CN111354085A - 沉浸式交互Box影像制作方法 - Google Patents

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薛然
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Abstract

本发明涉及交互影像处理技术领域，具体公开了一种沉浸式可交互Box影视制作方法，包括拍摄多组球形全景影像，将球形全景影像转换为全景序列帧导出，规则命名全景序列帧，将全景序列帧以图像序列形式贴图保存为材质球，建立一个立方体模型，细分至项目需求状态，给予球形映射的三维纹理坐标，建立六个摄像机，建立六组模拟平行光，设置六个摄像机的属性，渲染六个摄像机镜头，得到六组序列帧，将六组序列帧合成六个影像，规则命名所得的六个影像，实现主、附计算机同步播放六个影像，实现主机交互选择播放功能、附机同步主机选择功能。本发明可以使用户在设备内任意位置观看到最佳画面，同时利用程序控制，来实现交互工功能。

Description

沉浸式交互Box影像制作方法
技术领域
本发明涉及交互影像处理技术领域，尤其涉及一种沉浸式交互Box影像制作方法。
背景技术
沉浸式CAVE影像制作方法是利用视频信息处理技术，将单一片源或者图像利用设备融合，投影在多个显示设备上的一种视觉沉浸假象。是由两个面以上硬质背投影墙组成的非真实沉浸虚拟演示环境，用户可以在最佳观测点观看到立体透视画面，制作原理为将一张图片或者一个片源变形裁剪处理投放至屏幕。
现有的沉浸式CAVE影像制作方法尽管可以使画面产生立体感，但未能做到真正的沉浸式体验，只能在设备外侧观看，同时画面会存在拉伸、扯断、失真等现象，也因为无法互动而致使其仅限于观看，无法实现功能化。从表现形式来看，沉浸式CAVE影像制作方法，片源是由非立体图像制作的假立体图像。存在拉伸、扯断、失真等不可避免现象，视觉效果差，虽然有一定的立体图像呈现力，但终究是有平面图像制作而来，并非真正意义上的立体沉浸式图像。从观看角度来看，沉浸式CAVE影像制作方法有最佳观影点的限制，而且最佳观影点在设备外，观影者并非能自由的、真正的身临其境的观看，只是利用视觉欺骗，达到假立体成像的效果，同时最多仅能显示五个显示面，无法立体包裹显示(六面及六面以上)。从可互动性来看，沉浸式CAVE影像制作方法因为其自身的局限性质和未能实现程序化，导致户与设备发生无法获得用互动，致使其仅能实现图像播放与影像单一正向播放。从硬件设备来看，沉浸式CAVE影像制作方法因为是单一图像变形显示原理，需要利用融合技术支持来实现，增加了大量的成本，也正因造价高而不能在社会中有很好的普及。
所以，由于上述存在的问题，使得沉浸式CAVE影像制作方法拥有了许多局限性，未能给用户来带真正的沉浸式体验，同时限制了其未来的发展态势。
发明内容
本发明的目的是提供一种沉浸式可交互Box影像制作方法，可以使用户拥有真实的沉浸体验，不用局限在固定的最佳观测点，可以在设备内任意位置观看到最佳画面，同时利用程序控制，来实现交互工功能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种沉浸式可交互Box影视制作方法，包括以下步骤：
S1.制作或拍摄多组球形全景影像；
S2.将其中一个球形全景影像导入多媒体视频编辑软件，转换为全景序列帧导出；
S3.规则命名所得的全景序列帧；
S4.将规则命名后的全景序列帧导入三维软件，以图像序列形式贴图保存为材质球；
S5.在三维软件中建立一个立方体模型；
S6.将立方体模型细分至项目需求状态；
S7.给予细分立方体模型球形映射的三维纹理坐标；
S8.在三维软件中建立六个摄像机，每个相机分别轴线垂直于细分立方体的六个面；
S9.在三维软件中建立六组模拟平行光，每组平行光分别于六个摄像机的轴向；
S10.设置六个摄像机的属性；
S11.渲染六个摄像机镜头，得到六组序列帧；
S12.将六组序列帧以组为单位导入多媒体视频编辑软件合成六个影像，导出影像；
S13.规则命名所得的六个影像；
S14.编写C++语言，实现主、附计算机同步播放规则命名后的六个影像；
S15.编写C++语言，实现主机交互选择播放功能、附机同步主机选择功能。
优选的，所述步骤S1中的多组球形全景影像均经过步骤S2-S13处理。
优选的，所述步骤S2中，多媒体视频编辑软件为Adobe After Effects，所述步骤S4中，三维软件为Autodesk Maya，所述步骤S14中，计算机为带有独立显卡的计算机。
优选的，步骤S3中，规定全景序列帧集编号为前镜头位置编号加后镜头位置编号两镜头字母组合。
优选的，所述步骤S6中，将立方体模型高度、宽度、深度细分至项目可用数量，保证纹理坐标足够维持在投射时保持立方形。
优选的，所述步骤S7中，映射根据立方体模型的高度与宽度、深度比调整投射的水平、垂直扫描数值，同时修正映射时超出纹理坐标制作区域的坐标点，使其全部归于制作区域内，保持纹理坐标整体比例，将四边顶点吸附至制作区域的外框边线，使其左右上下无缝对接。
优选的，所述步骤S10中，设置摄像机帧速率，根据拍摄所得视频的帧速率调整六个摄像机的帧速率，使其前后二者帧速率一致，设置摄像机属性，将摄像机调整为正交视图镜头框超出所对应的方盒面的大小，像素设置高于拍摄所得图像像素四分之一，时间设定与拍摄制作所得图像时长相等，选择产品级渲染质量。
优选的，所述步骤S13中，命名方式为最初获得全景视频或单帧全景图的名称加_x其中，x为方位英文单词首字母。
优选的，所述步骤S14中，需要六台计算机，一台作控制主机，五台附机，由主机控制附机，主机使用父程序控制，附机使用子程序，主机父程序已判断为主，附机子程序同步与主机父程序但不做判断，只上传数据供主机父程序判断并下达与子程序命令，判断计算附机所控制视频的播放帧数编号是否同步与主机播放帧数编号相同，并予以校正。
优选的，所述步骤S15中，执行四种基本命令正播放、倒播放、选择、暂停，从起始点开始播放。
本发明的沉浸式可交互Box影视制作方法综合计算机编码技术、虚拟现实技术和立体空间影像处理技术，可以使用户拥有真实的沉浸体验，不用局限在固定的最佳观测点，可以在设备内任意位置观看到最佳画面，同时利用程序控制，来实现交互工功能，给用户带来更好的体验，大大的提高了这项技术的可能性和延展性，使其在未来更有可发展性。
附图说明
图1为本发明实施例的沉浸式可交互Box影像制作方法步骤S3中的规则命名示意图；
图2为本发明实施例的沉浸式可交互Box影像制作方法步骤S3中的规则命名示意图；
图3为本发明实施例的沉浸式可交互Box影像制作方法步骤S7中的纹理坐标示意图；
图4为本发明实施例的沉浸式可交互Box影像制作方法步骤S8中的摄像机渲染示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本实施例的沉浸式可交互Box影视制作方法基于计算机编码技术、虚拟现实技术、立体空间影像处理技术的综合应用，来实现的整体综合技术方案。是使用制作或拍摄所得全景视频或图像，经由三维建模、映射、灯光模拟、渲染、分类整合及编程控制得来，包括以下步骤：
S1.制作或拍摄多组球形全景影像；
制作视频需要按照预设线性路线，预定摄像机位置与主镜头(前镜头)方向，拍摄或制作多段视频；
多组球形全景影像均经过步骤S2-S13处理。
S2.将其中一个球形全景影像导入多媒体视频编辑软件，转换为全景序列帧导出；
本实施例中，多媒体视频编辑软件为Adobe After Effects，所述步骤S4中，三维软件为Autodesk Maya，所述步骤S14中，计算机为带有独立显卡的计算机。
S3.规则命名所得的全景序列帧；
规定全景序列帧集编号为前镜头位置编号加后镜头位置编号两镜头字母组合；
如图1所示，A机位到B机位是视频编辑名称为AB，B机位到C机位与B机位到D机位的全景影像序列帧集名称为BC与BD，以此类推，之后根据后期所对应项目所用计算机硬件状况来设定拍摄帧速率(25～60帧/秒)，设定完毕制作视频。单帧的图像则以摄像机预设机位的编号命名，如图2所示，A机位所得到的的单帧全景球图名称为A，B、C、D机位所得到的单帧全景球图名称为B、C、D。全部制作完成后放置在同一文件夹下。
S4.将规则命名后的全景序列帧导入三维软件，以图像序列形式贴图保存为材质球；
即将所得的全景序列帧集或定点全景球图，导入三维软件内作为以图像序列形式贴图存储在命名材质球中。
S5.在三维软件中建立一个立方体模型；
三维软件中建立一立方体模型(此模型在世界中心点，不限制长宽高比例，不限制各个角为90度直角)。
S6.将立方体模型细分至项目需求状态；
将立方体模型高度、宽度、深度细分至项目可用数量，保证纹理坐标足够维持在投射时保持立方形(三维模型纹理坐标制作范围是一正方形区域)。
S7.给予细分立方体模型球形映射的三维纹理坐标；
如图3所示，映射根据立方体模型的高度与宽度、深度比调整投射的水平、垂直扫描数值，同时修正映射时超出纹理坐标制作区域的坐标点，使其全部归于制作区域内，保持纹理坐标整体比例，将四边顶点吸附至制作区域的外框边线，使其左右上下无缝对接。
S8.在三维软件中建立六个摄像机，每个相机分别轴线垂直于细分立方体的六个面；
如图4所示，三维软件中制作六个摄像机，每个机位镜头都对应垂直于方盒的其中一个面，摄像机轴线与面中心点共轴。
S9.在三维软件中建立六组模拟平行光，每组平行光分别于六个摄像机的轴向；
如图4所示，建立六个平行光，每个平行光都一对一与相机共轴垂直照射所对应面。
S10.设置六个摄像机的属性；
设置摄像机帧速率，根据拍摄所得视频的帧速率调整六个摄像机的帧速率，使其前后二者帧速率一致，设置摄像机属性，将摄像机调整为正交视图(无透视的平行画面)镜头框超出所对应的方盒面的大小，像素设置高于拍摄所得图像像素四分之一，时间设定与拍摄制作所得图像时长相等，选择产品级渲染质量。
S11.渲染六个摄像机镜头，得到六组序列帧。
S12.将六组序列帧以组为单位导入多媒体视频编辑软件合成六个影像，导出影像；
六个摄像机渲染的六组序列帧，以组为单位逐一导入多媒体视频编辑软件，水平、垂直翻转后剪掉多余部位合成影像。
S13.规则命名所得的六个影像；
命名方式为最初获得全景视频或单帧全景图的名称加_x其中，x为方位英文单词首字母。
S14.编写C++语言，实现主、附计算机同步播放规则命名后的六个影像；
需要六台带有独立显卡的计算机，一台作控制主机，五台附机，由主机控制附机，主机使用父程序控制，附机使用子程序，主机父程序已判断为主，附机子程序同步与主机父程序但不做判断，只上传数据供主机父程序判断并下达与子程序命令，判断计算附机所控制视频的播放帧数编号是否同步与主机播放帧数编号相同，并予以校正，如：主机播放至1分30秒15帧，L附机此时却只播放至1分30秒14帧，那主机将对L附机下达命令跳过1分30秒15帧，下一帧播放时直接与主机同步播放1分30秒16帧，以此保持在肉眼无法识别错误的状态下校正。
S15.编写C++语言，实现主机交互选择播放功能、附机同步主机选择功能；
执行四种基本命令正播放、倒播放、选择、暂停，从起始点开始播放，其原理为执行四种基本命令正播放、倒播放、选择、暂停，从起始点开始播放。播放视频集AB，在未播放视频前，主机画面显示交互图标是否前往B点，选择前往B点，则开始播放视频AB，当正播放AB结束时定格在最后一帧，主机画面显示交互图标前往C点、D点或返回A点，选择前往C点将播放BC，选择前往D点将播放BD，以此类推。如选择前往C点后想返回B点，则倒播放BC，倒播放结束时切回正播放AB结束时的判断，继续返回A点则倒放AB返回初始点，主机画面显示交互图标是否前往B点。正播放与倒播放中间，可以选择暂停播放，再次选择播放时，将继续上一个动作，即上一个动作为正播放时，暂停后的播放将暂在暂停处继续正播放，倒播放原理与正播放相同。
上述为本发明的所有基础技术原理，将其套用在各种视觉信息处理技术应用上，即可显示本发明可达到的效果。用户可在立方体式显示介质内部的任意位置体验沉浸式效果带来的真实感受。
本发明的沉浸式可交互Box影视制作方法综合计算机编码技术、虚拟现实技术和立体空间影像处理技术，可以使用户拥有真实的沉浸体验，不用局限在固定的最佳观测点，可以在设备内任意位置观看到最佳画面，同时利用程序控制，来实现交互工功能，给用户带来更好的体验，大大的提高了这项技术的可能性和延展性，使其在未来更有可发展性。
本发明的沉浸式可交互Box影视制作方法突破二维制作限制，以三维制作方式为主，摆脱了沉浸式CAVE影像制作方法的二维制作的方式，改用了三维制作方式，真正意义上实现了立体空间显示，做到了绝对沉浸的体验感；沉浸式可交互Box影像制作方法与沉浸式CAVE影像制作方法相比，前者为三维制作的真正的立体沉浸式影像，后者为平面影像处理变形而来，有着本质性的差别，前者为立体影像制作，后者为平面视觉欺骗；本发明的沉浸式可交互Box影像制作方法没有最佳视觉点的限制，没有投影设备面数的限制，用户可以置身其中全方位无死角的观看影像，亦可在组成的显示***内任意方位和位置感受到同样的效果，因为没有视觉点限制，支持多人同时观看；三维技术、二维技术与C++语言结合制作，影像制作过程利用了多种功能***，类别包括三维模型***、三维材质***、三维纹理坐标***、三维灯光模拟***、三维渲染***和二维图形视频技术，同时使用C++语言编程，是多步骤集合、多***协同的制作方式，为能真正的做到立体空间显示奠定了技术基础；沉浸式Box影像具有了可交互性，解决了长期以来传统洞穴状显示***无法实现的交互功能，使沉浸式显示***与交互完全对接，使得今后未来非穿戴可沉浸式显示***，拥有了可交互功能，使其能在更多行业应用，打开了传统洞穴状显示***仅能用于娱乐与宣传展示的瓶颈，开拓可更广阔的市场。
经济利益上看，由于本发明不需要融合技术手段，甚至可以用多块小型屏幕或者最低级别投影亦可搭建非穿戴沉浸式可交互显示***，直接降低了硬件成本，使此领域将有更多的用户，更多的合作，更多的商机。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制作或拍摄多组球形全景影像；
S2.将其中一个球形全景影像导入多媒体视频编辑软件，转换为全景序列帧导出；
S3.规则命名所得的全景序列帧；
S4.将规则命名后的全景序列帧导入三维软件，以图像序列形式贴图保存为材质球；
S5.在三维软件中建立一个立方体模型；
S6.将立方体模型细分至项目需求状态；
S7.给予细分立方体模型球形映射的三维纹理坐标；
S8.在三维软件中建立六个摄像机，每个相机分别轴线垂直于细分立方体的六个面；
S9.在三维软件中建立六组模拟平行光，每组平行光分别于六个摄像机的轴向；
S10.设置六个摄像机的属性；
S11.渲染六个摄像机镜头，得到六组序列帧；
S12.将六组序列帧以组为单位导入多媒体视频编辑软件合成六个影像，导出影像；
S13.规则命名所得的六个影像；
S14.编写C++语言，实现主、附计算机同步播放规则命名后的六个影像；
S15.编写C++语言，实现主机交互选择播放功能、附机同步主机选择功能。
2.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S1中的多组球形全景影像均经过步骤S2-S13处理。
3.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S2中，多媒体视频编辑软件为Adobe After Effects，所述步骤S4中，三维软件为Autodesk Maya，所述步骤S14中，计算机为带有独立显卡的计算机。
4.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S3中，规定全景序列帧集编号为前镜头位置编号加后镜头位置编号两镜头字母组合。
5.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S6中，将立方体模型高度、宽度、深度细分至项目可用数量，保证纹理坐标足够维持在投射时保持立方形。
6.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S7中，映射根据立方体模型的高度与宽度、深度比调整投射的水平、垂直扫描数值，同时修正映射时超出纹理坐标制作区域的坐标点，使其全部归于制作区域内，保持纹理坐标整体比例，将四边顶点吸附至制作区域的外框边线，使其左右上下无缝对接。
7.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S10中，设置摄像机帧速率，根据拍摄所得视频的帧速率调整六个摄像机的帧速率，使其前后二者帧速率一致，设置摄像机属性，将摄像机调整为正交视图镜头框超出所对应的方盒面的大小，像素设置高于拍摄所得图像像素四分之一，时间设定与拍摄制作所得图像时长相等，选择产品级渲染质量。
8.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S13中，命名方式为最初获得全景视频或单帧全景图的名称加_x其中，x为方位英文单词首字母。
9.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S14中，需要六台计算机，一台作控制主机，五台附机，由主机控制附机，主机使用父程序控制，附机使用子程序，主机父程序已判断为主，附机子程序同步与主机父程序但不做判断，只上传数据供主机父程序判断并下达与子程序命令，判断计算附机所控制视频的播放帧数编号是否同步与主机播放帧数编号相同，并予以校正。
10.根据权利要求1所述的沉浸式可交互Box影视制作方法，其特征在于，所述步骤S15中，执行四种基本命令正播放、倒播放、选择、暂停，从起始点开始播放。
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