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在上一篇文章中,我向各位读者介绍了拍摄3D前期需要准备的一些事项,除了必要的团队配备等常规的事情,还需要为3D拍摄和后期制作做技术上的准备。文章提到两种方法以预算3D的效果,这两种方法抑或需要视差软件的支持,抑或需要3D导演的支持。
在本篇文章中,我们将着重介绍在3D拍摄过程中,如何选用3D拍摄设备以及辅助设备,并且文章中也会提到3D的实际过程将会遇到的一些问题,感兴趣的读者可以细心阅读本章内容,如果有疑问或者独到的见解,也欢迎交流。
3D拍摄支架
在行业发展初期,3D拍摄支架是3D拍摄过程中特别引人注意的部分。3D立体支架主流上分为两种,一种是平行支架(Parallel Rig),另一种是3D垂直支架(Mirror Rig)。
平行支架理论上将两台型号一样设置一致的摄像机并行放在一条横向导轨上,如此一来近似模拟了人的双眼成像,通过调整两台相机光轴的夹角,获得理想的零视差面,并且通过调整两台摄像机之间的距离,获得理想的轴间距,从而控制画面的立体效果。这样的平行支架从结构和制作工艺上来说,都不复杂,国内的平行支架制造厂商也是在3D电影业火了之后,如雨后春笋般涌现出来。从优点上来说,平行支架相对来说调节简单,携带方便,造价相对便宜,并且也适合大场景的拍摄;从不足的部分说,平行支架因为有机身本身的厚度,轴间距无法调得太近,这就使支架的实用性大为降低,举个例子,一些有经验的3D导演提到这个地方的时候,也许脑海中会闪现出轴间距的数值,比如常用的50mm,60mm,而一台摄像机的机身厚度往往已经达到120mm,在这个情况下,平行支架将不适用。下图是制造厂商3Ality在某个展会上所展示的3D平行支架:
为了弥补平行支架的不足,3D垂直支架应运而生。3D垂直支架的成像原理和平行支架本质上是一致的,只是为了无限制的缩小轴间距,3D垂直支架用一个半透镜将光线以90度折射,这样既可获得双眼画面,又错开了两台机身的位置,使得轴间距可以无限制的缩小。下图是国内器材厂商威尔帝自主研发的3D立体垂直支架:
从图中我们可以看到,通过半透镜的折射,一部摄像机被置于支架的下半部(有些支架是置于上半部),两台摄像机呈90度的夹角,垂直支架因此得名。垂直支架的优点非常明显——轴间距可以无限靠近,除此之外,需要精细的地方就太多了。一部好的垂直支架需要拥有稳定、轻便、精准、平滑等特点,这些硬件需要已经使得它成为了各个3D支架生产厂商的公关难点,各位正在使用或将要使用3D垂直支架的同行们,在这一点上一定要严格把关,否则将会大大影响3D影片的拍摄质量。
三种3D支架调节方案
无论是垂直支架还是平行支架,我们都希望在调整上尽量简便、快速、平滑,数值上是精良精确无误,于是在支架的设计上,有那么几个方案。
纯手动调节的方案,这样的立体支架不需要机电数控的支持,仅仅运用力学原理达到3D拍摄的目的,在拍摄之前,摄像师要对画面进行归零调整(针对于垂直支架),在没有机电数控以及电脑数据处理的情况下,这个过程需要纯人工完成。上下左右前后的微调是必需的,所以需要支架有足够的精细和稳定性。然后平滑的移动其中一台摄像机,达到某个预想的轴间距值,平滑是这个过程的关键,因为如果不能平滑移动,光轴就会跑,光轴跑了那么原先的调零就没有意义了。平滑地移动到预想的位置之后,需要调整光轴夹角已获得预想的零视差面,这个过程同样需要精确的移动。总而言之,平行支架或者是垂直支架,都要做得足够精细,以满足3D画面拍摄的需要。
是建立在第一种方法基础上的。从第一种方法中我们可以看出其中的弊端——无法在拍摄时进行实时调节,以及无法远程调节。于是在实践中,厂商们研究出了更加实用化的方案。第二种类型的3D支架是带有机电数控的,每个微调的部分都会装上电机马达,并且用遥控或者手扭的方式进行控制。在有线控制的基础上,又发展出无线控制,最出名的应属Cmotion的无线控制系列了。通过机电马达的控制,我们就能实现拍摄时的实时调节以及远程调节,不仅如此,调节的过程也变得简单起来,创作者可以从不断的机械调节中抽身出来,专注于3D的艺术创作。
又是在实践中对第二种方法的改善。前两种方法,虽然实现了机电的控制,但在调整的时候,对画面的控制力度,依然是依靠人眼,这就难免出现不精准的情况。在实现了电机控制之后,将摄像机的画面以及参数传输到实时调整和处理设备,就成为了一种时髦的方式。这样的3D支架本身带有数据输入端,将摄像机相应的输出端连入3D支架的输入端,同时将3D支架的输出端与处理器连接,处理器运用图形学的原理,对画面进行深度分析(包括视差分析、立体感分析等),能够比较准确地自动调整摄像机的位移参数,已获得精准的3D画面。在这个过程中,机器的努力代替了人眼,在软件编码和图形分析算法足够成熟的情况下,这种自动调节的方法就显得尤其简便了。我们这里所提到的外设的处理器,往往是除3D支架外的生产厂商所提供,相当于人和支架之间的第三方硬件,这个第三方硬件已经越来越多地在大型3D制作项目中得到应用,前景十分被看好,我们会在文章的后边儿进行介绍。
无线装置和跟焦
在实际应用中,我们提到,有很多情况下需要边拍摄边进行3D参数的调整,这个调整要平滑精确,于是出现了无线装置,满足3D拍摄的需要。
一般情况下,无线控制设备并不是属于3D支架的一部分,它是附着在3D支架上的第三方控制设备,由三个部分组成——可随时拆装的电机齿轮、一个信号接收器,一个远程信号发射器即遥控设备。在设计中,无线控制设备要尽量的小巧、方便随时拆装,同时机电马达的性能也要稳定可靠,运行平滑,如果是同步跟焦系统,则还需要两台电机马达能够转速同步。在无线控制器上,要求调整的实时性,信号的稳定性,这些都是评价一套无线装置的准备。
有了无线装置,不仅解决了3D参数(轴间距,零视差面)调整的问题,还非常精巧地解决了另一个烫手问题——同步跟焦。目前在业内,常用的就当属Cmotion无线控制系列了,见下图: 右图我们可以看到,四个排在画面中间的则是它的电机小马达,装在19mm导管上,拆装都是非常便利的,每个马达将其自身连入信号接收端(右上),这个接收端一般也会挂在3D支架上,马达的控制则由左上的控制器完成。
数控设备、监看设备、现场剪辑和采集
把这四者放在一块儿讲,是因为它们往往被生产厂商集合成一套设备或者搭配起来出售。数控设备及软件在之前的三种3D支架调整方法中说过,为了尽量简化人为的在其中的劳动,数控设备读取摄像机传输过来的画面,进行图像分析,再将分析结果反馈到3D支架上,无法反馈到支架上的,也至少反馈到3D导演这里,3D导演可以更专注于3D艺术的创作,而从机器的调整中抽身出来。目前在业内,较成熟的数控设备、数控软件供应商有Mistika、Quantel和Sony 3D Box。下图是Mistika Live的操作界面:
在画面的右方,我们可以看到一个类似波形图的数据图,这个图可以非常直观地反映出所出画面当前的视差值所在区间,通常用像素比作为表示单位。两条红色竖线在大多数情况下表示一个极限的视差值,也就是说,当画面的视差高于这个视差值,将是一个不安全的视差,这时3D导演应该根据情况对3D支架的参数进行调整,以满足合适的视差值。画面左边则是Mistika Live对画面的实时调节,包括2D的和3D的调节,这个时候的调节,需要一位操机员和一台监视设备。
3D监看设备,对各位同行来说真是再熟悉不过,对于3D监看设备,普遍来说有红蓝、快门、偏光这三种。在品牌上,则是五花八门,这里就不一一列举。红蓝式是最简易的方式,适合片场进行简单的监看,但是因为画质大打折扣,一般不会作为专业3D导演的选择。快门式造价比较高,并且在光亮情况下无法进行监看,所以目前这种方式已经逐渐被淘汰。偏光式运用偏振的光学原理将左右两个画面用不同的偏振光发射出来,带偏振3D眼睛进行画面接收进入人眼,这种方式成为了监看设备的主流。
在监看过程中,令3D导演最在意的,大概就是监视器的尺寸了。因为不同的尺寸立体感不同,不同距离的监看立体感也会不同,而往往片场的立体监视器尺寸要小于影片播放终端设备的尺寸,所以多大的监视器,多重的立体感,成为一种关联。我们常常听到有业内人士这么说,“当你在监视器上看到3D效果很好的时候,放到大屏幕再去看着个3D效果,人眼就没法接受没法看了,所以你要在监看的时候将3D效果打平一点,这样大屏幕才有效果。”所说的就是这个意思。至于这个“打平”的度是多少,则需要3D导演知识和经验的积累了。
除了3D监看设备,3D导演往往会要求配两台2D监看设备并排放在一起,以监控同一套3D支架上的两台摄像机的两个画面,这其实是很有必要的。比如,色温的不一致在3D监看设备中不好发现,因为人眼的接收能力比较强,但是如果将两台2D监看设备并排放一块儿,这种不一致就会很明显地被看出来。
监控和数控调整之后,则到达了一个非常重要的环节——采集和录制。在采集和录制之前,我们说过,要对画面进行硬件上的或者是软件上的调整。这个软件上的调整,包括视差的调整、画面畸变的调整、双路数据颜色的匹配等,在调整之后,可以根据需要进行素材的实时剪辑和采集,或者直接将数据录制下来等待后期的再加工。
在采集的过程中,有几个地方值得注意,首先是数据线的问题,由于采集的数据量很大,数据线需要有更快的传输速度、更高的有效带宽和更长的传输距离以及广泛的后向兼容等先进特性,比如Firewire 800。第二个就是数据的保存,切要谨防数据丢失。用磁盘阵列对数据进行存储,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAIDlevel,不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全的问题。
在本篇文章中,我们将着重介绍在3D拍摄过程中,如何选用3D拍摄设备以及辅助设备,并且文章中也会提到3D的实际过程将会遇到的一些问题,感兴趣的读者可以细心阅读本章内容,如果有疑问或者独到的见解,也欢迎交流。
3D拍摄支架
在行业发展初期,3D拍摄支架是3D拍摄过程中特别引人注意的部分。3D立体支架主流上分为两种,一种是平行支架(Parallel Rig),另一种是3D垂直支架(Mirror Rig)。
平行支架理论上将两台型号一样设置一致的摄像机并行放在一条横向导轨上,如此一来近似模拟了人的双眼成像,通过调整两台相机光轴的夹角,获得理想的零视差面,并且通过调整两台摄像机之间的距离,获得理想的轴间距,从而控制画面的立体效果。这样的平行支架从结构和制作工艺上来说,都不复杂,国内的平行支架制造厂商也是在3D电影业火了之后,如雨后春笋般涌现出来。从优点上来说,平行支架相对来说调节简单,携带方便,造价相对便宜,并且也适合大场景的拍摄;从不足的部分说,平行支架因为有机身本身的厚度,轴间距无法调得太近,这就使支架的实用性大为降低,举个例子,一些有经验的3D导演提到这个地方的时候,也许脑海中会闪现出轴间距的数值,比如常用的50mm,60mm,而一台摄像机的机身厚度往往已经达到120mm,在这个情况下,平行支架将不适用。下图是制造厂商3Ality在某个展会上所展示的3D平行支架:
为了弥补平行支架的不足,3D垂直支架应运而生。3D垂直支架的成像原理和平行支架本质上是一致的,只是为了无限制的缩小轴间距,3D垂直支架用一个半透镜将光线以90度折射,这样既可获得双眼画面,又错开了两台机身的位置,使得轴间距可以无限制的缩小。下图是国内器材厂商威尔帝自主研发的3D立体垂直支架:
从图中我们可以看到,通过半透镜的折射,一部摄像机被置于支架的下半部(有些支架是置于上半部),两台摄像机呈90度的夹角,垂直支架因此得名。垂直支架的优点非常明显——轴间距可以无限靠近,除此之外,需要精细的地方就太多了。一部好的垂直支架需要拥有稳定、轻便、精准、平滑等特点,这些硬件需要已经使得它成为了各个3D支架生产厂商的公关难点,各位正在使用或将要使用3D垂直支架的同行们,在这一点上一定要严格把关,否则将会大大影响3D影片的拍摄质量。
三种3D支架调节方案
无论是垂直支架还是平行支架,我们都希望在调整上尽量简便、快速、平滑,数值上是精良精确无误,于是在支架的设计上,有那么几个方案。
纯手动调节的方案,这样的立体支架不需要机电数控的支持,仅仅运用力学原理达到3D拍摄的目的,在拍摄之前,摄像师要对画面进行归零调整(针对于垂直支架),在没有机电数控以及电脑数据处理的情况下,这个过程需要纯人工完成。上下左右前后的微调是必需的,所以需要支架有足够的精细和稳定性。然后平滑的移动其中一台摄像机,达到某个预想的轴间距值,平滑是这个过程的关键,因为如果不能平滑移动,光轴就会跑,光轴跑了那么原先的调零就没有意义了。平滑地移动到预想的位置之后,需要调整光轴夹角已获得预想的零视差面,这个过程同样需要精确的移动。总而言之,平行支架或者是垂直支架,都要做得足够精细,以满足3D画面拍摄的需要。
是建立在第一种方法基础上的。从第一种方法中我们可以看出其中的弊端——无法在拍摄时进行实时调节,以及无法远程调节。于是在实践中,厂商们研究出了更加实用化的方案。第二种类型的3D支架是带有机电数控的,每个微调的部分都会装上电机马达,并且用遥控或者手扭的方式进行控制。在有线控制的基础上,又发展出无线控制,最出名的应属Cmotion的无线控制系列了。通过机电马达的控制,我们就能实现拍摄时的实时调节以及远程调节,不仅如此,调节的过程也变得简单起来,创作者可以从不断的机械调节中抽身出来,专注于3D的艺术创作。
又是在实践中对第二种方法的改善。前两种方法,虽然实现了机电的控制,但在调整的时候,对画面的控制力度,依然是依靠人眼,这就难免出现不精准的情况。在实现了电机控制之后,将摄像机的画面以及参数传输到实时调整和处理设备,就成为了一种时髦的方式。这样的3D支架本身带有数据输入端,将摄像机相应的输出端连入3D支架的输入端,同时将3D支架的输出端与处理器连接,处理器运用图形学的原理,对画面进行深度分析(包括视差分析、立体感分析等),能够比较准确地自动调整摄像机的位移参数,已获得精准的3D画面。在这个过程中,机器的努力代替了人眼,在软件编码和图形分析算法足够成熟的情况下,这种自动调节的方法就显得尤其简便了。我们这里所提到的外设的处理器,往往是除3D支架外的生产厂商所提供,相当于人和支架之间的第三方硬件,这个第三方硬件已经越来越多地在大型3D制作项目中得到应用,前景十分被看好,我们会在文章的后边儿进行介绍。
无线装置和跟焦
在实际应用中,我们提到,有很多情况下需要边拍摄边进行3D参数的调整,这个调整要平滑精确,于是出现了无线装置,满足3D拍摄的需要。
一般情况下,无线控制设备并不是属于3D支架的一部分,它是附着在3D支架上的第三方控制设备,由三个部分组成——可随时拆装的电机齿轮、一个信号接收器,一个远程信号发射器即遥控设备。在设计中,无线控制设备要尽量的小巧、方便随时拆装,同时机电马达的性能也要稳定可靠,运行平滑,如果是同步跟焦系统,则还需要两台电机马达能够转速同步。在无线控制器上,要求调整的实时性,信号的稳定性,这些都是评价一套无线装置的准备。
有了无线装置,不仅解决了3D参数(轴间距,零视差面)调整的问题,还非常精巧地解决了另一个烫手问题——同步跟焦。目前在业内,常用的就当属Cmotion无线控制系列了,见下图: 右图我们可以看到,四个排在画面中间的则是它的电机小马达,装在19mm导管上,拆装都是非常便利的,每个马达将其自身连入信号接收端(右上),这个接收端一般也会挂在3D支架上,马达的控制则由左上的控制器完成。
数控设备、监看设备、现场剪辑和采集
把这四者放在一块儿讲,是因为它们往往被生产厂商集合成一套设备或者搭配起来出售。数控设备及软件在之前的三种3D支架调整方法中说过,为了尽量简化人为的在其中的劳动,数控设备读取摄像机传输过来的画面,进行图像分析,再将分析结果反馈到3D支架上,无法反馈到支架上的,也至少反馈到3D导演这里,3D导演可以更专注于3D艺术的创作,而从机器的调整中抽身出来。目前在业内,较成熟的数控设备、数控软件供应商有Mistika、Quantel和Sony 3D Box。下图是Mistika Live的操作界面:
在画面的右方,我们可以看到一个类似波形图的数据图,这个图可以非常直观地反映出所出画面当前的视差值所在区间,通常用像素比作为表示单位。两条红色竖线在大多数情况下表示一个极限的视差值,也就是说,当画面的视差高于这个视差值,将是一个不安全的视差,这时3D导演应该根据情况对3D支架的参数进行调整,以满足合适的视差值。画面左边则是Mistika Live对画面的实时调节,包括2D的和3D的调节,这个时候的调节,需要一位操机员和一台监视设备。
3D监看设备,对各位同行来说真是再熟悉不过,对于3D监看设备,普遍来说有红蓝、快门、偏光这三种。在品牌上,则是五花八门,这里就不一一列举。红蓝式是最简易的方式,适合片场进行简单的监看,但是因为画质大打折扣,一般不会作为专业3D导演的选择。快门式造价比较高,并且在光亮情况下无法进行监看,所以目前这种方式已经逐渐被淘汰。偏光式运用偏振的光学原理将左右两个画面用不同的偏振光发射出来,带偏振3D眼睛进行画面接收进入人眼,这种方式成为了监看设备的主流。
在监看过程中,令3D导演最在意的,大概就是监视器的尺寸了。因为不同的尺寸立体感不同,不同距离的监看立体感也会不同,而往往片场的立体监视器尺寸要小于影片播放终端设备的尺寸,所以多大的监视器,多重的立体感,成为一种关联。我们常常听到有业内人士这么说,“当你在监视器上看到3D效果很好的时候,放到大屏幕再去看着个3D效果,人眼就没法接受没法看了,所以你要在监看的时候将3D效果打平一点,这样大屏幕才有效果。”所说的就是这个意思。至于这个“打平”的度是多少,则需要3D导演知识和经验的积累了。
除了3D监看设备,3D导演往往会要求配两台2D监看设备并排放在一起,以监控同一套3D支架上的两台摄像机的两个画面,这其实是很有必要的。比如,色温的不一致在3D监看设备中不好发现,因为人眼的接收能力比较强,但是如果将两台2D监看设备并排放一块儿,这种不一致就会很明显地被看出来。
监控和数控调整之后,则到达了一个非常重要的环节——采集和录制。在采集和录制之前,我们说过,要对画面进行硬件上的或者是软件上的调整。这个软件上的调整,包括视差的调整、画面畸变的调整、双路数据颜色的匹配等,在调整之后,可以根据需要进行素材的实时剪辑和采集,或者直接将数据录制下来等待后期的再加工。
在采集的过程中,有几个地方值得注意,首先是数据线的问题,由于采集的数据量很大,数据线需要有更快的传输速度、更高的有效带宽和更长的传输距离以及广泛的后向兼容等先进特性,比如Firewire 800。第二个就是数据的保存,切要谨防数据丢失。用磁盘阵列对数据进行存储,大幅减低数据的存取时间,同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术,称为RAIDlevel,不同的level针对不同的系统及应用,以解决数据安全的问题。