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4D电影技术

    那么什么是4D技术呢?这就要说到4D成像的原理,4D立体影院是在普通投影数字电影基础上,在片源制作时,片源画面使用左右眼错位2路显示,每通道投影画面使用2台投影机投射相关画面,通过偏振镜片与偏振眼镜,片源左右眼画面分别对映投射到观众左右眼球,从而产生立体临场效果。

 

    4D立体影院一般设计成弧幕形式,这样立体感更强。4D立体影院的设备构成上主要由片源播放设备、多通道融合处理设备、投影机(左右通道数×2)、投影弧幕、偏振镜片、偏振影片、音响等其他设备。在现实生活中,人们通过眼睛观察的周围环境之所以是立体的,是因为人的两只眼睛所处的空间位置不同,可以从两个不同的视角同时获得两幅不同的场景图像,人的大脑对这两幅图像进行分析处理后,不仅能分辨出所观察物体的颜色、质感等光学信息,还能根据两幅图像的差异判断出物体与两眼的距离等这样的空间信息。这样一幅立体的画面就呈现在脑海中(如图所示)。

    利用三维软件制作立体电影,需要分别考虑两个环节,即三维制作环节和放映环节。三维制作环节:为了模拟双眼的立体成像原理,在三维软件中必须用两个摄影机同时拍摄场景,摆设两个摄影机的位置,应尽量与人的两眼的相对位置一致,它们的间距称为镜距(cam Wide)。通常,我们将其中一个摄影机命名为L Cam,它位于相当于人左眼的位置上,物体A经它渲染后,所形成的像素位于其渲染平面的Al处;另一个摄影机命名为R Cam,它位于相当于人右眼的位置上,物体A经它渲染后,所形成的像素位于其渲染平面的A r处。从图中可以明显看到,由于两摄影机的位置不同,它们分别渲染的场景会有少许差别。经Lcam和R cam所渲染的图像,虽然看起来差异不大(看上去仅仅就是“错位”了),但它们却包含着不同的透视信息,这是形成立体视觉的关键元素(如图所示)。

    在播放环境中,用两台放映机分别将两渲染面投放到同一屏幕上,像素Al和A r出现在下图中屏幕的对应位置,通过影片画面分离技术,Al`只能被观众的左眼看见,A r`只能被右眼看见,两眼视线交叉于A`。观众感知的A已不在屏幕上(即已“出屏”),形成了一个有距离信息的立体像A`。这样,三维场景中的物体A,就立体地还原在观众眼前。这就是三维立体电影的制作原理。

    4D动画中的立体摄像机生成。在3D软件中,创建一个看起来舒适的立体摄像机的过程,基本就是一个模仿现实环境效果的过程。在单镜头构图时观注的是画面兴趣中心,相机焦点也会放在兴趣中心上。然而设置立体摄像机时 要考虑的是如何营造立体环境效果,不仅要将观众的注意力吸引到兴趣中心,还要让观众有身临其境的感觉。在架设立体摄像机时首先要考虑的是以下几方面因素:显示宽度、观众与屏幕的距离、瞳距等。由于最终播放的屏幕尺寸不易确定,所以我们将第一点作为一个起点,在架设立体摄像机时使用百分之三十法则作为调整开端,在计算机影视动画当中,CG立体摄像机基本分为两种方式三种法:

 

    双摄像机方式:使用左右眼两个摄像机。复杂双摄像机方式:将场景分为远中近几个层次,对每个层次使用不同瞳距参数,最后将其合成到一起。在Maya中底片位置调整参数在摄像机的Shape节点的Film back Tab下,通过调整Film offset 调整取景角度。这是最为准确的方式。我们在CG制作中主要使用Off-axis方式架设立体摄像机。

 

    无论使用那种架设方式 如果完全手动设置则需要很多关于距离、Focal Length, 摄像机间距的数学计算。目前已经有很多软件和设备可以直接使用,从而可以将精力主要放在立体效果的调整和表达上。我们使用Maya2010的立体摄像机模块制作,可以方便快捷的架设立体相机。此外,由于立体镜头与单镜头的感观与兴趣中心不同,所以在理想状态下应直接做立体镜头设置而不是从单镜头转向立体镜头。

 

    架设立体摄像机的三个步骤:首先,确定临场感—找出视差平面在场景中最合适的位置,区分物体凸起和凹陷的地方;其次,调整瞳距—调整立体感的强度。瞳距越大立体感越强,瞳距越小立体感越弱。瞳距与零视差平面的比例约为1:30到1:50。3.控制最大像素差(视差)--避免重影与聚焦困难或单独显示的物体在两眼都能看到最近区域,或者超远景区域特别容易出现视差过大的情况。一般可以通过减少瞳距来调整,也可以给这些区域添加景深效果--对其进行模糊处理。使用以下公式可以计算出最大像素差范围,制作时应将最大像素差控制在这个范围内:像素差 = 眼睛与显示器的距离 * 横向渲染分辨率 /30 * 显示器的宽度假设,眼睛与显示器的距离是28”(一般人工作时眼睛距离显示器平面的距离), 最终渲染分辨率是标准2K(1920X1080), 显示器的宽度是13”,通过上述公式计算出的像素差值为137像素。

 
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