技术领域
[0001] 本
发明涉及数字电影技术，尤其涉及采用三维动画技术的5D360°环幕数码高清立体电影制作方法。
背景技术
[0002] 传统的环幕立体高清电影的制作通常根据投影机的数量（通常是六台）来设置立体摄像机的数量，此种制作技术由于受到软
硬件本身的制约，只能产生成像面是平面的立体图像，由此带来的问题有三方面：①首先会带来视
角局限的问题，采用此种技术制作的立体图像在某个特定的视角范围内立体感较强，而一旦超过了这个视角范围，观众的立体感觉就会大大削弱。这是由于人的视觉成像面是弧形而此种技术生成的图像其边缘落在了人的视觉成像面之外而与人的
立体视觉感受不符合所产生的。②其次是观看点局限的问题，其原因同上，即在图像播放时在某个特定的观察范围内观看立体感较强，而一旦观众观看的
位置不在这个观察范围内，立体感觉就会大大削弱。③最后是视觉疲劳的问题，由于采用此种制作技术生成的图像必然有一部分不在人的视觉成像面上，使得观众在观看影片时晶状体始终处于不断的聚焦状态，导致很容易造成视觉疲劳最后影响观看效果。
[0003] 传统的环幕立体高清电影制作技术由于受到成像面的技术局限，必然造成在成像面的之前某一特定范围内所
渲染的物体无法连续聚焦准确，由此带来的问题有两方面：①首先会产生图像不连续和各个成像面拼缝的问题，即各个成像面生成的图像有裂隙，尤其是近处的物体更明显，同时各个成像面在最终投影播放时会产生拼缝的问题。②其次是视觉立体感的强弱问题，使得制作的某些时候必须调整左右眼摄像机的模拟瞳距来控制视觉立体感的强弱，这时视觉立体感虽然增强了，却会加剧第①个问题产生，使第①个问题变得更明显。这两个问题互相掣肘，大大影响了最终的视觉体验。
[0004] 传统的立体高清电影制作技术在最终投影播放之前只能通过三维制作
软件来预览立体效果。有时立体效果和真正的影院立体效果有很大的区别，而再次在软件里调整、渲染到再次投影测试直到立体效果完美为止，需要付出大量的成本进行立体感的测试工作。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了解决
现有技术存在的问题，提供一种5D360°环幕数码高清立体电影制作方法。采用以微积分
算法为
基础的成像面分割技术，通过参数设置来控制子成像面的数量，使计算机三维中
虚拟摄像机的成像面无限接近于真实的人体视觉成像面。
[0006] 实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0007] 一种5D360°环幕数码高清立体电影制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008] A、提供360°环形
银幕的半径（R）、高度（H）、银幕纵向
分辨率、银幕横向分辨率；
[0009] B、通过第一方程式Sy
[0010] 计算纵向分银幕数量Sy；通过第二方程式Sx计算横向分银幕数量Sx；通过第三方程式G 计算分银幕图像
栅条数量G；通过第四方程式G∑=Sy×Sx×G计算图像栅条总数；经验值夹角的取值范围为
5°-20°，比例因子α的取值范围为1<α<1.2;
[0011] C、将数据模型装载入三维动画制作系统；
[0012] D、确定两台模拟摄像机的间距（D）和中心观测点离成像面的距离（L）；
[0013] E、对三维数据模型分近景、远景进行每
帧渲染，输出左右眼两幅栅条图像，将连续的每个左眼栅条图像和右眼栅条图像拼接并进行
变形矫正生成左眼分银幕图像和右眼分银幕图像；
[0014] F、分银幕图像通过环幕数码立体电影系统在环幕上预览；
[0015] G、将分银幕图像与分银幕图像之间的拼接重合区域做函数衰减处理形成融合区，使图像在播放时拼接处形成连续完整的图像。
[0016] 分银幕图像通过环幕数码立体影院系统在环幕上预览，实现制作过程中的实时调整和再渲染。
[0017] 在制作过程中,通过对每帧图像加载时间码，使其能触发环幕数码立体电影系统的辅助增效设备，包括震动、喷气、喷雾、声光电，能精准到每帧的控制，做到与影片同步。
[0018] 与现有技术相比，本发明通过完全模拟人体的立体视觉原理克服了一般立体电影制作技术所造成的视角局限、观察点局限、立体视觉不适感等问题。本发明采用以微积分算法为基础的成像面分割技术，通过参数设置来控制子成像面的数量，使计算机三维中虚拟摄像机的成像面无限接近于真实的人体视觉成像面，具有高度仿生性和人机友好性，由此带来的是360全角度全方位的立体视觉体验。
[0019] 本发明采用多分屏渲染再投影技术，通过参数定义了成像面的距离，将成像面的数量提高为普通技术的若干倍，使得成像面的视觉差减小为一般技术的12分之1以下，并且通过本技术独有的影像融合技术使得各个成像面的得以无缝衔接。
[0020] 由于三维动画制作系统与环幕数码立体影院系统设有通讯连接，在三维软件制作时就可以在环幕上实时预览立体效果的强弱，可实时调整各个成像面的数量、虚拟摄像机的模拟瞳距、成像面融合带的函数曲线，高度交互性使得制作效率和立体效果大大提高。
[0021] 本发明制作的立体电影具有一般立体制作技术无法实现的立体穿越感和观看舒适性，360°完整的立体高清图像，画面连续、仿真度高、纵深感强、使观看者融入影片中，产生极大的震撼
力。
附图说明
[0022] 图1为银幕尺寸与分银幕的关系示意图；
[0023] 图2为分银幕图像与融合区的关系示意图；
[0024] 图3为投影机投影面有效部分和溢出部分的关系示意图；
[0025] 图4为投影机投影面有效部分和溢出部分的关系示意图；
[0026] 图5为分银幕图像栅条的选择示意图；
[0027] 图6为三维模型与实际的比例示意图；
[0028] 图7为分银幕图像栅条的渲染示意图；
[0029] 图8为近景、远景在成像面的投影示意图；
[0030] 图9为本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0031] 为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的
实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
[0032] 参见图1至图9，一种5D360°环幕数码高清立体电影制作方法，包括如下步骤：
[0033] （1）提供360°环形银幕的半径（R）、高度（H）、银幕纵向分辨率、银幕横向分辨率；
[0034] 如图1所示，确定360°环形银幕的尺寸，包括环形银幕的半径（R）和高度（H），根据银幕分辨率要求和投影机分辨率计算出分银幕数量（S），这是保证实现高清甚至超高清投放的制作基础。
[0035] （2）通过第一方程式Sy
[0036] 计算纵向分银幕数量Sy；通过第二方程式Sx计算横向分银幕数量Sx；如图1所述，以分银幕数量为16个为例，纵向分银幕数量为2个和横向分银幕数量为8个。
[0037] 由于每个分银幕图像包含融合区，融合区是指图像与图像重叠部分，如图2所示，融合区一般占分银幕图像的比例≥10%，上述比例称为融合比。在实际调试中由于银幕的弧度关系和投影机安装位置的问题会产生投影机投影面溢出分银幕图像的问题，如图3、图4所示，所以投影机分辨率一定是大于分银幕画面要求的分辨率，这部分的比例因素产生了公式中的比例因子，通常为经验值，比例因子的取值范围为1<α<1.2。
[0038] 通过第三方程式G 计算分银幕图像栅条数量，通过第四方程式G∑=Sy×Sx×G计算图像栅条总数；分银幕图像栅条（G）的数量是解决减小成像面视觉差的关键，数量越多成像面视觉差就越小。其中，经验值夹角选择越小越能减小成像面视觉差，但考虑制作的经济实用性，通常经验值夹角的取值范围为5°-20°，如图5所示，图中每个分银幕图像被分为9个栅条（g1-g9），可以依据制作成本要求及现场规格而定。由此可以得出图像栅条总数G∑=Sy×Sx×G，以16个分屏举例，图像栅条总数为G∑=8*2*9=144[0039] （3）将数据模型装载入三维动画制作系统；
[0040] 建立摄制团队，创建剧本，确定故事场景和角色，运镜过程和细节，角色对白的插入等。根据剧本建立三维动画数据模型，包含场景模型和角色模型，如图5所示模型制作大小要求一般为1:1，将数据模型装载入三维动画制作系统中。
[0041] （4）确定两台模拟摄像机的间距（D）和中心观测点离成像面的距离（L）；
[0042] 确定两台模拟摄像机的间距（D）和中心观测点离成像面的距离（L）。如图6所示如果制作比例按实际1:1，则通常两台模拟摄像机的间距为正常人的瞳距（6cm左右），模拟摄像机的间距D=6×制作比例。中心观测点离成像面的距离（L），通常为环形银幕的半径（R），这也和制作比例有关，即L= R×制作比例。
[0043] （5）对三维数据模型分近景、远景进行每帧渲染，输出左右眼两幅栅条图像，模拟摄像机旋转360/(Sx*G)度，完成所有栅条的渲染，如图7所示，g1-g9为分银幕区域内的图像栅条，按图中箭头方向，对图像栅条逐一渲染，将连续的每个左眼栅条图像和右眼栅条图像拼接并进行变形矫正生成左眼分银幕图像和右眼分银幕图像。
[0044] 根据剧本场景变化和运镜过程，进行分阶段渲染和
叠加。由于近景和远景的聚焦不同，如图8所示，所以为使观看者能得到不同聚集下远近景的清晰图像，对近景模型和远景模型做分别渲染。
[0045] 对近景三维模型进行每帧渲染，如图7所示，输出左右眼两幅栅条图像，将连续的每个左眼栅条图像和右眼栅条图像拼接并进行变形矫正，生成左眼分银幕图像和右眼分银幕图像。
[0046] 对远景三维模型进行每帧渲染，如图7所示，输出左右眼两幅栅条图像，将连续的每个左眼栅条图像和右眼栅条图像拼接并进行变形矫正生成左眼分银幕图像和右眼分银幕图像。
[0047] 立体电影制作系统和环幕数码立体影院系统设有网络连接，在制作过程中，可以即时将各个分银幕图像通过环幕数码立体影院系统进行实际预览，根据环幕的实际立体效果，可实时调整各个成像面的数量、虚拟摄像机的模拟瞳距、成像面融合带的函数曲线，高度交互性可真实展现实际放映效果，做到理论与实际相结合，使得制作效率和立体效果大大提高。最好使用本公司开发的5D360°环幕数码立体影院系统承担这一功能。
[0048] (6)对近景及远景的分银幕图像进行叠加，进行变形矫正后再渲染生成左眼分银幕图像和右眼分银幕图像。将分银幕与分银幕之间的拼接重合区域做函数衰减处理形成融合区，使图像在播放时拼接处形成连续完整的图像。
[0049] 时间码的装载，通过对毎帧图像加载时间码，使其能触发5D360°环幕数码立体影院系统的辅助增效设备，如震动、喷气、喷雾、声光电等，能精准到毎帧的控制，做到与影片同步，更准确的展现影片效果。
[0050] 以上显示和描述了发明的基本原理、主要特征和发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的
权利要求书及其等同物界定。
