用于電影虛擬化制作的可控俯仰角全景攝影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全景攝影系統(tǒng)，具體的說一種可控俯仰角的全景攝影系統(tǒng)，屬于攝影機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電影虛擬化制作已經(jīng)成為未來電影攝制技術(shù)的主要發(fā)展方向，而全景背景影像的攝制技術(shù)成為一項(xiàng)亟需解決的主要技術(shù)難點(diǎn)。
[0003]電影虛擬化制作技術(shù)是將虛擬攝影、虛擬場景建模、虛擬角色動(dòng)畫、實(shí)時(shí)攝影機(jī)跟蹤、實(shí)時(shí)渲染、實(shí)時(shí)合成以及實(shí)時(shí)預(yù)演等技術(shù)融入電影制作流程，整合傳統(tǒng)電影制作各個(gè)環(huán)節(jié)，從而提高電影生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)制作全流程的仿真、預(yù)演、規(guī)劃等功能的各類技術(shù)的總稱。
[0004]隨著電影拍攝技術(shù)和計(jì)算機(jī)科技水平的發(fā)展。數(shù)字特技制作在電影制作環(huán)節(jié)中所占比重越來越大。傳統(tǒng)的電影特技是通過拍攝真實(shí)背景在綠幕或藍(lán)幕前拍攝前景，然后后期通過摳像進(jìn)行合成，或者完全使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行背景的繪制、三維角色的創(chuàng)作，最終合成。傳統(tǒng)的電影特效制作方式在拍攝現(xiàn)場無法看到電影最終的畫面，完全憑借主創(chuàng)人員的經(jīng)驗(yàn)在綠幕前拍攝，如果出現(xiàn)問題只能在后期階段發(fā)現(xiàn)。
[0005]在電影虛擬化制作過程中所用到的景物資產(chǎn)主要包含三個(gè)類別:一是與被攝主題(演員)有直接接觸或有遮擋關(guān)系的景物，這類景物一般是攝影棚內(nèi)的真實(shí)景物為主，距主體0-10米范圍內(nèi)；二是通過三維技術(shù)建立的虛擬三維景物，這類景物一般距主體10-100米范圍；三是通過全景拍攝獲得的二維背景影像，這類景物一般距主體距離超過100米。本專利所指全景攝影系統(tǒng)用于第三類資產(chǎn)的拍攝。
[0006]全在電影虛擬化攝制過程中，全景背景影像用于場景中遠(yuǎn)景景物的預(yù)覽。景背景影像一般采用多臺(tái)攝影機(jī)同時(shí)拍攝，利用后期技術(shù)對多機(jī)畫面進(jìn)行融合、拼接，從而得到完整的全景影像。
[0007]電影虛擬化制作對全景背景影像的需求通常包括:
[0008]?每秒24幀動(dòng)態(tài)影像拍攝能力。
[0009].單機(jī)拍攝分辨率不低于4K。
[0010]?可實(shí)現(xiàn)360°水平視角拍攝。
[0011]?垂直視角盡可能大，最小不低于45°。
[0012].角度分辨率不低于45像素/度。
[0013]由于電影虛擬化制作對全景背景具有一定特殊的需求，所以可以根據(jù)其特殊需求設(shè)計(jì)技術(shù)方案，從而得到最優(yōu)化的系統(tǒng)。
[0014]全景背景在電影虛擬化制作過程中主要用于遠(yuǎn)景的預(yù)覽，前文已經(jīng)分析過，只有大約100米之外的景物才可以使用二維全景影像，而100米之內(nèi)的景物一般采用虛擬三維模型或者實(shí)景模型?；诖擞猛荆谌坝跋衽臄z過程中，應(yīng)盡量回避前景物體，重點(diǎn)拍攝遠(yuǎn)景物體。如果在全景影像畫面中出現(xiàn)中、近景物體，畫面中、近景物體會(huì)與三維模型甚至實(shí)景模型發(fā)生重疊、遮擋等關(guān)系，從而造成透視上的錯(cuò)誤，進(jìn)而影響預(yù)覽效果。
[0015]在常規(guī)水平拍攝情況下，地平線處于畫面中間位置，地平線以下地面部分絕大部分的面積均處于中、近景范圍，在預(yù)覽過程中不能很好的加以利用，一般情況下，中、近景地面在預(yù)覽過程中由三維虛擬模型或?qū)嵕疤娲?br>[0016]如果只進(jìn)行水平拍攝，也就是俯仰角度不可調(diào)，會(huì)造成兩方面的損失:一是畫面中有接近一半的面積被浪費(fèi)，不能直接應(yīng)用于影片拍攝;二是嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的有效垂直視角，造成垂直視角的巨大浪費(fèi)，在某些情況下會(huì)出現(xiàn)不能將拍攝主體全部記錄下來的情況。
[0017]為了解決以上問題，可采用兩種方案。第一種方案是在保持每臺(tái)攝影機(jī)水平拍攝的前提下，適當(dāng)增加攝影機(jī)數(shù)量，即增加全景拍攝系統(tǒng)整體物理分辨率，再采取適合的攝影機(jī)分布方式，從而進(jìn)一步獲得更加寬廣的垂直視角。但是這種方案的代價(jià)是增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)可靠性，增加了系統(tǒng)成本，增加了系統(tǒng)體積和重量，加大了拍攝難度。同時(shí)，由于仍然采用水平拍攝，畫面中仍有接近一半的內(nèi)容處于中近景，是不能使用的，造成資源的浪費(fèi)，所以此方案并不適合電影虛擬化制作的實(shí)際需求。
[0018]方案二即是本發(fā)明提出的思路:是在不增加系統(tǒng)總分辨率的前提下，將每一臺(tái)攝影機(jī)的俯仰拍攝角度變?yōu)榭烧{(diào)，使其可以根據(jù)機(jī)位、拍攝景物等條件精確、靈活的控制，從而等效于獲得更加寬廣的動(dòng)態(tài)垂直視角。此方案根據(jù)電影虛擬化制作中對于全景背景的特殊需求所制定，在不增加系統(tǒng)復(fù)雜程度的基礎(chǔ)上，可以滿足電影攝制的拍攝需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]針對以上背景，本發(fā)明提供了一種用于電影虛擬化制作的可控俯仰角全景攝影系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)360°水平視角，水平及垂直角分辨率不小于45像素/度，并且在不增加攝影機(jī)數(shù)量且滿足最低角分辨率的前提下，實(shí)現(xiàn)攝影機(jī)拍攝俯仰角度可調(diào)，間接提高系統(tǒng)垂直視角，從而滿足不同影片需求。
[0020]本發(fā)明提供了一種用于電影虛擬化制作的可控俯仰角全景攝影系統(tǒng)，包括多臺(tái)攝影機(jī)，以及全景攝影系統(tǒng)支架；
[0021]所述全景攝影系統(tǒng)支架包括:腳架、云臺(tái)、多機(jī)托板、攝影機(jī)俯仰調(diào)整部件以及攝影機(jī)快裝部件；
[0022]云臺(tái)的底部固定在腳架頂端并可水平轉(zhuǎn)動(dòng)，多機(jī)托板固定在云臺(tái)頂端，攝影機(jī)快裝部件包括可固定在一起的組件A和組件B，每臺(tái)攝影機(jī)的底部通過鏈接組件I與一組攝影機(jī)快裝部件的組件A固定使得攝影機(jī)與組件A之間無法相對運(yùn)動(dòng)，并且該組攝影機(jī)快裝部件的組件B通過鏈接組件II與一組攝影機(jī)俯仰調(diào)整部件固定;每組攝影機(jī)俯仰調(diào)整部件的底部均固定在多機(jī)托板上，并且，各組攝影機(jī)俯仰調(diào)整部件在多機(jī)托板上環(huán)繞排列;每相鄰的兩臺(tái)攝影機(jī)主軸之間的夾角相等，攝影機(jī)間距應(yīng)保證相鄰攝影機(jī)在俯仰移動(dòng)時(shí)彼此不妨礙，且同時(shí)能保證系統(tǒng)所要求的畫面重合度;各臺(tái)攝影機(jī)具有相同參數(shù)并且均鏡頭朝外布置；
[0023]所述攝影機(jī)俯仰調(diào)整部件具有俯仰角度顯示;并且俯仰角的調(diào)整平面垂直于多機(jī)托板上表面；
[0024]所述攝影機(jī)數(shù)量應(yīng)滿足如下公式:
[0025]系統(tǒng)所要求的最小角度分辨率*360°<攝影機(jī)單機(jī)水平分辨率*攝影機(jī)數(shù)量*(1-畫面重合率*2);
[0026]所述攝影機(jī)的鏡頭選擇應(yīng)符合以下條件:
[0027](單鏡頭水平視角-360°/攝影機(jī)數(shù)量)/單鏡頭水平視角>畫面重合率；
[0028]選擇與攝影機(jī)配合后單鏡頭水平視角大于或等于依據(jù)上式計(jì)算獲得的單鏡頭水平視角的定焦鏡頭。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0030](I)僅使用6臺(tái)4K攝影機(jī)即可實(shí)現(xiàn)角分辨率超過45像素/度以上的分辨率，同時(shí)獲得360°水平視角。
[0031](2)在不增加攝影機(jī)數(shù)量的前提下，通過統(tǒng)一調(diào)整每臺(tái)攝影機(jī)機(jī)拍攝俯仰角，可動(dòng)態(tài)擴(kuò)充全景攝影系統(tǒng)的垂直視角，從而滿足不同拍攝需求。
[0032](3)全景攝影系統(tǒng)內(nèi)不同攝影機(jī)的相對位置均保持固定，在俯仰拍攝角度多機(jī)統(tǒng)一的條件下，可采用固定的后期多機(jī)畫面融合參數(shù)，從而大大減少后期計(jì)算量，提高攝制效率和質(zhì)量。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明所述可控俯仰角全景攝影系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為裝有角位臺(tái)的多機(jī)托板俯視圖；
[0035]圖3為圖2的斜視圖；
[0036]圖4為攝影機(jī)與快裝部件及角位臺(tái)之間的裝配示意圖；
[0037]圖5為角位臺(tái)與快裝部件之間的裝配示意圖；
[0038]圖6為多機(jī)托板上安裝多臺(tái)攝影機(jī)后的側(cè)視圖；
[0039]圖7為通過角位臺(tái)調(diào)整各攝影機(jī)俯仰角后成仰視狀態(tài)的示意圖；
[0040]圖8為通過角位臺(tái)調(diào)整各攝影機(jī)俯仰角后成俯視狀態(tài)的示意圖；
[0041]圖9為角位臺(tái)零俯仰角狀態(tài)示意圖；
[0042]圖10為角位臺(tái)調(diào)整俯仰角狀態(tài)示意圖；
[0043]圖11為角位臺(tái)零俯仰角狀態(tài)的側(cè)視圖；
[0044]其中1-攝影機(jī)、2-腳架、3-云臺(tái)、4-多機(jī)托板、5-攝影機(jī)俯仰調(diào)整部件、6-攝影機(jī)快裝部件、7-組件A、8-組件B、9-鏈接組件1、I O-鏈接組件I1、11 -螺栓，12-上板，13-下板。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明加以詳細(xì)說明，同時(shí)也敘述了本發(fā)明技術(shù)方案解決的技術(shù)問題、原理及有益效果。
[0046]如附圖1所示的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供的用于電影虛擬化制作的可控俯仰角全景攝影系統(tǒng)包括多臺(tái)攝影機(jī)，以及全景攝影系統(tǒng)支架；
[0047]所述全景攝影系統(tǒng)支架包括:腳架(2)、云臺(tái)(3)、多機(jī)托板(4)、攝影機(jī)俯仰調(diào)整部件(5)以及攝影機(jī)快裝部件(6);
[0048]云臺(tái)(3)的底部固定在腳架(2)頂端并可水平轉(zhuǎn)動(dòng)(腳架、云臺(tái)可采用第三方設(shè)備，主要起到支撐、調(diào)節(jié)拍攝高度、調(diào)整水平等作用)，多機(jī)托板(4)固定在云臺(tái)(3)頂端(多機(jī)托板起到支撐、固定、連接6臺(tái)攝影機(jī)的作用，見圖2和圖3)，攝影機(jī)快裝部件(6)包括可固定在一起的組件A(7)和組件B(8)，起到快速拆裝攝影機(jī)的作用;每臺(tái)攝影機(jī)(I)的底部通過鏈接組件1(9)與一組攝影機(jī)快裝部件(6)的組件A(7)固定使得攝影機(jī)與組件A(7)之間無法相對運(yùn)動(dòng)，并且該組攝影機(jī)快裝部件(6)的組件B(S)通過鏈接組件II(1)與一