[发明专利]用于电影虚拟化制作的可控俯仰角全景摄影系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种全景摄影系统，具体的说一种可控俯仰角的全景摄影系统， 属于摄影机控制技术领域。

背景技术

电影虚拟化制作已经成为未来电影摄制技术的主要发展方向，而全景背景 影像的摄制技术成为一项亟需解决的主要技术难点。

电影虚拟化制作技术是将虚拟摄影、虚拟场景建模、虚拟角色动画、实时 摄影机跟踪、实时渲染、实时合成以及实时预演等技术融入电影制作流程，整 合传统电影制作各个环节，从而提高电影生产效率、实现制作全流程的仿真、 预演、规划等功能的各类技术的总称。

随着电影拍摄技术和计算机科技水平的发展。数字特技制作在电影制作环 节中所占比重越来越大。传统的电影特技是通过拍摄真实背景在绿幕或蓝幕前 拍摄前景，然后后期通过抠像进行合成，或者完全使用计算机进行背景的绘制、 三维角色的创作，最终合成。传统的电影特效制作方式在拍摄现场无法看到电 影最终的画面，完全凭借主创人员的经验在绿幕前拍摄，如果出现问题只能在 后期阶段发现。

在电影虚拟化制作过程中所用到的景物资产主要包含三个类别：一是与被 摄主题(演员)有直接接触或有遮挡关系的景物，这类景物一般是摄影棚内的 真实景物为主，距主体0-10米范围内；二是通过三维技术建立的虚拟三维景物， 这类景物一般距主体10-100米范围；三是通过全景拍摄获得的二维背景影像， 这类景物一般距主体距离超过100米。本专利所指全景摄影系统用于第三类资 产的拍摄。

全在电影虚拟化摄制过程中，全景背景影像用于场景中远景景物的预览。 景背景影像一般采用多台摄影机同时拍摄，利用后期技术对多机画面进行融合、 拼接，从而得到完整的全景影像。

电影虚拟化制作对全景背景影像的需求通常包括：

·每秒24帧动态影像拍摄能力。

·单机拍摄分辨率不低于4K。

·可实现360°水平视角拍摄。

·垂直视角尽可能大，最小不低于45°。

·角度分辨率不低于45像素/度。

由于电影虚拟化制作对全景背景具有一定特殊的需求，所以可以根据其特 殊需求设计技术方案，从而得到最优化的系统。

全景背景在电影虚拟化制作过程中主要用于远景的预览，前文已经分析过， 只有大约100米之外的景物才可以使用二维全景影像，而100米之内的景物一 般采用虚拟三维模型或者实景模型。基于此用途，在全景影像拍摄过程中，应 尽量回避前景物体，重点拍摄远景物体。如果在全景影像画面中出现中、近景 物体，画面中、近景物体会与三维模型甚至实景模型发生重叠、遮挡等关系， 从而造成透视上的错误，进而影响预览效果。

在常规水平拍摄情况下，地平线处于画面中间位置，地平线以下地面部分 绝大部分的面积均处于中、近景范围，在预览过程中不能很好的加以利用，一 般情况下，中、近景地面在预览过程中由三维虚拟模型或实景替代。

如果只进行水平拍摄，也就是俯仰角度不可调，会造成两方面的损失：一 是画面中有接近一半的面积被浪费，不能直接应用于影片拍摄；二是严重影响 整个系统的有效垂直视角，造成垂直视角的巨大浪费，在某些情况下会出现不 能将拍摄主体全部记录下来的情况。

为了解决以上问题，可采用两种方案。第一种方案是在保持每台摄影机水 平拍摄的前提下，适当增加摄影机数量，即增加全景拍摄系统整体物理分辨率， 再采取适合的摄影机分布方式，从而进一步获得更加宽广的垂直视角。但是这 种方案的代价是增加了系统复杂性，降低了系统可靠性，增加了系统成本，增 加了系统体积和重量，加大了拍摄难度。同时，由于仍然采用水平拍摄，画面 中仍有接近一半的内容处于中近景，是不能使用的，造成资源的浪费，所以此 方案并不适合电影虚拟化制作的实际需求。

方案二即是本发明提出的思路：是在不增加系统总分辨率的前提下，将每 一台摄影机的俯仰拍摄角度变为可调，使其可以根据机位、拍摄景物等条件精 确、灵活的控制，从而等效于获得更加宽广的动态垂直视角。此方案根据电影 虚拟化制作中对于全景背景的特殊需求所制定，在不增加系统复杂程度的基础 上，可以满足电影摄制的拍摄需要。

发明内容