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从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D

2013年10月30日 没有评论

《霍比特人》不仅招牌显赫,情节上是《魔戒》的前传,而且最让大家惊喜的是应用了48帧技术。《霍比特人》是全球首部采用48帧技术的好莱坞大片,未来《阿凡达2》也将采用此技术,这一切给我们提供了无限的遐想空间。


从霍比特人到阿凡达2 谈48帧电影技术
48帧技术与3D

  在美国时间2012年12月14日,作为贺岁大片,全球首映了《霍比特人:意外之旅》。只有大陆区域不在此列内,国内正式上映时间为2013年2月22日。《霍比特人》共分三部曲,每部170分钟,堪称史诗巨著。与魔戒不同的是,《霍比特人》从拍摄、剪辑、后期处理到放映,三部曲全面采用了48帧技术。

从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
北京街头的《霍比特人》广告

  与以往的电影技术遭遇尴尬的状况一样,48帧的出现也并非一番风顺。一方面,以《霍比特人》导演彼得·杰克逊和《泰坦尼克号》导演詹姆斯·卡梅隆为代表,是48帧技术的支持者。詹姆斯·卡梅隆还坦言《阿凡达2》将采用48帧技术。另一方面,以电影协会资深的元老们为代表,还有不少不明真相的观众,纷纷表示对48帧技术不看好,大有看笑话的态势。

从霍比特人到阿凡达2 谈48帧电影技术
纠结的48帧技术

  电影,其实是连续播放的静止画面,只是播放速度很快而已;更形象的解释为,慢就是幻灯片,快就是电影。

从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
电影原理

  电影的帧数是什么概念?与以往的24帧技术相比,48帧技术会带来哪些优势?为啥会有支持者和反对者?

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帧数 并非越高越好

  首先,我们要先简单回顾一下从帧数的概念。帧数就是在1秒钟时间里传输的图片数量,也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新的次数,通常用fps表示,英文Frames Per Second的缩写。每一帧都是静止的图像,快速连续地显示帧便形成了运动的假象,就是视频。相对而言,高帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数越多,显示的动作就会越丰富越流畅。


从霍比特人到阿凡达2 谈48帧电影技术
高清视频信息

  看到这里,多数朋友就会脱口而出,那还纠结啥啊?当然据要选择高帧数,而且是越高越好。但是,帧数越多会出现两大弊端:

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视频处理界面

1,帧数越高,数据量会倍增。在昔日的胶片时代,存储成本和运输成本不可想象。莫要说现今存储技术发达,依然会出现存储非常不利的问题,无形中提高了难度。提高成本和增加难度,是大问题。熟悉视频编辑、动画制作的朋友一定知道,帧数越高,不仅文件体积大,而且处理任务的难度加大,后期的渲染时间明显翻番。对于大型的电影制作而言,数据量提高是急不得也恼不得的问题。

从霍比特人到阿凡达2 谈48帧电影技术
常用的24帧

2,对硬件设备的要求更高。从电影的拍摄、处理、播放,都要全部支持方可,三者缺一不可。高帧率的设备都很贵,譬如48帧的数字影院放映机的售价约是24帧的2倍。而且,超高帧率设备的出现,仅是近几年的事,普及很有难度。现在,用于科研等特殊领域的超高速摄像机贵的非同凡响。

从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
静态图片也能产生视觉误差

  当然,务实的电影界制定24帧的规范,是有一定理论根据的,就是那个人眼的视觉残留特性。我们的眼睛很复杂很精密,但是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后,仍保留一段时间的现象。而且这是由视神经元的反应速度造成的,其时值是二十四分之一秒。虽然人与人之间有差异,但是这个视神经元的差异几乎可以忽略不计。24帧,恰恰是一个合理的数值。有些朋友说能体会出30帧和60帧视频的差别,往往是心理作用所致。

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48帧 有啥用?

  看《霍比特人》的广告宣传,神秘的48帧会给我们带来N多好处,是真的吗?我们将从两方面来分析,显示效果和3D应用。


从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
48帧的《霍比特人》

  单纯从概念上讲,48帧是24帧的两倍。从拍摄而言,高速摄影机拍摄的画面会更加丰富,当然数据量至少增加一倍。我们平时看电影,在动作、枪战、飞车等动态场景时,画面会看见的拉丝,也就是所谓的发虚或模糊。在一定程度上,会影响电影的放映效果,即很多细小的高速运动的细节模糊,无法显示的更真切。

从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D   从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
《变形金刚3》中的虚画面

  最简单的查看办法,就是在电脑上播放动作类高清视频,通过软件逐帧播放时,可以看见很多画面是虚的。就算是变形金刚、速度与激情、加勒比海盗等这些好莱坞大片,亦无法避免这种现象。

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《速度与激情5》中的虚画面

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《加勒比海盗4》中的虚画面

  高帧率,就可以降低或减少这些模糊,这就是48帧电影技术的优势之一。据海外观看过的网友介绍,画面真清楚,细节逼真,特写镜头丝丝入扣。

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选48帧 与3D结缘

  为啥是48帧,不是更高的60帧?首先,这与电影制作成本有一定关系,更高的帧数总体成本还要飙升,而且对硬件、软件要求也太高。


从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
控制成本

  其次,也是最重要的原因,为了完善3D技术。我们都知道3D电影,但是其播放原理略有些陌生。简而言之,就是帧数减半。以24帧的3D电影为例,左右各12帧。12帧,我们的眼睛自然能感觉出闪烁感;为避免闪烁现象,通过软件后期处理,加进插帧,增加帧数。这也是为何有些影院投影机会宣称支持240赫兹或120帧,都是软件插值在换算出来的结果,有很强的文字游戏意味。

从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
快门式3D眼镜工作原理

  但是,插值插帧出来的数据,与原生的还是有很大差别。48帧,正好是24帧的2倍,3D显示中左右各24帧。原生的图像数据,要比那些虚拟出来的更真实更逼真。这,其实是48帧出现的初衷,完美解决3D播放的跳帧问题。24帧,已经可以满足需求,若再加上插帧技术,3D播放的闪烁感可以彻底杜绝。

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为何 有反对者

  48帧的两大优势确实很给力。看到这里,大家不禁会想,为啥还有反对者?


从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
反对者很无辜

  任何事情都要分正反两方面分析,有时也很难明确判断对与错,反对者必有其原因。由于全球电影发展的速度过快,电影的销售总额在提高,但是竞争压力巨大,单部影片的利润往往没有预期的那么高,只有极少的影片赚的盆满钵满。投资方开始理性面对电影市场,投资趋向于保守。另一方面,影院方都是抱有一次投资吃10年的幻想,都不愿更新设备,对新事物有莫名的恐惧心理。

从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
陈旧的设备难以忘怀

  除了商家,观众也存在莫须有的抵触心理。海外媒体报道,确实画面更清楚了,但是感觉失去了连贯性,观众产生了莫须有的抵触心理。就像当年数字放映、3D、4K等技术出现时,消费者依然恋恋不舍,不愿接受新事物。加之近2年,伪3D电影的泛滥,让观众很受伤,这是一个电影制片方自毁长城的恶性后遗症。

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48帧技术 面临的压力

  其实,纵观电影的发展史,从18帧升级为24帧,也是在困难重重中艰难的完成蜕变。48帧要走的路,可能还会很长。现阶段,48帧主要面临的压力是两方面:


从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
值得怀旧的老式电影胶片

1,外在因素,院线方的支持很重要。若都不中意48帧,尤其是在放映设备上不支持,消费者很难接触。现阶段,莫说国内,连北美也是屈指可数的几家影院配置了少量的48帧放映机。据悉,国内的用户将无缘欣赏48帧版。

2,内在因素,纠结的片源。采用48帧技术的电影,要从拍摄源头做起,还需要全方位的支持,和3D技术有异曲同工之处。现在的伪3D,都是非原生,后期处理出来的,48帧会不会也走这条岔道?至少,现在很难下定论。

从霍比特人上映 谈48帧电影技术与3D
观众很单纯

  处于媒体和消费者的双重角度,中关村在线都希望48帧技术能普及,让我们的电影更加清晰精彩。《霍比特人》或许开了一个好头,但是未来会如何?敬请继续关注ZOL的相关报道。

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“肉蒲团”是怎么拍出来的

2013年10月30日 没有评论

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最近的电影界,3D版“肉蒲团”自然是焦点话题。90港元一张的不菲票价仍令港区观众趋之若鹜,据说场场爆满。我等大陆民众没有眼福,不能亲身体会其中的妙处,所以只好从科学角度,研究一下这种层次分明的爱情动作片是怎么拍出来的。

探秘之前,我们先来看看3D电影的拍摄要求。3D成像最基本的原理,是恢复“景深”的信息。也就是将屏幕上显示的景物前后次序确定下来。只要大脑中接收到的信息有了深度,就可以产生立体的视觉效果。

那么,亟待解决的问题就是,怎样通过摄像机这个仅仅能够记录二维信息的设备,记录三维场景的深度信息?这里有两种较为成熟处理方法,一种是直接保存其深度值,另一种是记录下可推算出深度值的信息。对于第一种方法,可以通过激光摄影机实现,其原理是利用激光打到三维物体之后返回设备的时间差推算出距离。该项技术被普遍的做计算机图形的学院派所乐衷,然而电影业界一向不屑一顾,因为不但激光获取的深度值误差较大,而且需要各种繁缛算法后期处理大量数据。

下面我们来说说第二种方法,它是基于人眼的双目成像原理而实现的。人的两只眼睛距离大概在5厘米到7厘米之间,因人而异。就是这个距离造成了,对于空间中相同的物体,两只眼睛看到的图像是不一样的,而我们的大脑可以根据这两张不同的图像,重建出景物的三维信息,从而真正意义上“看”到三维的景物。

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比如说对于如上左图,三维空间内有一个二维平面M,在平面上任取一点C,因为C沿着空间内各方向都是有反射光线,那么必定会有两条光线,分别进入观察者的左眼和右眼。我们的大脑在眼睛接收到这两条光线后会立刻精准推算出CA和CB两条直线,并且判断出视线焦点C点所在的位置。这样,我们就可以判断出C点属于平面M。这样,就产生“看平面是平面”的视觉效果。而对于右图,如果右眼只能看到A,左眼只能看到B,那么大脑根据相同的处理过程,计算出AC和AB两条视线,判断出交点C。此时C点就在M平面的上方,与人眼的距离比平面M要近。同样的原理,如果A、B两点交换位置,那么交点C就会被大脑判断在M的下方,也就是在平面M的后面。如此以来,看二维平面就像看到了三维景物一样,既有近景又有远景。

由此得知,立体成像的核心技术在于“如何让观众的左眼和右眼同时看到不同的图像”。同样的道理,3D电影拍摄的核心技术在于“如何获得应该传达给观众左眼和右眼的图像”。

原理简单,实现起来却不简单。针对不同的场景不同的景深不同的镜头焦距,两个镜头之间的角度和距离都需要不停地反复地精确地计算。不同的镜头距离可以产生截然迥异的视觉效果,就像是《玩具总动员3》的拍摄中,导演有意让观众以玩具的视角观察这个世界,于是按照玩具的两眼位置所设计出双镜头间参数就与人眼参数差别很大,同时,其所营造出的视觉效果更是让人耳目一新。

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其实呢,真人3D情色电影,说白了,不还是一部3D电影么。可是,在《阿凡达》引发的3D电影技术风潮已经嚣张一年多之后,此次影片的噱头绝不在此。维基百科上有靠谱介绍,在3D电影发展之初,就有人断言其极其适合并且一定会运用于成人电影的制作,因为“成人影片追求感官的最大刺激,透过三维可以感受胴体如临眼前的最大刺激”。由此可见,萧若元导演真是有眼光,前有《阿凡达》大刀阔斧、财大气粗的开路和领路,萧导抢抓住3D技术发展最成熟并且市场先机最有利的时机,占座3D情色电影头把交椅,这等情形下怎么可能不成为最大的赢家。难怪萧导前几日接受媒体采访时眉开眼笑地说:“情色电影3D还不够,还应该是4D,加入触觉体验才够劲霸。”

然而,笔者认为,感官体验内涵之广泛体验之丰富意味之深长,岂能是一部电影就能够传达的。所以奉劝诸位,这部电影看到罢,看不到也罢,唯有尽早找到牵手之人完成终身大事,方为上道。

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3-Sweep技术:2D转3D,让照片变立体

2013年10月30日 没有评论

从18年前的第一部《玩具总动员》到前几天刚刚上映的《蓝精灵2》,诸多的3D动画片已经占据了电影市场的很大份额。不过,制作一部3D动画片的难度绝不亚于拍摄一部真人电影,光是初期的3D建模就有着庞大的工作量。

清华大学和以色列特拉维夫大学的研究人员最近开发出一种名为“3-Sweep”的技术,可以实现从单张2D照片直接生成3D模型,让3D建模变得像在Photoshop中建立选区、编辑图像一样简单。

视频由研究者提供。

看完这段演示视频,不由让人惊呼,这难道是要抢3D建模师、动画师的饭碗吗?研究论文的第一作者陈韬告诉果壳网:“我们最初的目标是为非专业用户提供简单的交互建模工具,同时减少专业用户的重复劳动,并且提供一个2D-3D的转换途径,以满足巨大的3D建模与图像编辑需求。这个技术还是无法取代原创性的建模的。”(下图来源:3-Sweep)

“我们支持的建模物体需要能够被分解成广义的立方体、圆柱体或球,然后用户通过‘3-Sweep’将每个分块的三个维度定义出来。但由于2D转3D的不确定性,单一分块的建模并不确定,最终是依靠多个分块之间的垂直、平行等几何约束来确定三维模型的,这也是我们为什么只对人造物体建模。”陈韬向果壳网友介绍原理时说。

除了可以生成模型外,3-Sweep还可以直接为模型贴图,并且在编辑3D模型时,还可以自动渲染原来被遮挡住的背景,关于这个问题,陈韬则表示他们使用的就是前几年已经出现的基于PatchMatch的图像补全算法,就类似于Photoshop的内容自动填充(Content-aware fill)功能,并不属于本技术的创新之处。同时他也很诚恳地表示:“如果仔细观察的话,补全的背景都有些瑕疵。”

至于物体背面的贴图,则是研究人员假设了物体的对称性,在此基础上同样利用了PatchMatch,所以这项技术目前还只是用于轴对称的物体。

陈韬表示这项技术比较适合成为当前一些大型3D建模软件、图像编辑软件的插件,但是正如视频中所展示的一些失败的例子,这项技术还存在很多限制,比如对模型对称性、复杂性的限制;照片边缘清晰程度的限制等,而且我们还看到在建模的同时没能完善高光与阴影的细节。“这些都可以是今后进行研究完善的方向,”陈韬称,“可能的解决方案是提供更多、更细致的用户交互,或者让用户在此技术生成的模型基础上用其他工具进行更细致的建模”,他在谈到3-Sweep的应用前景时对果壳网说。

这项研究参与了今年的 SIGGRAPH ASIA 2013,它是由国际图形图像协会(ACM SIGGRAPH)举办的电脑图像和互动技术展览及会议,是世界上影响最广、规模最大,同时也是最权威的一个集科学、艺术、商业于一身的CG及互动技术展览及会议,今年的SIAGGRAPH ASIA 将在11月19日-22日于香港举办。

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泰坦尼克号是怎么从2D转成3D的

2013年10月30日 没有评论

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并不是所有人都喜欢3D电影,很多人认为传统电影转换为3D电影的效果,却经常粗制滥造令人失望。詹姆斯·卡梅隆也是这么认为的,但是他决心打破这个偏见,花费了1800万美元将原本已是登峰造极的泰坦尼克号制作成3D电影,于原版播出15年之后再度回归银屏

4月10号,3D版泰坦尼克号已在全国上映。不管你是否已经看过这部影片,应该都会对2D电影转换为3D电影的技术有所好奇吧。

简单来说,2D-3D转换技术需要将2D影像的各部分嵌入3D的计算机图形(CG)空间中。要制作出比较协调的自然3D影像,需要数百名工作人员手工进行的大规模调整工作。即便工作量巨大,但一方面可避免购置价格高昂的3D器材,另一方面又可对经典老片进行修补和加工,免去了容颜老去的演员们风采不再、后起小生风韵不足的尴尬,所以2D-3D转换技术获得大批3D电影导演的青睐。即使是直接3D拍摄的电影,也不可避免要用到2D-3D转换技术,比如《阿凡达》。

卡梅隆曾经说过:“在3D转换技术中,最难实现的一点是怎样将其‘以对的方式’来进行转换。”导演需要对每一个场景要营造出怎样的立体视觉效果做出决断,需要确定观众与不同场景物体的“亲密接触”程度,这些对观众的3D观影体验有着至关重要的影响。比如说,怪兽和子弹需要从屏幕里呼啸而出,让观众全身后缩哇呀大叫。而属于背景的场景,则需要“嵌”进屏幕里去,这就需要依靠3D图形学的渲染技术来制造出透视感和距离感。几乎对于影片中的每一帧每一幅图片都要增加这种“前凸后翘”的效果,但是不同场景下所采用的技术又大相径庭,甚至只是拍摄的角度变化了一点,就会带来转换技术上的全盘变动。

而其中主要关注的问题有下面三点:

1. 利用视差形成景深

制作3D效果时,关键一步是要做出景深。其基本技术原理是人眼观察物体时所形成的视差(parallax)。简单来说,视差就是从有一定距离的两个点上观察同一个目标所产生的方向差异。从目标看两个点之间的夹角,叫做这两个点的视差,两点之间的距离称作基线。只要知道视差角度和基线长度,就可以计算出目标和观测者之间的距离。人类正是通过这种方式,感知到观察物体的深度信息。同时,自然界中也有些动物会利用运动视差,依靠自身移动来获得不同的观点。比如,鸽子的两眼视场没有重叠,因此没有立体视觉,但是它们上下摆动头部以获得深度。该方式如图所示,随着观测点从一测移至另一侧,远方物体的移动比近处物体缓慢。

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这两种视差处理方式都可以在3D电影拍摄或者转换的技术加以借鉴。

然而,仅仅明确这一点还不够,实际上的3D电影拍摄可不仅仅是摆出来两台立体摄像机就足够了。

首先,导演必须对场景布局做到足够的“胸有成竹”,明确在电影放映的时候,哪些物体“呼之欲出”,那些场景要“推之千里”,以此来确定摄像机的光轴方式、距离差和角度差。可以想象,拍摄团队中必定有这样的剧务,拍摄期间手持一沓草稿纸,画出比上图复杂更多的计算图,以时刻校准两台摄像机的拍摄位置。

在将2D电影转为3D电影,由于原拍摄过程中可能存在剪辑和角度切换,所以首先需要对于每一帧的画面都恢复原拍摄视角,继而确定3D虚拟立体摄像机的位置,一部90分钟左右的电影长达十万多帧图像,计算量和工作量都十分繁复。

其次,转换过程中,要考虑针对于到正负视差的不同处理技术。

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正视差是指,两眼视线相交于屏幕后方,即所形成的3D效果时“嵌”到屏幕里的。此时可以简单地认为,两视线基本平行,利用人类两眼的平均瞳距为6.4厘米,则在3D屏幕上,左右两幅图像应该会有约为6.4厘米的位移差。不过,研究表明,多数人脑并不擅长将两幅差异超过2.5%的图像融合为一体,所以对于屏幕宽度小于2.5米的屏幕而言,如果不对两幅图像的位移差加以限制,则很可能无法实现立体成像的效果。所以,根据屏幕宽度的不同,要对正视差的图像进行不同方式处理。

负视差是指,两眼观察时所形成的视线会在屏幕前相交。也就是,感受到的这个物体应该是跑出屏幕靠近观众的。人脑对这种图像的处理限制,要甚于正视差。如果负视差的出现次数过多,深度频率切换过快,一定会引起观影者的不适应。同时,真正好的3D转换效果,必定要考虑到影厅不同位置拥有相同观影体验,无论前排还是后排,都会有同样的负视差效果。

其实,如果直接拍摄一部3D电影,场景可以被事先安排,拍摄角度的变化,视察的变换就不会有频繁的切换,同一画面中的场景遵守相同的深度规则,符合人眼观察物体和人脑处理观察所得的方式。然而,将一部电影转换为3D就完全不一样了,很可能在同一场景中为了实现不同物品的深度效果,会带来冲突的信息。如果这种冲突处理不当,就会引起观影者的极大不适应,为影片效果大打折扣。

2. 为电影画面增加深度信息

在3D电影制作之前,导演需要拥有一个“深度预算”,即为负视差和正视差的范围。控制在深度视差范围内将确保眼疲劳控制到最低限度,这关乎在某时观看2-3小时的电影而非几分钟的节目人眼的舒适度。该范围要求日益严格。例如,英国天空电视台最近对大部分素材规定了2%正视差和1%负视差(以帧宽度的百分比来计量它)的深度预算,短期冲击效应分别不超过4%和2.5%。

一旦导演确定下来理想的深度预算,就可以来设计场景中的深度信息了。

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首先,需要将每幅图想转化为一个深度图,如上图所示,黑白色表示景深范围,白色最近黑色最远。最本原也是最粗略的判断方法是,明亮的更近,深色的更远。这是一些可以将2D图片自动转换为假3D场景惯用的手段。

幸运的是,实拍出的电影,凭借于常识,大概可以推断出场景中物体之间的位置关系。所以,对整体场景复原建模之后,再确定每幅画面的拍摄角度,就可以对深度信息了然于胸了。然而,一幅一幅手工增加深度信息,仍是一个很大的工作量。这就是为什么泰坦尼克号3D版本需要450个人员夜以继日地工作才行。

其实,目前的3D制作软件都具有非常出色的目标追踪功能,一旦场景和模型确定之后,绑定摄像机视角,就基本不会出现物体深度信息混乱的情况。然而卡梅隆却不愿意享受这样的便利,他十分苛刻地要求工作人员逐帧检查每幅图像转换效果,有人抱怨称这个过程是“十分让人心烦意乱的,就像是用指甲剪修剪草坪”。

一旦每幅图像的深度值都被确定了,那么就可以对每幅图像制作出立体成像。有些视频软件也具有简单的2D到3D转换效果,比如说QQ影音。然而该类软件只是从颜色上加以处理,然后对每幅画面做一个位移差,完全是忽视了场景中物体的立体结构,无法考虑不同视角带来的角度变化。

复杂的转换需要重建物体的网格模型,增加立体信息,包括曲面的曲率信息和深度信息等等。由此得到画面上的复合深度映射,也就是说每个像素点上代表的都是不同物体的深度值的叠加。以确保物体进出视线时,是循序渐进的。确保物体旋转的过程中,具有平滑的过度。这些,都需要符合人类的日常视觉体验。所以,卡梅隆导演要求工作人员在完成双视图之后,必须反复检查每一帧的立体成像效果,精益求精。

3. 3D的真实效果

在正常的视觉过程中,我们主观判断一个物体的特征时所搜索到深度信息的方式,将加剧2D转3D的难度。比如说,我们在看3D电影的时候,所感知的并不一定是导演所营造的3D效果,人脑具有玄妙复杂的信息处理能力。

在高质量的3D电影转换过程中,必定会考虑大脑的处理信息方式,作为辅助技巧增强影片质量。然而难度在于,人脑对于深度细节的处理又有着非常微妙的变化方式。比如说,如果两个物体仅仅是遮挡关系,那么立刻就可以判断出,被遮挡的物体应该是远离观察者的。

然而,如果观察类似于下图的这样一个景象,我们会在脑海中构建一个透视图,借助于常识经验,物体会随着距离的远离而变小变模糊,所以观察者判断更大更清晰的物体离自己更近。

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对比于人类处理深度信息的这些方式,并且灵活运用这些方式的组合。如果仅仅用视差来转换3D深度信息,简直是弱爆了。即便是增加了处理深度信息的算法,也无法灵活地随机应变组合运用,甚至在同一场景中对于不同物体会带来冲突的处理方式。这就是为什么3D转换目前还不能用自动的方式来进行,人脑视觉处理信息太复杂了,我们捉摸不透它的规律,还需要迎合它的处理机制。这正是最大的难点。

4. 泰坦尼克号3D版的转换经验

卡梅隆称,之前诸多3D转换电影的效果不尽如人意,主要原因还是因为其投入的时间和精力不足,太过于追求抢占市场先机,无法全身心投入,确保影片转换质量。同时,他也强调说,在此之前拍摄《阿凡达》的经验将有助于泰坦尼克3D版本的转换,这是其他的电影人所没有的切身体会。

不过,阿凡达中使用的2D-3D转换技术又与真人电影有所不同,因为原本就存储了物体的三维模型,所以其转换过程只需要在计算机渲染的时候,多增加一个视点信息就足够了。

在泰坦尼克3D版本的转换中,卡梅隆与著名制片人威廉·谢拉克(William Sherak)的团队强强联手。带领着300名艺术家的团队逐帧去绘制出每幅画面的轮廓线,建立起每个物体的三维网格模型,继而增加视点信息,得到其深度映射图。这项工作不但需要很充分的经验,还需要特别设计的软件来完成,为了泰坦尼克号,全球3D影像巨头In-Three公司专门就制作出了辅助该步骤完成的软件。

卡梅隆导演在之前接受IBC采访时称:“至少目前,不要妄想3D转换有什么自动的过程。这纯粹是一个高度主观并且重复性的机械性的人工劳动。必须这么一帧一帧地抓住各幅画面中的深度信息。”

所以,这部电影的转换用了超过两年的时间,一年用来做前期的准备工作,一年用来转换。卡梅隆称,他心甘情愿花费这样的人力物力财力来转变这个电影,并不仅仅是希望搭载3D电影的风潮,更重要的是希望能够将泰坦尼克号带回到更大的屏幕上去,为观众们带来更加震撼的视觉体验。

这位苛刻的导演称,即便这样精益求精,《泰坦尼克号3D》仍不是真正的3D,只有2.8D,最好的镜头也只做到了2.99D。不过,他说,其他的3D电影充其量也只达到了2.4D。

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3D版2012是怎么制作出来的

2013年10月30日 没有评论

当我们在电影院里看灾难片的时候,并不会担心影片中的景象有一天会变成现实。但是《2012》这部片子大概是个例外。就在那个传说中的日期(2012年12月21日)快要到来的时候,这部电影又出了3D视觉重建版,让观众可以提前一个月感受一下被世界末日的恐惧包围的感觉。

《2012》电影海报(图:豆瓣)

《2012》电影海报(图:豆瓣)

当然这是在开玩笑,2012并不会出现“世界末日”(对这一点有疑问的同学请点击: 果壳网2012专区 )。但是电影的魅力就在于把人类的想象力具象化成看得见的实景,这种实景还是3D的,让你置身其中。

在3D版《2012》即将上线的时候,我们采访了整个3D视觉重建项目的技术总监Keith Collea和在项目中国团队的负责人、视觉工程师崔晓宇,了解一下工程师们究竟对这部影片做了什么,让它能激发剧场中更多的尖叫声。

3D视觉重建的工程量有多大

拍摄3D电影与把2D电影转换成3D,两者虽目标一致,工作状态却完全不同:前者好比生态生物学家,整天出野外;后者更像是分子生物学家,整天钻在实验室里。Keith说,对他来说整个项目里最困难的部分,就是要在一间黑暗的放映厅里,一小时又一小时地看片子,不出门也不上厕所。在影片制作的过程中,每个步骤都可能做出多个版本,需要拍板定夺。因此光是看样片,就是一项令人抓狂的工作。

在果壳网 《泰坦尼克号是怎么从2D转成3D的?》 这篇文章里介绍了一些2D电影转制3D电影的知识。文章提到,在3D影片制作中,相当一部分工作是计算机无法取代的,需要由人来进行。另一方面,要处理的数据是海量的。影片的每一帧都要制作出分别提供给左右眼看的画面。以每秒24帧计算,《2012》这部158分钟的影片包含22.75万帧。尽管在计算机的辅助下,不用一帧一帧地去修改画面,但要追求细节完美,整个工程还是耗时很久。《2012》的3D重建工作从2012年4、5月份进入具体操作阶段,终于赶在年底,玛雅人预言的日期到来之前完工。

《2012》如何从2D变成3D

具体来说,3D视觉重建是如何实现的呢?视觉工程师崔晓宇解释了大致的工作流程。

首先要对一段影片中每一幅画面做的是:“区分出不同的物体(如每一个人、每一辆车、每一幢建筑物等)”和“标识出每个物体的深度信息”。

《2012》电影画面(图:豆瓣)

《2012》电影画面(图:豆瓣)

物体的区分属于计算机视觉中的图像分割领域,目前尚未有普遍适应的自动算法。同时,3D电影的恢弘场景中往往包含很多物体,其运动方式繁杂不一,却又需要遵循视觉上的协调和美感。这项工作绝非计算机能自动处理的,必须有大量的人工操作。

这些标识出的物体会分别添加“Z轴”信息。2D画面是由横轴X和纵轴Y组成的。3D画面与之最本质的区别就在于具备“Z轴”,也就是“深度”上的信息。这项工作不仅需要准确把握场景中的立体信息、物理信息、碰撞关系,甚至还要恢复正确的力学信息。

为二十多万帧画面添加深度信息已属不易。更不幸的是,《2012》这部电影大部分场景里,几乎所有的东西都在动!到处是倒塌的房屋,碎石、车辆和人四处乱飞,这样的画面里标识出上千、几千个物体是常有的事。不仅工作量巨大,而且如果深度信息不够准确,呈现出的画面就会有违和感。人类的深度感知方式多种多样又非常敏感,对电影中深度信息的精确性要求很高,需要反复审查和调整。

《2012》电影画面(图:豆瓣)

《2012》电影画面(图:豆瓣)

上面的步骤完成之后,通过计算机合成,添加了深度信息的画面就构建出了一个具有深度层次的虚拟三维世界。(但它与真正的三维世界不同的是,无论你在电影院里怎么歪脑袋扭身子,都看不到侧面和背面是什么样。)这时就可以在这个三维世界中重新“拍摄”一遍电影,为左右眼制作不同的画面。

这里还需要解决的问题是:随着深度的恢复,原本的平面画面就有了凹凸信息。此时,“暴露出”的表面积(如物体的侧面)就增加了。如何填补这些信息,会对画面整体效果和视觉表现力产生非常明显的差异。这些“无中生有”的信息需要通过“视差恢复”等计算机视觉的相关算法来实现。

上面的几个步骤分别会由不同的技术团队来分工。各个影片片段经过一个部门处理之后,再传给下一个部门。由于部门繁多,甚至需要专门的人来负责追踪每一小段影片的去向和处理进度。《2012》的3D重建项目有多达460名技术工程师参与其中。终于知道电影片尾字幕为什么那么长了。

未来的电影会是什么样子

为什么要把以前的电影制作成3D版?本质上还是因为3D同2D相比,看起来更真实,更像我们用双眼看到的世界。

(图:filmschoolrejects.com)

(图:filmschoolrejects.com)

最初,人类在岩壁上用白垩画画。后来我们用照相机描绘更真实的图像。再后来图像可以动了,有了声音,从黑白变成彩色。总体趋势上,电影作为一种媒体,正在向着越来越“仿真”的方向发展。3D电影比起2D,能够呈现出更加接近真实世界的效果。这个过程中,每一点技术上的进步都会让我们在“讲故事”的能力方面提高一小步。3D电影技术方兴未艾,Keith这样的先驱者们正在尝试各种可能性,探索3D电影的发展之路。

至于未来的电影会是什么样子,Keith认为,放映技术会更加成熟,帧数会更高,同时屏幕与真实世界的界限可能会更加模糊,比如也许我们能感受到剧中人经过时带起的微风。当然这还需要很长的路要走。最重要的是,发展这些技术的目的,是为了走进影院的人们忘记它们的存在,而完全沉浸在故事本身。

听起来是非常美好的展望。不过对我个人来说,如果未来电影变得如此真实,那我不知道还敢不敢去看《2012》这样的灾难片……

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