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球幕电影制作中的面临的问题与未来发展

编辑:格非儿 文章来源:数字展示在线 发布日期:2017-7-26 7:20:16

  世界上最早的球幕电影诞生于1939年在纽约举行的一次世界博览会上。后经不断改进,才形成了今天这种全穹顶式的球幕电影。如果说3D电影将画面推送到人们面前,具有了层次感,那么球幕电影的贡献则是真正的让观影人走进了电影,鱼眼效果的放映技术让观众能够享受180°的广角观影,按照视觉理论,人的视域范围一旦超过150°,就会产生身临其境的错觉,因此,沉浸效果非常强烈,并且可脱离立体眼镜和头盔,产生立体视觉。

  一、球幕电影现状
  自从2010年3D《阿凡达》上映以来,3D电影发展便以雷霆之势席卷全球影视市场。后经过三年左右的发展,3D电影技术已日臻成熟,无论是画面真实感、立体感还是后期的精良制作,都受到广大观影群众的喜爱。由华谊兄弟出品、香港着名导演徐克执导的3D悬疑动作电影《狄仁杰之神都龙王》,就获得了高票房6亿人民币。由此可见,人们对于3D电影的追逐随着科技的发展而越发热衷。由此也可预见,未来人们对于影视的要求一定不仅仅限定在 3D、IMAX这样的观影体验之中了。

 

  近几年,直径10米以上、采用数字放映方式的大型数字球幕电影(Fulldome digital movie,以下简称Fulldome,又称Large-scale immersive digital movie)开始出现,直径超过20米的巨型Fulldome很快也将成为趋势。据统计,目前国内已建成和正在建设的Fulldome剧院已有三十余家。
  基于计算机图形学的Fulldome制作技术是最近几年兴起的一个新领域,它与传统的拍摄制作方式相比,可以制作出人类无法达到的过去世界、未来世界、微观世界、外太空世界等一切人类未知或无法拍摄到的世界,其表现潜力几乎不受限制。早期Fulldome电影用在太空剧场,最初用数字天象仪来放映天象影片,随着天象影片形式的丰富和影片题材的扩展,基于计算机图形学的Fulldome制作技术应运而生。

  二、球幕电影制作目前的问题
  目前Fulldome制作技术主要用于要求相对较低的天象题材影片。如果要进一步面向包括文物、生物、人物角色在内的更广泛题材影片,就必须面对真实感、分辨率、影片制作周期和变形处理等指标,实现对传统的鱼眼拍摄制作方式的超越。以下是对上述指标的分析:
  1、三维数字制作的真实感,取决于三维数字化的精度、纹理的精度、色彩的准确度和光照处理。不管数字化的对象在现实中是否存在原型,在影视级的目标下,都必须满足客观性的要求:存在原型的,数字化的结果要求准确、要求忠实于原型,如文物;找不到原型的,也应符合科学性,如古生物,应依据化石和生物专家、考古专家的研究成果。

  2、影片放映清晰度的决定因素包括:影片的输出分辨率和设备、场地的因素。其中,三维数字制作影片的输出分辨率取决于三维物体的几何精度、三维物体的纹理分辨率、三维物体与镜头距离等因素;设备、场地因素包括屏幕尺寸(在Fulldome电影里通常使用球幕直径)、观众到屏幕的距离、单个投影机的设备分辨率和投影机的个数(通道数)等。

  3、影片制作周期主要包括两大部分:三维数字化的周期(又分为几何建模、纹理图像处理、纹理映射、动作建模、场景空间搭建、摄像机镜头摄制、灯光处理等),影片绘制的周期(又分为三维绘制和后期特效制作)。
    4、在传统的鱼眼拍摄制作方法下,影片画面的变形问题不存在,因为拍摄和放映都使用鱼眼镜头;而数字制作,必须面临从矩形画面映射到球幕的过程,并需要解决该过程所导致的变形。

  三、球幕电影应该考虑的因素
  目前,较大规模的球幕表面一般使用金属板拼接而成。球幕设计时,需要考虑幕体的坚固性,球幕表面的光滑度、圆度误差。从声学角度,需要球幕声学特性的关键指标:混响时间。混响时间是指房间内声压级衰减60dB所需的时间,混响时间越短,越有利于声音的清晰。所以球幕系统一般要求混响时间在1~1.9秒以内。
  另外投影机的选择也是系统的关键。投影技术发展很快,目前高分辨率、高亮度的投影机已经越来越普及。大型球幕系统中,根据屏幕尺寸和对分辨率的要求,可以选择1920×1080分辨率的高亮度工程投影机,也可选择1024×768分辨率的普通商用投影机
  在投影机类型的选择上,中低端系统主要一般选用DLP投影机,而高端系统,使用了激光光源的投影机激光投影机之所以如此受人瞩目,3,000:1的超高对比度确实是其他光源望尘莫及的,而且激光投影机使用色纯度高的三原色激光作为光源,色彩的表现范围比三枪CRT投影机还要高得多。激光投影机也彻底摆脱了偏色的困扰。激光投影机的的色域范围是三枪CRT投影机的两倍以上。在投影机安装后,还需要使用遮光罩来解决投影画面漏光问题。

  四、球幕电影未来的发展方向
  1.对于全三维制作的科教记录片和动画片,如何在绘制结果的真实程度达到影视级的前提下,提高三维绘制的实时效率,最终为数字电影创意制作人员开发出一个辅助进行交互创作的环境。
  2.如何通过研究数据采集、三维数字化以及实时三维绘制的架构和方法,提高影片的输出分辨率,使其达到8000×8000象素以上。这个指标对应的像素夹角为1.5弧分,一旦满足该夹角,即可让观众在巨型Fulldome剧场(直径超过20m)中完全达到精确辨识的目标,从而使得文物、古生物题材的巨型Fulldome数字制作成为现实。同时,这个目标也将Fulldome 的影片输出分辨率提高到国外现有水平(3160×3160)的2.5倍。
  3.如何用计算机图形学中的小孔成像模型来有效模拟等距鱼眼(Equidistant Fish-Eye)成像模型,从而得到象素分布均匀的等距鱼眼图像, 并探寻一个与数字放映环境无关的球面映射变形解决方法。该方法的成功,将避免为不同标准的Fulldome放映环境花费的专门绘制时间,大大提高Fulldome制作对不断涌现的Fulldome剧场的适应性。

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