3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法，包括：步驟一，設(shè)定攝像機(jī)/景物空間、人眼/屏幕空間；步驟二，計(jì)算人眼/屏幕空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大?。徊襟E三，計(jì)算攝像機(jī)/景物空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大??；步驟四，對(duì)景物與攝像機(jī)之間的距離進(jìn)行估計(jì)，得出分別得出最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)到攝像機(jī)的距離，并進(jìn)而得出虛擬屏幕距攝像機(jī)的距離；步驟五，根據(jù)攝像機(jī)的視角或者底片寬度與焦距的比值計(jì)算出虛擬零視差平面的寬度，并進(jìn)而得出在兩個(gè)不同的空間中，虛擬零視差平面寬度的比值；步驟六，計(jì)算攝像機(jī)間距。本發(fā)明專利技術(shù)的3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法能夠精確計(jì)算攝像機(jī)的間距，減少反復(fù)調(diào)整攝像機(jī)間距的同時(shí)獲得更好的圖像。

Deep Design Method for 3D Programming

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法
本專利技術(shù)涉及一種3D節(jié)目的制作方法，更具體地說(shuō)，涉及一種3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
立體電視與立體電影最大的差別在于立體節(jié)目的制作成本及播出時(shí)間要求的不同。立體電影更注重節(jié)目的內(nèi)容、立體場(chǎng)面等方面，一部立體電影的制作投入成本大、加工周期長(zhǎng)，均是大成本、大投入，而節(jié)目時(shí)長(zhǎng)為120分鐘左右。相對(duì)而言，電視這種媒體形式需要連續(xù)進(jìn)行不同節(jié)目?jī)?nèi)容的播出，電視相對(duì)于電影不可能進(jìn)行高成本、大投入節(jié)目制作，而且電視根據(jù)節(jié)目?jī)?nèi)容要求會(huì)有實(shí)況直播的形式。同樣，對(duì)于立體電視節(jié)目來(lái)說(shuō)，也不可能進(jìn)行高成本、大投入節(jié)目制作，立體電視直播是一種有著更迫切需要的業(yè)務(wù)形態(tài)，在此條件下如何保證立體視覺效果、如何保持立體電視終端與普通電視的兼容性、如何基于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)電視實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)立體電視業(yè)務(wù)，這些問(wèn)題是在3D互動(dòng)電視系統(tǒng)體系架構(gòu)研究中必需回答并解決的問(wèn)題。在立體電視顯示終端方面，能夠與平面電視兼容的立體顯示方式主要為時(shí)分式與偏振式兩種，這兩種方式均采用左右視角立體視頻模式。時(shí)分式立體顯示終端通過(guò)增加顯示器刷新頻率(顯示幀率)，結(jié)合同步的快門式眼鏡(ShutterGlasses)實(shí)現(xiàn)人眼立體視覺感受，這種顯示模式可完全兼容現(xiàn)有的平面電視模式。偏振式立體顯示模式通過(guò)顯示屏幕奇行和偶行分別顯示左圖和右圖，配合屏幕前面的奇行和偶行不同偏振方向的偏振膜，觀眾通過(guò)配戴對(duì)應(yīng)的偏振眼鏡(PolariserGlasses)實(shí)現(xiàn)立體觀看，觀眾不戴眼鏡則可以直接觀看普通的平面電視。對(duì)于柱鏡或狹縫式柵欄祼眼立體視顯示終端，由于顯示屏前有一柱鏡光柵(LenticularSheet)或狹縫柵欄(ParallaxBarrier)，這種立體顯示器通常無(wú)法直接觀看到較好的平面電視效果，而且為了獲得較大的自由裸眼觀看范圍，一般需要8～9個(gè)視點(diǎn)畫面圖像。這樣，不僅每個(gè)視點(diǎn)的圖像分辨率明顯降低，而且這類立體電視節(jié)目的相對(duì)制作成本高，目前尚不具備普及條件。對(duì)于上述幾種立體顯示終端，目前都基于全高清(1920*1080)模式平板顯示屏技術(shù)。因此，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)立體電視直播應(yīng)用來(lái)說(shuō)，立體電視終端可選擇時(shí)分式或偏振式兩種。對(duì)于立體電視節(jié)目的制作，立體視頻很大部分會(huì)通過(guò)拍攝的方法獲取，對(duì)于多視角、雙視角立體視頻，都需要通過(guò)攝像機(jī)方式來(lái)拍攝。在此，相鄰兩個(gè)攝像機(jī)光軸距離是一個(gè)重要參數(shù)。人眼的水平觀察角度一般為45度，36mm寬的畫幅觀察45度焦距應(yīng)為50mm，根據(jù)透視幾何模型及顯示觀看立體視覺幾何原理，對(duì)于光軸平行、相鄰50mm的兩個(gè)攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，基線距離應(yīng)該在65mm左右，這種成像條件下可獲得與人眼相近似的立體視覺感受。因此，對(duì)應(yīng)于祼眼視要求的多視角立體視頻，很難保證進(jìn)行這種基線距離的攝像機(jī)安裝。相比較而言，雙視角立體視頻拍攝相對(duì)較容易，目前電影、電視的3D節(jié)目均采用雙攝像機(jī)進(jìn)行立體拍攝、制作。立體顯示器能夠給用戶呈現(xiàn)出最真實(shí)自然的畫面，從而使用戶在觀賞中體驗(yàn)身臨其境的感覺。為了達(dá)到這種效果，就要求立體視頻必須有很高的圖像質(zhì)量。僅僅有高質(zhì)量的2D圖像是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，立體視頻拍攝的整個(gè)過(guò)程需要被嚴(yán)格地控制，從而防止在播放中出現(xiàn)圖像的不重合和不必要的扭曲。攝像機(jī)的間距是立體視頻拍攝過(guò)程中最重要的變量。它直接影響到用戶在觀看過(guò)程中的感知深度。由于拍攝的內(nèi)容千差萬(wàn)別，這些方法不可避免地會(huì)產(chǎn)生過(guò)大或過(guò)小的視差，從而導(dǎo)致觀看者在屏幕上獲得過(guò)大或過(guò)小的感知深度。因此，在實(shí)際的拍攝過(guò)程中，一般是采用反復(fù)修正調(diào)整的方法來(lái)獲得適當(dāng)?shù)臄z像機(jī)間距。整個(gè)過(guò)程非常繁瑣，而且往往產(chǎn)生的立體圖像只適合拍攝者自己觀看。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的3D拍攝過(guò)程中繁瑣的攝像機(jī)間距調(diào)整問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的是提供一種3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法，包括：步驟一，設(shè)定攝像機(jī)/景物空間、人眼/屏幕空間；步驟二，計(jì)算人眼/屏幕空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大小；步驟三，計(jì)算攝像機(jī)/景物空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大??；步驟四，對(duì)景物與攝像機(jī)之間的距離進(jìn)行估計(jì)，得出分別得出最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)到攝像機(jī)的距離，并進(jìn)而得出虛擬屏幕距攝像機(jī)的距離；步驟五，根據(jù)攝像機(jī)的視角或者底片寬度與焦距的比值計(jì)算出虛擬零視差平面的寬度，并進(jìn)而得出在兩個(gè)不同的空間中，虛擬零視差平面寬度的比值；步驟六，計(jì)算攝像機(jī)間距。進(jìn)一步地，還包括步驟七，對(duì)攝像機(jī)間距進(jìn)行修正。進(jìn)一步地，對(duì)于攝像機(jī)/景物空間：E代表人眼的瞳孔間距；Z為觀看距離；N和F分別代表觀看過(guò)程中，觀看者可以感受到的屏幕最大負(fù)視差dN和最大正視差dF所對(duì)應(yīng)的切平面和屏幕的距離，且N和F隨屏幕大小的不同按正比例變化；W為播放屏幕的寬度。進(jìn)一步地，對(duì)于人眼/屏幕空間：A代表攝像機(jī)間距；Z'為虛擬屏幕和攝像機(jī)之間的距離，虛擬屏幕為拍攝過(guò)程中的零視差平面；N'和F'分別對(duì)應(yīng)拍攝過(guò)程中最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)到攝像機(jī)的距離；d'N和d'F分別對(duì)應(yīng)虛擬平面上的最小負(fù)視差和最大正視差；W'為虛擬屏幕的寬度。進(jìn)一步地，步驟二中：負(fù)視差正視差進(jìn)一步地，步驟三中：負(fù)視差正視差進(jìn)一步地，人眼/屏幕空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差和攝像機(jī)/景物空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的比例關(guān)系為虛擬屏幕距攝像機(jī)的距離進(jìn)一步地，虛擬零視差平面的寬度虛擬零視差平面寬度的比值進(jìn)一步地，攝像機(jī)間距進(jìn)一步地，修正后的焦距修正后的攝像機(jī)視角修正后的攝像機(jī)間距為在上述技術(shù)方案中，本專利技術(shù)的3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法能夠精確計(jì)算攝像機(jī)的間距，減少反復(fù)調(diào)整攝像機(jī)間距的同時(shí)獲得更好的圖像。附圖說(shuō)明圖1是立體顯示中人眼的觀察模型示意圖；圖2是人眼/屏幕空間示意圖；圖3是攝像機(jī)/景物空間示意圖；圖4是本專利技術(shù)方法的流程圖；圖5是攝像機(jī)以平行式放置的示意圖；圖6是攝像機(jī)以匯聚式放置的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本專利技術(shù)的技術(shù)方案。參照?qǐng)D1，為了在立體視頻的拍攝過(guò)程中確定合適的攝像機(jī)間距，本專利技術(shù)以平行式的放置方式為例。平行式，顧名思義，即兩臺(tái)攝像機(jī)的光軸是平行的。平行式相對(duì)于匯聚式可以有效地避免垂直視差的產(chǎn)生，從而減輕觀眾在觀看立體視頻時(shí)的頭暈與不適。其次，考慮到人眼的視覺特性，通過(guò)保持固定的角視差來(lái)拍攝高質(zhì)量的圖像。在圖1中，E為人眼的瞳孔間距，Z為顯示器距觀看者的距離，P為屏幕中某一點(diǎn)的感知深度，b-a就是前面提到的角視差。如圖2和圖3所示，在立體視頻拍攝的過(guò)程中，首要問(wèn)題就是如何確定攝像機(jī)的間距。在解決這個(gè)問(wèn)題之前，首先介紹兩個(gè)空間。一個(gè)是攝像機(jī)/景物空間，一個(gè)是人眼/屏幕空間。在圖2中，E代表人眼的瞳孔間距，約為63mm。Z為觀看距離，最佳的觀看距離約為屏幕高度的四倍。N和F分別代表觀看過(guò)程中，觀看者可以感受到的屏幕最大負(fù)視差dN和最大正視差dF所對(duì)應(yīng)的切平面和屏幕的距離。并且，N和F隨屏幕大小的不同按正比例變化。W為播放屏幕的寬度。在圖3中，A代表攝像機(jī)間距。Z'為虛擬屏幕和攝像機(jī)之間的距離，虛擬屏幕即為拍攝過(guò)程中的零視差平面(ZDP)。而N'和F'分別對(duì)應(yīng)拍攝過(guò)程中最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)到攝像機(jī)的距離。d'N和d'F分別對(duì)應(yīng)虛擬平面上的最小負(fù)視差和最大正視差。W'為虛擬屏幕的寬度。在確定攝像機(jī)間距A的過(guò)程中，有兩組比例關(guān)系起了決定性的因素。一是人眼/屏幕空間中的N，Z和F與攝像機(jī)/景物空本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：步驟一，設(shè)定攝像機(jī)/景物空間、人眼/屏幕空間；步驟二，計(jì)算人眼/屏幕空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大??；步驟三，計(jì)算攝像機(jī)/景物空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大?。徊襟E四，對(duì)景物與攝像機(jī)之間的距離進(jìn)行估計(jì)，得出分別得出最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)到攝像機(jī)的距離，并進(jìn)而得出虛擬屏幕距攝像機(jī)的距離；步驟五，根據(jù)攝像機(jī)的視角或者底片寬度與焦距的比值計(jì)算出虛擬零視差平面的寬度，并進(jìn)而得出在兩個(gè)不同的空間中，虛擬零視差平面寬度的比值；步驟六，計(jì)算攝像機(jī)間距。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：步驟一，設(shè)定攝像機(jī)/景物空間、人眼/屏幕空間；步驟二，計(jì)算人眼/屏幕空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大??；步驟三，計(jì)算攝像機(jī)/景物空間中對(duì)應(yīng)的正負(fù)視差的大小；步驟四，對(duì)景物與攝像機(jī)之間的距離進(jìn)行估計(jì)，得出分別得出最近點(diǎn)和最遠(yuǎn)點(diǎn)到攝像機(jī)的距離，并進(jìn)而得出虛擬屏幕距攝像機(jī)的距離；步驟五，根據(jù)攝像機(jī)的視角或者底片寬度與焦距的比值計(jì)算出虛擬零視差平面的寬度，并進(jìn)而得出在兩個(gè)不同的空間中，虛擬零視差平面寬度的比值；步驟六，計(jì)算攝像機(jī)間距。2.如權(quán)利要求1所述的3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法，其特征在于，還包括步驟七，對(duì)攝像機(jī)間距進(jìn)行修正。3.如權(quán)利要求2所述的3D節(jié)目制作的深度設(shè)計(jì)方法，其特征在于，對(duì)于攝像機(jī)/景物空間：E代表人眼的瞳孔間距；Z為觀看距離；N和F分別代表觀看過(guò)程中，觀看者可以感受到的屏幕最大負(fù)視差dN和最大正視差dF所對(duì)應(yīng)的切平面和屏幕的距離，且N和F隨屏幕大小的不同按正比例變化；W為播放屏幕的寬度。4.如權(quán)利要求3所述的3D節(jié)目制作的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許穎浩，袁政，陸偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海文廣互動(dòng)電視有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海,31