[发明专利]生成裸眼观看三维虚拟动画场景的方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及有动画效果的三维图像的加工，具体地说是生成裸眼观看三维虚拟动画场景的方法。

背景技术

3D电影是通过佩戴偏振、红蓝或快门眼镜，将两个画面分别投射在人的眼中，同时由于电影画面没有考虑到与现场环境各种因素的结合，很容易让观众能够区分开视频画面与现实空间，从而在戴上眼镜那一时刻起，观众就预料到所有眼镜看到的画面都不是真实的，虽然它们看上去那么立体，我们只是在看一部电影。与3D电影的观看方式完全不同，三维虚拟动画场景（3Dwall）是通过在现实中构造一个预设视觉空间，让观赏者在预定好的视觉观看点上观看。通过各种视错觉，使观者看到各种超常规的视觉体验。由于是在现实环境中播放，而播放的视频画面与现实墙壁等空间融为一体，就让人感觉到这不是一段视频的影像，而是真实存在的物体。

CN1798350公开了三维虚拟图像显示装置和图像显示方法，是利用灯光的频闪原理，加上灯光线条在空间中旋转，产生一种以图像半径为大小的灯光柱体，其缺点是由灯光旋转产生的立体效果只能放映固定的几组图片，而且其实际效果只是满足了从灯光水平方向360度范围内，都能看到平面图像的正面效果，其本质上并没有将图像在空间中产生立体化的效果，只是扩大了观看图像的角度，最终人眼观看到的只是一副亮的图像而已。其次由于其设备只能放映粗糙的亮光线条图像，色彩单一并没有让人对虚拟图像产生真实的细节感受。同时其设备没有大型的应用，本身的体积受其旋转马达的影响不能够做的很大，限制了其设备的应用空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供生成裸眼观看三维虚拟动画场景的方法，通过对展示空间进行测量，将测量得到的数据导入到三维软件中进行空间的虚拟再现，将现实空间与虚拟空间进行融合，让观众不需要佩戴任何辅助设备就能裸眼观看三维虚拟动画场景。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：生成裸眼观看三维虚拟动画场景的方法，步骤是：

第一步，对展示空间进行测量

（1）展示空间的三维空间尺寸的测量：用激光测距仪和卷尺测量工具，测量展示空间内的墙面、地面、顶面、立柱以及一切展示空间内物体的长度、进深和高度，单位以毫米记，误差在±5mm之间；

（2）对展示空间的被投射墙面和地面平整度的测量：以正向垂直方位，使用激光垂准仪投射激光网格，观察激光网格线的垂直交叉平整与否，得到墙面平整度信息，墙体倾斜于凹凸差值在±1cm范围内即为可使用墙体，以顶向下垂直方位，使用激光垂准仪投射激光网格，观察激光网格线的垂直交叉平整与否，得到地面平整度信息，地面倾斜于凹凸差值在±1cm范围内即为可使用地面，同时根据地面材质情况，重新使用白色亚光乳胶漆涂料进行喷涂；

第二步，对展示空间光环境的信息采集

在展示空间的现实展示空间中利用全反射镜面球体，用数码相机拍摄十组ISO由低到高的球形静态图片，再导入PhotoshopCS3以上版本的计算机平面图形软件制作出高动态范围图像，用于保留场景中高动态范围的光照信息；

第三步，建立展示空间的三维空间尺寸的三维数字模型

将第一步测得的展示空间的相关数据输入到图形工作站的图形软件中，进行投影虚拟图像的三维建模，在图形工作站的图形软件中构建一个与现实展示空间等比的展示空间的三维空间尺寸的三维数字模型，同时引入虚拟观众，模拟观众的运动路径和精致观看点，确定观看点空间坐标之后，创建虚拟摄像机，作为空间内的透视参考坐标；

第四步，制作需要出现的虚拟物体以及动画

将第二步获得的展示空间光环境的信息和第三步获得的展示空间的三维空间尺寸的三维数字模型输入到图形工作站的图形软件中，制作需要出现的虚拟物体以及动画，该软件中出现的虚拟物体要参考实际空间比例以及位置，根据接受投影映像的墙面或者地面，制作凸出或凹陷进入墙面的形体，形体体积不可大于空间体积，避免产生形体空间与实际空间矛盾的情况，达到虚拟与现实物体在空间上的准确结合；

第五步，对制作的好虚拟物体以及动画进行渲染

使用第二步根据精确观看点所设置的虚拟摄像机，对制作好动画的虚拟物体以及空间环境进行渲染，渲染的灯光信息可以直接使用第二步中在图形工作站的图形软件制作出的高动态范围图像，在展示空间内设置光照球体或完全使用自定光源对虚拟场景进行照射，渲染时要开启图形工作站的图形软件中对于间接光照的渲染属性，也就是光子的反弹与衰减效果，设定渲染图像为序列动画图像，按每秒30帧以上的帧速率来进行渲染，最后在视频剪辑软件中进行剪辑工作，将渲染好的图像输出为常用流媒体视频文件；