Z轴数据减去立体跟踪相机的Z轴数据，所述水平偏移量等于屏幕的X轴数据减去立体跟踪相机的X轴数据。
5.一种立体电影的跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照预设方式控制轨道车在轨道上进行行驶；
立体跟踪相机对屏幕进行跟踪，并使立体跟踪相机的视觉中心点始终对准屏幕的中心点；
获取立体跟踪相机的正确焦距和水平偏移量；
根据正确焦距和水平偏移量对渲染画面进行拉伸处理，以使屏幕上播放的画面与游客的视觉体验保持在同一空间内。
6.根据权利要求5所述的一种立体电影的跟踪方法，其特征在于，所述立体跟踪相机包括第一相机和第二相机，还包括以下步骤：
按照预设间距将第一相机和第二相机安装在轨道车的同一高度后，合并第一相机的视觉中心点和第二相机的视觉中心点作为立体跟踪相机的视觉中心点。
7.根据权利要求5所述的一种立体电影的跟踪方法，其特征在于，所述立体跟踪相机对屏幕进行跟踪这一步骤，具体为：
控制移动中的立体跟踪相机的视角范围始终与屏幕的大小匹配。
8.根据权利要求7所述的一种立体电影的跟踪方法，其特征在于，所述正确焦距等于屏幕的Z轴数据减去立体跟踪相机的Z轴数据，所述水平偏移量等于屏幕的X轴数据减去立体跟踪相机的X轴数据。
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