CN1885155A

CN1885155A - 数字球幕电影制作方法

Info

Publication number: CN1885155A
Application number: CNA2005100354702A
Authority: CN
Inventors: 钟明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2025-06-20
Also published as: CN100418009C

Abstract

本发明涉及一种数字球幕电影制作方法，为解决现有三维动画制作软件不能直接制作球幕电影的问题，本发明中，将N个渲染镜头的渲染平面依次相连以组成一个透视点在中心的圆柱渲染面；然后按同样的方法创建另一圆柱渲染面并将其旋转角度α；依此创建M个依次连接、没有间隙的圆柱渲染面，以组成一个透视点位于球心且由N×M个渲染镜头的渲染平面组成的球形渲染面；用这N×M个渲染镜头对待渲染的三维场景进行渲染可生成对应的N×M个图像；再建立位置和尺寸与组成渲染球面的N×M个渲染平面一致的N×M个几何平面，并用纹理映射的方式将这些图像映射到这些几何平面上，即可生成一个球形图像；然后用二次渲染镜头对其进行二次渲染，即可生成可供放映的球幕画面。

Description

数字球幕电影制作方法

技术领域

本发明涉及数字电影技术，具体是一种运用计算机三维动画制作软件制作球幕电影的数字球幕电影制作方法。

背景技术

三维(3D)动画作为近年来新兴的计算机艺术，发展势头非常迅猛，已经在许多行业得到了广泛的应用。三维动画是由计算机用特殊的动画软件给出的一个虚拟的三维空间，通过建造物体模型，把模型放在这个三维空间的舞台上，从不同的角度用灯光照射，然后赋予每个部分动感和强烈的质感得到的效果。制作三维动画时，首先要创建物体和背景的三维模型，然后让这些物体在三维空间里动起来，再通过三维动画制作软件内的虚拟“摄影机”去拍摄物体的运动过程，并打上灯光，最后才能生成栩栩如生的三维画面。

目前比较成熟的三维动画制作软件主要有MAYA、3DS MAX、SoftImage3D等。但这些三维动画制作软件仅能提供渲染面为平面的渲染(Rendering)方式，也就是说，其产生的画面只有在平面屏幕上显示时，才能正确还原出三维动画制作软件中所定义的场景，得到透视正确、无变形的图像。

另一方面，球幕电影的出现突破了传统平面电影的局限，其画面可以占领观众的全部视野，为观众带来更震撼的效果。球幕电影又称“圆穹电影”或“穹幕电影”。它是20世纪70年代出现的一种大银幕电影。传统球幕电影的拍摄及放映均采用超广角鱼眼镜头，观众厅为圆顶式结构，银幕呈半球形，观众被包围其中，视银幕如同苍穹。由于银幕影像大而清晰，自观众面前延至身后，且伴有立体环绕音效，使观众如置身其间，临场效果十分强烈。

可见，传统球幕电影的画面是由超广角鱼眼镜头拍摄所得的，如果采用三维动画制作软件制作球幕画面，则需要采用球面渲染方式，其特征是透视点在球心、渲染面为球面的渲染方式。然而，目前的三维动画制作软件并没有提供球面渲染方式。此外，对于不同的球幕影院，其放映设备的位置和数量也各不相同，例如，其放映设备可以设在球心或球幕的对称轴上，也可以设在其他位置；放映设备的数量可以是一台，也可以是多台。其中，不同的放映机位，对其所放映图像的变形矫正要求各不相同。也就是说，同样的球幕图像，在不同的机位放映时，会产生不同的变形情况。因此需要一种简单、经济的变形矫正方法，为不同机位的放映设备提供正确矫正的球幕图像，使同一部影片能在放映条件不同的球幕影院中放映。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明要解决现有三维动画制作软件仅能提供平面渲染方式，产生的画面只有在平面屏幕上显示时才能正确还原出三维动画制作软件中所定义的场景的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种数字球幕电影制作方法，其中利用计算机三维动画制作软件，按以下步骤制作数字球幕电影：

(S101)、将N个渲染镜头的渲染平面依次相连，并使它们的透视点全部重合，组成一个透视点在中心的圆柱渲染面，所述圆柱渲染面的弧度为0～360度，其中的N等于或大于2；

(S102)、根据步骤(S101)的方法，创建另一圆柱渲染面，其透视点和轴线与前一圆柱渲染面的透视点和轴线分别重合，且其最长弦线与前一圆柱渲染面的最长弦线平行；然后以穿过所述透视点且与该圆柱渲染面的最长弦线平行的直线为旋转中心轴，将该圆柱渲染面旋转适当角度α，并确保从所述透视点处观察时该圆柱渲染面与前一圆柱渲染面所覆盖的渲染区域彼此连接、没有间隙；

(S103)、按步骤(S102)的方法，共创建M个依次连接、没有间隙的圆柱渲染面，并由所述M个圆柱渲染面组成一个透视点位于球心的球形渲染面，其弧度范围为0～360度，组成该球形渲染面的渲染镜头共有N×M个，其中M等于或大于2；

(S104)、导入待渲染的计算机三维场景，并用步骤(S103)中得出的N×M个渲染镜头对所述三维场景进行渲染，以生成对应的N×M个图像；

(S105)、在另一计算机三维场景中，创建N×M个几何平面，并对其进行定位和排列，使它们的位置和尺寸分别与所述N×M个渲染镜头的渲染平面对应一致；

(S106)、用纹理映射的方式，将步骤(S104)中生成的N×M个图像同步且一一对应地映射到步骤(S105)中得出的N×M个几何平面上，以生成一个球形图像；

(S107)、创建二次渲染镜头，并用其对步骤(S106)中生成的由N×M个图像组成的球形图像进行二次渲染，以生成可供球幕电影放映设备放映的球幕画面。

根据电影制作的基本原理，采用同样的方法对待渲染的计算机三维场景进行连续的处理，可生成连续的多组图像序列，每一组中有N×M个图像，对应地，映射处理后可生成多个连续的球形图像，再二次渲染后可生成多个连续的球幕画面，最终可得出具有连续动态效果的电影画面。

采用类似的方法，经同样的步骤分别生成具有视差效果的左眼球幕画面和右眼球幕画面，还可以制作数字球幕立体电影。

由上述方案可知，本发明充分利用现有三维动画制作软件的功能，通过渲染平面组成圆柱渲染面，圆柱渲染面再组成球形渲染面的方式，就可以制作数字球幕电影和数字球幕立体电影。其中将渲染过程分解为球面渲染和二次渲染，通过相对简单、经济的二次渲染，可以为不同影院的不同放映机位提供正确矫正的球幕画面。使同一部影片，仅需要经过对应的二次渲染，就可以在放映机数量和位置不同的各球幕影院中播放。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是将多个渲染平面相连组成圆柱渲染面的示意图；

图2是两个圆柱渲染面彼此旋转α度后部分重叠但无间隙的示意图；

图3是由多个圆柱渲染面组成具有N×M个渲染镜头的球形渲染面的示意图；

图4是在N×M个几何平面上映射相应的N×M组图象后，进行二次渲染的示意图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例如图1至图4所示。首先对本发明中所涉及的一些概念进行简单说明，本文中所说的“渲染镜头”是指三维动画制作软件中的一种虚拟镜头；“渲染”则是指用所述渲染镜头在计算机的三维场景中进行虚拟拍摄以生成相应的数字图像，其效果类似于用真实摄影机进行拍摄以生成照片或影片的过程；“渲染平面”则是指用所述渲染镜头进行渲染时的成象面，类似于真实摄影机的底片；“几何平面”则是指在三维动画制作软件中设定的具有一定形状、尺寸的平面。

步骤101：如图1所示，在三维动画制作软件中，将9(即N＝9)个相同的平面渲染镜头所对应的9个渲染平面(A1、A2、…、A9)依次连接，可组成一个弧度为180度、透视点全都重合于H点的渲染平面组合，其结构类似于一个圆柱面，本文中称之为圆柱渲染面A。实际上，如果渲染平面越小、且其个数越多(即N越大)，则其连接后组成的结构会越逼近一个圆柱面，其弧度范围可以是0～360度之间的任意值。本实施例中，A1、A2至A9中的每一个渲染平面都是正方形，所以每一个渲染镜头的水平张角为20度(180度÷9＝20度)。

步骤102：然后，按前述方法创建另一个圆柱渲染面B，它与圆柱渲染面A完全相同，其中也包含9个渲染平面(B1、B2、…、B9)。两个圆柱渲染面的透视点和轴线分别重合，且两者的最长弦线相互平行，本实施例中，由于两个圆柱渲染面的弧度为180度，所以两者的最长玄线正好是穿过透视点H的圆弧直径。圆柱渲染面B的旋转中心轴则与其最长玄线重合，本实施例中，圆柱渲染面B从与圆柱渲染面A重合的位置上绕其旋转轴旋转20度(即α＝20度)，得到图2所示的状态。具体实施时，旋转角度的大小跟每一个渲染平面的大小、要生成的圆柱渲染面个数(即M的大小)有关，其原则是保证圆柱渲染面A、B的渲染区域彼此连接、没有间隙，并能使合并后的渲染区域最大化，从而可以减少重叠和渲染量。

步骤103：如图3所示，按前述方法共创建9个(即M＝9)依次连接、没有间隙的圆柱渲染面(A、B、C、D、…、I)，并由这9个圆柱渲染面组成一个透视点位于球心、共有9×9＝81个渲染镜头的半球形渲染面。具体实施时，还可以根据需要组成1/4球形、完整球形、或其他比例的球形，本文中都统称为球形渲染面。

步骤104：采用上述渲染镜头，可对不同的三维场景进行渲染。当导入待渲染的计算机三维场景后，即可用这9×9＝81个渲染镜头对该三维场景进行渲染，以生成对应的9×9＝81个图像。本实施例中，对应是a1、a2、…、a9；b1、b2、…、b9；c1、c2、…、c9；d1、d2、…、d9；直到i1、i2、…、i9。

步骤105：在另一计算机三维场景中，创建9×9＝81个几何平面，并对其进行定位和排列，使它们的位置和尺寸正好与9×9＝81个镜头的渲染平面对应一样，也就是说，这81个几何平面也组成一个半球面。

步骤106：然后，用纹理映射(Texture mapping)的方式，将步骤104所述的9×9＝81个图像同步且一一对应地映射到步骤105所述的9×9＝81个几何平面上，以生成一个球形图像。本文中的纹理映射是三维动画制作软件中的术语，指的是在计算机三维场景中，将已有的数字图片(或图像)粘贴(Mapping)到场景中的某个几何平面上，使该几何平面具有数字图片(图像)的画面内容。

由于渲染平面有重叠，所以渲染后的各个图像也会有重叠，本实施例中采用几何遮挡的方式来处理这些重叠区域。由于上述81个几何平面的位置和大小与81个渲染平面是一一对应的，所以几何平面间的交叉重叠部分正好是渲染平面的重叠部分，几何平面上因重叠而被遮挡的图象，正好是在渲染时渲染平面因重叠而形成的重复图象。从图2可以看出，由于渲染平面B3是由渲染平面A3旋转20度后形成的，所以两个平面相交后会产生一根交线100，渲染平面A3的上部和渲染平面B3的下部是交叉重合的，渲染后的图像序列a3和b3必然会出现重复的画面，在画面组合时必须设法遮挡重复的画面。从图4可以看到，几何面a3(映射了图象a3的面)和几何面b3是以同样的方式旋转20度而形成的，两几何面也产生一根交线101。从球的内侧观察，在交线101以上看到的是图像b3，在交线101以下看到的则是图像a3，a3和b3的重复画面已延伸到交线101的后方而看不到，重复的画面已被有效地遮挡。按此方法处理所有重叠图像后，从球形渲染面的内侧观看时，会看到一个拼接完整、画面连续的球面图像，其透视点位于球心，且画面的透视关系与所渲染的三维场景一致。

步骤107：然后，利用三维动画制作软件创建二次渲染镜头，并用它对上述由9×9＝81个图像组成的球形图像进行二次渲染，即可生成可供球幕电影放映设备放映的球幕画面。

如果实际放映设备是一台位于球幕之球心的放映机(通常是超广角鱼眼镜头)，上述二次渲染镜头也应置于三维环境中的球心，如图4中的镜头102。

如果实际放映设备是在半球圆周上均匀布置的6台投影仪，也就是说，球幕画面由6个画面组合而成，则应在三维环境中的相同位置上放置6个二次渲染镜头，每个二次渲染镜头的渲染区域与对应投影仪的投射范围一致，对渲染后得到的6组画面的重叠部分作裁减或亮度衰减处理后，就可在球幕上形成了透视点在球心、无变形的球幕画面。

总之，二次渲染镜头的数量及其与球面的相对位置关系，应与实际放映环境中的放映设备的数量及其与球幕的相对位置关系保持一致。通过这种相对简单、经济的二次渲染，可以为不同影院的不同放映机位提供正确矫正的球幕画面。使同一部影片，仅需要经过对应的二次渲染，就可以在放映机数量和位置不同的各球幕影院中播放。

用同样的方法对待渲染的计算机三维场景进行连续的处理，可生成连续的多组图像序列，每一组中有N×M个图像，对应地，映射处理后可生成多个连续的球形图像，再二次渲染后可生成多个连续的球幕画面，最终可得出具有连续动态效果的电影画面。

前面介绍的是制作非立体电影的实施例，如果要制作立体电影，则需要复用上述方法，分别生成与左、右眼对应具有视差效果的左眼球幕画面和右眼球幕画面即可。

Claims

1、一种数字球幕电影制作方法，其特征在于，利用计算机三维动画制作软件，按以下步骤制作数字球幕电影：

(S107)、创建二次渲染镜头，并用其对步骤(S106)中生成的由N×M个图像所组成的球形图像进行二次渲染，以生成可供球幕电影放映设备放映的球幕画面。

2、根据权利要求1所述的数字球幕电影制作方法，其特征在于，所述二次渲染镜头的数量及其与球面的相对位置关系，与实际放映环境中的放映设备的数量及其与球幕的相对位置关系相同。