3D影像制作技术探讨



3D影像制作技术探讨

周正浩，周文操

（总装装备部电视艺术中心，北京100120）

摘要2009年，《阿凡达》的上映在全球范围内掀起了3D影像的热潮，越来越多的影视作品采用了3D的形式。本文尝试探讨目前世界上比较流行的3D制作和解决方案以及其不同于传统制作方式的特点。

关键词3D；影视；像差；立体

1　概述

现在走进影院，我们可以发现3D电影几乎垄断了我们的银幕。在商场，3D成为了电视机的推销热词。一些有线电视台早在几年前就播出了3D节目。更加生动形象的3D画面逐渐进入了我们生活，但其技术更加复杂，从拍摄到制作的难度比以前的二维画面可以用飞跃来形容。

2　3D逐成为当下流行的影像方式

2009年底，詹姆斯卡梅隆的《阿凡达》狂卷了超过20亿美元的票房，在全球范围内掀起了立体电影的热潮。之后，《爱丽丝漫游仙境》、《变形金刚3》、《林海雪原》、《大圣归来》等国内外立体电影如雨后春笋，3D电影对观众来说已经从最初的好奇、稀罕变得耳熟能详了。

2010年，康佳、长虹、海尔、TCL以及三星、松下、索尼等中外品牌都推出了自己的3D电视，并渐渐走进千家万户。英国天空体育频道在2010年1月31日首次使用3D技术对英超曼联--阿森纳的比赛进行电视直播。2011年北京电视台拍摄制作了3D环球春晚。2011年9月3日江苏卫视《非诚勿扰》第一次录制3D完节目。这些都说明，对于电视节目，3D也已成为一个重要的发展趋势。

3　3D影像原理及拍摄制作的特点

3D影像在传统银幕上更好地表现出了人眼观察物体的空间感和体积感，这种空间感和体积感统称为立体感，这是3D影像的特有属性。人眼对自然景观具有立体感，是因为人的两眼之间大约有6.5 cm的间距，因此，左右眼会因为观看的角度不同而看到的影像并不完全相同，我们称之为像差，这两不同的画面经过大脑的处理形成一个有能判断距离，有空间感的立体影像。3D立体影像就是利用两台摄影机来模拟人眼拍摄，在纵深方向上位置不同的景物就会产生大小不同的像差，这些大小不同的像差被摄影机记录下来后，当双眼分别看到不同摄影机生成的画面时，这些在平面上大小不同像差就会欺骗大脑，在大脑中模拟出对纵深方向上的距离判断形成了立体感。

3.1如何制作3D立体影像

3.1.1双机并排的拍摄系统

3D摄制系统基于人类的两眼立体成像原理，一般是在一个三脚架上安装两台摄影机，两机之间大约有接近人两眼中心距离6.5 cm的间距。这是较早使用的3D拍摄方法。但双机并排拍摄有个致命的问题：专业摄影机机身和镜头都很大，有时无法取得更小的间距，从而达不到最佳的立体效果。

3.1.2双机直角机位拍摄3D影像

之后，人们很快想到解决这个弊端的方法。即：直角机位拍摄法：通过使用半透明反射镜系统L型的方式垂直放置两台摄影机。如图所示。

这个摄影装置比较复杂，它将一片半透明镜安装在一个特殊的框架中，在半透明镜片两侧按直角方位安排摄影机拍摄，一台摄影机在半透明镜后面拍左眼图像，一台摄影机拍摄半透明镜上的反射影像形成右眼图像。这种机位设置导致了拍摄装置非常的庞大，并且必须小心调整镜头参数，以防止右眼和左眼的摄影机在拍摄之前偏离基准位置，如果这个系统要移动、冲击和震动都会使得视轴偏离基准位置，造成立体影像变虚，所以装置需要经常地进行检测和调整。

3.1.3双机拍摄3D影像时的影像校正

对于双机3D摄影系统而言，必须保证两台摄影机的参数和数据以及汇聚面设置等完全一致，这样才能在后期阶段完美的将左右两个画面结合在一起，实现立体效果。对于镜头的设置，需要细心的手动操作，开拍前检查数据，保证同样的光圈，同样的焦点、同样的时间码等等。

但是对于3D电视节目来说，需要迅速、便捷地制作播出的节目并没有这么充分时间来调整。一些公司围绕自动实现参数调整这个目的开发出了图像处理器。它拥有高速处理器，配合处理软件进行3D图形分析和校正，可以自动进行汇聚、变焦、变形、色彩、位置、轴向调整以及图像翻转等功能。现在，现场转播或后期制作时，左右两路视频信号经过这样的图像处理系统后即可快速得到调整。

3.1.4单机双镜头拍摄3D影像

目前多家公司还推出了家用级双镜头3D摄像机。该摄像机大小与传统的手持DV差不多，两个并列的镜头和一个双记忆卡存储单元整合在一个机身内。其具有自动调整垂直和水平位移以及焦点、光圈等功能。这种摄录一体机小巧轻便，方便以多种角度，更大的幅度来移动，大大地减少了调整和设置的时间，因此可以有更多的可能性和时间来创作拍摄技巧。

3.2 “立体风格”的确立

视觉风格的确立是一部电影前期准备摄影部门最重要的任务，它对全片的造型、视觉效果都会产生决定性的影响。对于一部立体电影，在前期准备阶段，除了对传统视觉风格的设定之外，还多了一项新的任务——对“立体风格”的设定。

“立体”是立体电影有别于传统电影的核心所在，因此，立体效果也就成了一部立体电影在制作上成功与否的关键。影响立体效果的因素主要包括：立体感、镜头的景别、光线及运动造型手段、场景的设计等等。立体效果可以忠实于真实的空间关系，也可以夸大或减弱真实的空间关系，其强弱应根据剧作需要去选择相应的立体风格。

3.2.1控制立体感的三大工具

立体感是立体电影特有的属性。一般来说，当双眼在银幕上分别看到的平面像差与双眼在同等物距看到的真实像差一致时，所拍摄的立体感即还原了真实空间的立体感。若双眼分别看到的平面像差小于双眼在摄影机位置看到的真实像差时，则拍摄的立体感小于真实空间的立体感，反之则会夸大真实空间的立体感。

如图。

立体电影摄影成像原理

上图是立体摄影的光位模拟图，其中L代表左眼的摄影机，R为代表右眼的摄影机，L与R之间的距离为瞳距，A为被摄体，汇聚面是放映时银幕的位置，L’为被摄体的左眼画面，R’为被摄体的右眼画面，L’与R’之间的距离即为像差。从图中我们可看出，被摄体在汇聚面前侧，物距和像差成正比关系，物距越近，像差越大；物距越远，像差越小，被摄体在汇聚面后侧则反过来。而物距一定的时候，瞳距和像差成正比，瞳距越大，像差也越大，反之亦然。

由此我们可以看出：控制立体感的工具有焦距、物距与瞳距三种。而光学造型手段是电影摄影的四大造型手段之一，其中包括着对摄影镜头的运用，每个焦距的镜头，都是有着独特的视觉特征与造型作用，因此当我们确定一个画面的视觉风格以后，光学镜头的焦距也就随之而确定，并不应因为控制立体感而随意改变。在镜头焦距确定以后，物距的选择，直接影响着画面的景别，我们同样不可能因为立体感的追求而改变景别，进而影响全片的视听语言。所以，当一个场景的视听语言风格确立以后，我们在拍摄现场真正能用于控制立体感的工具便只剩下瞳距一种了。因此，瞳距的设计，才是一部电影立体感表现的重中之重。

3.2.2瞳距设计

我们知道，在一定瞳距下，当物距变小时，像差会变大，当物距很小时，如果瞳距依然保持人眼的65 mm左右，像差甚至会超出人眼处理左右两个画面的极限，而形成左右画面无法汇聚的局面。因此势必要对瞳距做出相应地调整。固定使用人眼的平均瞳距去拍摄立体电影，是不科学且效果欠佳的。这也是调整瞳距的重要性所在。

3.33D影视拍摄中需要注意的一些问题

3.3.1空间感的实现

实现空间感一直是平面造型艺术面对的主题。传统电影摄影的构图经过百年发展，已相当成熟与完善，不但综合绘画、雕塑等造型理论，还能通过照明设计、运动调度等手段来实现空间关系的构建。

而对于立体电影来说，从观看效果上已经具备了三维空间的纵深，因此，我们在安排画面构图的时候，除了在取景器里可见的二维平面构图外，还要注意安排被摄体的纵深位置关系，特别是与银幕的位置关系。在立体电影中，两台摄影机光轴汇聚的点所处的位置就是汇聚面的位置，也是放映时银幕的空间位置。拍摄现场位于汇聚面之前的景物，放映的时候就将在银幕之前形成影像，而汇聚面之后的被摄体，放映的时候将退于银幕之后。与传统电影相比，拍摄时就多了一个在纵深方向选择景物与银幕关系的机会，这对电影语言产生新的影响。比如，我们拍一个演员的大特写画面时，可以将其置于银幕后方，这样观众在观影的时候，即使是个大特写的景别，依然会有距离感，而传统电影里这样的特写就可能产生逼近观众的感觉。相反，将景物置于汇聚也就是银幕前方，就会产生一种冲出银幕贴近观众的效果。不过，如果将汇聚面的位置放得过于靠后，会带来新的问题。即：在汇聚面前方且离汇聚面较的景物与汇聚面附近的景物相比，景物的大小会显得小于真实比例。

另外，过多的银幕前影像也会造成观众观影的疲劳。人眼在看纵深方向的物体时，会有一个类似前后“调焦”的过程，当我们看传统电影的时候，双眼只需要不停地在银幕上“扫描”就可以了，但立体电影中出现了延伸到银幕之前的影像时，观众的眼睛就需要不停地做这种前后“调焦”动作，在伸出银幕的这部分物体和后景物体间来回切换，如果这样的镜头在一部电影里出现过多，观众的视疲劳程度就会较大。这也是制作者在安排纵深空间时需注意的。

3.3.2立体电影的景深控制

景深在传统电影摄影里是画面构成中很重要的一个环节。特别是浅景深的，具有良好的明暗关系以及焦外成像的画面，这是人眼视觉中不存在的景象，不但能简化画面信息，突出主体，而且能产生超越现实美感的梦幻感。但在立体电影里，立体感的营造是主要靠像差来完成的，浅景深在虚化到一定程度的时候，像差也同样会被模糊掉，从而影响了影像的立体感。而大的景深又会带来画面背景细节较多，带来分散观众注意力的可能性，找到一个恰到好处的景深需要摄影师认真斟酌了。

另外，景深的增加对照明也提出了更高的要求。首先，景深的增加要求光孔要使用得较小，这就带来用灯光量的增长，尤其是使用“L”型排列的摄影机，同样的亮度经过透镜后由投射到两台摄影机，相当于每天只有一半的光量，这就需要增加照明。而灯变多了，对照明师的技巧要求就更高了。同时由于景深较大，如何突出主体，安排好明暗关系，来引导观众的注意力，这对照明设计的要求也增高了。所以，立体电影对照明有着比传统电影更高的要求。

3.3.3后期剪辑

目前对立体电影的剪辑，通常都是先剪单机的素材，然后用EDL去套另一套素材。这种方式只要拍摄时两台摄影机拍摄的时码同步，一般情况下是可行的，但由于画面像差的存在，这样的剪辑方式有时会碰到问题。比如一个有镜头在演员从刚一出画，就马上把后面的画面剪掉，而在另一台摄像机拍摄的演员有可能还有部分身体残在画面里。因此对立体电影的剪辑，需要对剪辑点进行反复对比，以确认剪辑点画面一致。

3.3.4后期特效合成和画面修补

电影剪辑完成后，一般还要对画面进行修补、调色、特效制作等。在立体电影中，这些工作变得更加麻烦。如擦除穿帮物体，这一类修补工作的原理是用附近相近的颜色来覆盖穿帮物体，使它和周围混为一体。但立体电影有两个画面需要处理，当你分别去修补时，很难将两个画面的每个像素都修补一致。在放映的时候，两个重叠在一起的但是并不一致的画面会形成闪烁。另外，对于同一物体，除了在汇聚面上，其他时候它在画面里的绝对位置不一定相同，所以你即使能使修补工作同步地在两个画面里进行，可仍会碰到修补出来不一致的问题。

4　结论

3D影像虽然给观众带来了更为形象生动的画面，但其拍摄制作难度却是一次大的跳跃，需要更加专业的人员才能胜任，而对于这项新兴的媒

参考文献

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[2]李念芦.影视技术概论[M].中国电影出版社.

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[4]wiki百科.

[5]http：//v.youku.com/v_show/id_XMjA4MDg1MTE2.html.

[6]http：//www.cndfilm.com/01/index.shtml 中央新闻记录电影制片厂.

作者简介：周正浩，工程师，研究方向为影视技术。

文章编号2096-0360（2015）05-0020-03

文献标识码A

中图分类号G2