快來玩3D攝影

阿凡達(dá)

3D影像技術(shù)的存在,已經(jīng)有很長的歷史了节榜,且不說早期的紅藍(lán)電影羡玛,二十多年前,世嘉就出品過偽全息3D的格斗類游戲街機(jī)宗苍,基本上稼稿,和今天你在各種科技館,城市規(guī)劃館之類的地方可能會看到的讳窟,那種全身閃著光芒的立體影像小人让歼,在油田,樓房之類的舞臺場景里走來走去的技術(shù)是一個類型的丽啡。

而在阿凡達(dá)上映之后谋右,高質(zhì)量的3D影像技術(shù)也開始普及,VR补箍、AR等各種概念也開始升溫改执。不過,你有沒有想過自己制作3D照片呢 坑雅;) 這聽起來似乎有點門檻辈挂,如果你覺得蠻有趣,那就跟我來裹粤,讓我們來玩一玩唄终蒂。

原理

先講原理吧,所謂3D視覺蛹尝,本質(zhì)上只是人的大腦對左右眼睛輸入的有視差的兩幅影像進(jìn)行合成后形成的一種感官印象后豫,而所有3D影像技術(shù)的基本原理就是模擬這個過程

首先在影像記錄的時候悉尾,利用雙眼分視原理突那,左右鏡頭分別拍攝一幅視角具有細(xì)微差別的二維圖像。

然后在回放影像時构眯,采用各種技術(shù)愕难,來使左眼只能看到左邊鏡頭所拍攝的影像,而右眼只能看到右邊鏡頭所拍攝的影像。這樣就還原了人在看一個真實的三維物體時的視覺輸入猫缭,剩下的交給大腦來處理葱弟。

3D視覺原理

絕大多數(shù)的3D影像技術(shù)(采用干涉原理的激光全息技術(shù)除外),都是圍繞著如何更好地還原上述兩個過程來做文章的猜丹,還原得越好芝加,平面影像再造立體影像的視覺效果就越逼真

拍攝手段

知道了過程原理,接下來就是怎樣將原理轉(zhuǎn)變成方案了唄射窒,首先是獲取影像藏杖,要通過相機(jī)模擬雙眼獲得兩幅影像,可以采取的手段包括:

雙機(jī)雙頭

簡單的說就是使用兩個相機(jī)隔開一定具體脉顿,同步拍攝

  • 優(yōu)點是: 適應(yīng)面廣(可以應(yīng)對運動對象等)
  • 缺點: 設(shè)備要求相對加高蝌麸,首先得有兩個相機(jī)吧,讓后需要同步兩個相機(jī)的光圈/快門/焦距等等艾疟,需要同步觸發(fā)攝錄裝置等等来吩。其實嚴(yán)格地說,如果要考慮正確的視角比例關(guān)系蔽莱,簡單雙相機(jī)并不OK弟疆,設(shè)備還是要定制,所以卡梅隆拍攝阿凡達(dá)之前花費了不少的精力和金錢(號稱1200萬美金)開發(fā)了整套設(shè)備盗冷。

單機(jī)單頭兽间,移位拍攝

簡單的說就是只用一個相機(jī),換位置拍攝兩次

  • 優(yōu)點: 設(shè)備要求較低正塌,容易實現(xiàn)
  • 缺點: 只適合拍攝靜止對象嘀略,拍攝過程相對繁瑣
各種滑軌
各種滑軌

單機(jī)雙頭 / 雙CCD 立體相機(jī)

其實就是 變相的雙機(jī)方式,基本就是一個相機(jī)自帶兩個鏡頭乓诽,能同時記錄兩路影像

  • 優(yōu)點: 簡單帜羊,方便!
  • 缺點: 特定設(shè)備鸠天,靈活性差

比如富士生產(chǎn)過的3D相機(jī)

要在家里自己隨便玩一下讼育,你大概不會去專門買一個3D相機(jī),那么單機(jī)移位的方式應(yīng)該是最適合的了稠集,真的想裝得有逼格一點奶段,雙機(jī)玩起來是像這樣的:

引用攝影無忌網(wǎng)友圖片

拍攝流程

搞定設(shè)備方案,接下來就是怎么拍了剥纷。

首先是估計兩張照片拍攝位置所需要的位移量痹籍,也就是要模擬人眼的視角,獲得真實的立體感晦鞋。既然模擬人眼蹲缠,當(dāng)然拍攝位移量是要參考眼睛間距的了棺克,大約60到70毫米。不過在拍攝遠(yuǎn)處大場景時线定,如果想強(qiáng)調(diào)立體感(畢竟真實眼睛看遠(yuǎn)處的場景時娜谊,實際感官的立體感是很小的),可以適當(dāng)放大和調(diào)整間距斤讥。

總體來說不要做得太過分纱皆,過于立體的畫面,反而不真實芭商,就像早期的立體電影抹剩,會拿夸張的出屏效果來做噱頭,但是看多了總覺得假蓉坎,甚至頭暈澳眷。而如果你仔細(xì)看阿凡達(dá),你會發(fā)覺真正震撼的3D影像靠的是真實感蛉艾,而真實感是依托場景的豐富前后景細(xì)節(jié)和真實的透視和模糊關(guān)系來實現(xiàn)的钳踊。脫離了真實感官的夸張的效果,只能是一時的驚奇(驚嚇)勿侯。

然后拓瞪,就開始拍唄,使用雙機(jī)或單機(jī)雙頭的話助琐,沒什么好說的了祭埂,我假定你用的是設(shè)備門檻最低的單機(jī)位移方案,那么兵钮,需要注意兩次拍攝位置的精確控制蛆橡,包括相機(jī)在兩個位置的水平,鏡頭方向的夾角等掘譬。簡單的話泰演,保持鏡頭平行就好,但如果要精確控制最終3D影像的出入屏效果葱轩,那么是需要刻意選擇一定的夾角的睦焕,這里不再細(xì)說。(如果最終選擇紅藍(lán)方式的影像輸出格式靴拱,還要注意場景的顏色垃喊,盡量不要有和紅黃色相接近的物品)

影像處理

拍攝完畢,有點追求的同學(xué)袜炕,還要做一下圖像處理吧本谜,包括,兩幅圖像同步處理 畸變 / 色彩 / 曝光妇蛀,圖案對齊耕突,旋轉(zhuǎn)笤成,出入屏設(shè)定等等评架,結(jié)果最好能預(yù)覽吧眷茁。然后再選擇合適的影像格式進(jìn)行輸出。如果你精通3D成像原理和PS技術(shù)纵诞,那么PS大法就可以搞定上祈。如果不是,一個高效(簡單)的工具就必不可少了浙芙。

合適的的軟件并不太好找登刺,或許這是一個過于專業(yè)(小眾)的市場,沒有多少錢可賺嗡呼,也就沒有太多人開發(fā)相關(guān)軟件纸俭。基本可用的軟件我就只找到 i3d 一個(如果你有更好的免費軟件南窗,推薦一下)

i3d

版本有幾年沒更新了揍很,雖然簡陋一點,但是上述處理流程所需功能基本都涵蓋了

影像輸出格式

影像處理完畢以后万伤,畢竟還是需要拿出來賣弄一下啊窒悔。這時就需要選擇一個正確的輸出展示方式,。否則結(jié)果就只是兩張長得幾乎一樣的普通照片而已敌买。輸出的格式也有很多選擇

位移重疊格式

還記得小時候和小伙伴們一起看過的這種立體畫么简珠?

這種屬于簡單的位移重疊技術(shù), 通常只能用來處理簡單的圖像,成像通常也只是前景和背景高低分層這樣簡單的效果而已

優(yōu)點么...不需要任何觀看設(shè)備的輔助, 自帶斗雞眼就可以了

色差輸出技術(shù)(雙色)

色差輸出技術(shù)虹钮,基本就是通過補(bǔ)色相互之間正交的原理聋庵,來分離兩只眼睛看到的圖像。常見的補(bǔ)色方案有:紅-藍(lán) / 紅-綠 / 棕-藍(lán)等芙粱。

下面是成像原理示意圖(這里其實紅藍(lán)的輸出畫反了珍策,沒辦法,沒找到更合適的示意圖)

紅藍(lán)立體成像原理

簡單的說宅倒,以最常見的紅藍(lán)眼鏡(嚴(yán)格地說是其實紅-青)方案為例攘宙,就是一路圖像只包含三原色中紅色相關(guān)信息,另一路圖像只包含藍(lán)拐迁,綠相關(guān)信息蹭劈,兩路圖像重疊顯示,然后线召,雙色鏡片會讓對應(yīng)通路顏色的光線通過铺韧,而阻擋另一路補(bǔ)色光線的通過。這樣兩路圖像就能同屏顯示而又分別被兩只眼睛區(qū)別接收了缓淹。

他的缺點很明顯哈打,兩邊眼睛看到的內(nèi)容都是部分色彩缺失的內(nèi)容, 雖然大腦會進(jìn)行一定的校正合成正常的色彩信息欺騙你的感官(好比塔逃,你知道,人眼的實際成像結(jié)果在視網(wǎng)膜上是倒立的影像么料仗?但是你被欺騙以為是正立的)湾盗,但是畢竟這些是大腦偽造的信息, 所以整體成像質(zhì)量還是會受到影響

至于為什么要有多種配色方案,也是因為場景還原的顏色會失真立轧,所以選擇不同的補(bǔ)色可以針對不同的色彩場景格粪,盡量找到色彩失真最少的配色方案

各種配色方案

這個方案的優(yōu)點是,效果還可以氛改,輔助觀看設(shè)備也比較簡單帐萎,就是濾色片,對輸出設(shè)備也沒有要求胜卤,混合后的影像在任何彩色設(shè)備上以正常方式輸出就可以了疆导,屏幕,打印等等都沒問題葛躏。比如下面這兩張澈段,通過紅藍(lán)眼鏡就能直接看到立體影像了。

這張自己簡單試拍的

這張引用自色影無忌網(wǎng)友作品

網(wǎng)絡(luò)圖例

雙圖方案

雙圖方案紫新,和位移重疊方案有點類似均蜜,基本上就是左右將兩張圖并列顯示,這個嚴(yán)格說來自身并不具備立體成像的條件芒率,更多的是依靠輔助觀看設(shè)備來實現(xiàn)立體效果囤耳,比如通過立體觀片器來看左右分布的圖片,通過調(diào)整觀片器透鏡的角度偶芍,將兩幅圖像重疊充择。

左右格式

比如上面兩張圖(第一張圖來自網(wǎng)絡(luò),第二張自己實拍的)匪蟀,最好的方式是通過觀片器來觀看椎麦。但是,如果你想挑戰(zhàn)一下斗雞眼方案的話材彪,也是可以做到裸眼3D的 观挎;) 兩幅圖上面我都標(biāo)記了兩個小點,先用斗雞眼把左右兩幅圖都看成重影的兩份段化,然后控制你的眼睛的焦點嘁捷,調(diào)節(jié)重影的距離,使得重影中間的小點重合显熏,那么下面的圖像也就實現(xiàn)了左右重合雄嚣,從而3D化了。 有本事你試試看 ;)

立體觀片器原理示意圖

立體觀片器缓升,原理如上圖所示鼓鲁,如果說立體觀片器你沒什么感覺,那么提到VR眼鏡港谊,是不是突然就覺得很高科技了呢骇吭?

VR眼鏡

市面上的VR眼鏡從幾十元到上萬的都有,這其中大部分低端的眼鏡封锉,其實就是一個立體觀片器绵跷,綁上一個可以放手機(jī)的卡槽膘螟,通過手機(jī)播放左右圖片成福,很簡單是吧,真的沒啥黑科技荆残。

事實上奴艾,這種方案,早在十八世紀(jì)年就開始出現(xiàn)了内斯,是最早商業(yè)化的立體成像技術(shù)之一蕴潦,一度和攝影技術(shù)一起,風(fēng)靡了幾十年

19世紀(jì)德國產(chǎn)立體觀片器

總結(jié)來說俘闯,這一類型的方案潭苞,通常對輸出或者觀看設(shè)備有相對較高的要求(相對的),反過來說真朗,成像效果通常也是最好的此疹。

動畫模擬輸出

這個,嚴(yán)格說不算一種立體輸出格式遮婶,只是用動畫展示靜態(tài)圖像的不同角度蝗碎,來模擬演示圖像的立體效果,通称炱耍可以作為一種預(yù)覽手段蹦骑。

影像輸出設(shè)備

說完了影像的輸出格式,接下來再看看最終的輸出設(shè)備臀防。除了普通的畫面輸出方案眠菇,需要特殊對待的格式的輸出方案基本上可以分為:分色,分光袱衷,分時三種技術(shù)方案

分色

分色方案在上面說的紅藍(lán)等影像格式的時候介紹過了捎废,生活中你可能遇過的例子,包括早期的3d電影祟昭,還有一些早期的電腦游戲缕坎、軟件的3D輸出方案。缺點前面也說過了篡悟,會造成色彩失真

分光

分光方案谜叹,包括現(xiàn)在的影院常用的偏振光技術(shù)(利用了光波的振動方向和偏振片的方向選擇性濾光原理來分離圖像)(偏正片匾寝? 和你用的CPL偏振鏡是一個原理,還不懂荷腊?你就近似理解為光波是一張扁平的紙艳悔,碰上同方向的縫才能通過,碰上方向不同的縫就被阻擋了)

偏振光技術(shù)方案

此外還有各種裸眼3D技術(shù)女仰,基本上就是通過各種方式將光線定向性的射入觀看者的眼猜年,因此不需要輔助觀看設(shè)備。這些技術(shù)基本都可以歸為分光類的技術(shù)(其實就是分光的工作在輸出設(shè)備端已經(jīng)做完了疾忍,不需要再依賴輔助觀看設(shè)備)乔外,比如光柵技術(shù),通常這類技術(shù)方案對觀看者的最佳觀看距離會有要求一罩。此外杨幼,除了投影式的偏振光方案,采用裸眼3D方案聂渊,通常圖像的分辨率會有所降低

分時

分時方案差购,比如主動快門式3D技術(shù),是通過交替左眼和右眼看到的圖像汉嗽、大腦將兩幅圖像融合成一體來實現(xiàn)欲逃,從而產(chǎn)生了單幅圖像的3D立體感。

主動快門技術(shù)方案

如上圖所示饼暑,簡單的說稳析,就是顯示左邊圖像時,右邊鏡片是黑的撵孤,不讓你的右眼看見左眼的圖像迈着,反之亦然。畫面交替的過程非常迅速邪码,每秒可以到120次裕菠,因此對人眼來說,無法感知這個左右轉(zhuǎn)換的過程闭专。

實際實踐

如果你只是一個普通的攝影愛好者奴潘,想簡單嘗試一下3D攝影,那么以下是比較可行的方案:

  • 拍攝3D靜止圖像 : 使用單機(jī)位移的方案影钉,也就是拍一張画髓,移動機(jī)身位置再拍一張。最好花幾十元買一個水平滑軌平委,這能大大提高最終圖像的合成質(zhì)量奈虾,實在不想花這點錢,自己把握好相機(jī)的水平位置,高低肉微,手動位移匾鸥,也能湊合。

  • 拍攝3D視頻:直接購買一個單機(jī)雙鏡頭的立體相機(jī)是最簡單的了

  • 制作及輸出

    • 使用上述3D格式處理軟件碉纳,如果你家里有3D電視(有蠻多型號的電視可以選擇勿负,比如小米2),那么輸出左右格式的影像劳曹,然后打開電視觀看就好了奴愉,這樣最理想。
    • 如果沒有3D電視铁孵,那么輸出為紅藍(lán)格式锭硼,幾塊錢買個紅藍(lán)眼鏡也能搞定
    • 最后,如果你要給別人更好的展示(裝B)库菲,那么账忘,可以找個淘寶店志膀,使用光柵照片沖印技術(shù)熙宇,制作裸眼3D照片,尺寸不是太大的話溉浙,成本十幾到幾十元不等
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