球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及虚实影像结合领域，尤其球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 目前，实拍和三维制作结合已经成为电影制作发展的大趋势，应用在越来越多的 电影中，创造了许多令人印象深刻的镜头。与传统影视制作相比，三维影视制作在场景设 计、创建，特效以及镜头的运动方面都有着无可比拟的优势，能展现出更好的视觉效果;而 在角色表演方面，真人演员能展现更为细腻真实的情感和面貌，这一点是三维制作至今难 以达到的，因此某些影片和镜头需要运用实拍和三维结合的技术，将两者的优势整合起来， 创作出更好的影片。然而，球幕电影实拍和三维虚拟场景结合这一技术领域尚为空白，因 此，为了追求更好的项目和影片效果，亟待开发一种能够实现球幕电影实拍和三维虚拟场 景结合的方法。
【发明内容】
[0003] 本发明实施例的目的在于提供球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的方法及系统， 旨在解决现有技术中实拍元素与虚拟元素无法无缝结合的问题。
[0004] 本发明实施例提供了球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的方法，所述方法包括如 下步骤：
[0005] 确定演员、物体与拍摄设备之间的空间关系；
[0006] 跟踪拍摄设备的运动轨迹；
[0007] 根据拍摄设备的拍摄参数，演员、物体与拍摄设备之间的空间关系，及拍摄设备的 运动轨迹，制作对应的三维虚拟相机，并通过三维虚拟相机制作虚拟场景；
[0008] 将拍摄设备拍摄的实拍影像与三维虚拟相机制作的虚拟场景依据空间还原原理 进行结合。
[0009] 本发明实施例提供了球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的系统，所述系统包括：
[0010] 空间关系确定单元，用于确定演员、物体与拍摄设备之间的空间关系；
[0011] 运动轨迹跟踪单元，用于跟踪拍摄设备的运动轨迹；
[0012] 三维虚拟制作单元，用于相机根据拍摄设备的拍摄参数，演员、物体与拍摄设备之 间的空间关系，及拍摄设备的运动轨迹，制作对应的三维虚拟相机，并通过三维虚拟相机制 作虚拟场景；
[0013] 虚实结合单元，用于将拍摄设备拍摄的实拍影像与三维虚拟相机制作的虚拟场景 依据空间还原原理进行结合。
[0014] 本发明实施例所提供的球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的方法及系统，根据拍 摄设备的拍摄参数，演员、物体与拍摄设备之间的空间关系，及拍摄设备的运动轨迹，使虚 实两种元素的透视，深度，空间角度完全一致，使实拍画面和虚拟画面在虚实接合点处获得 同样的像差，使虚实两个物体在画面中处于同一位置，有同样的透视，提升了虚实元素结合 的合成效果，提高了观众的视觉体验。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例提供的球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的方法的一种流程 图；
[0016] 图2为本发明实施例提供的球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的系统的一种结构 示意图。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0018] 球幕电影实拍和三维虚拟相结合是一个复杂的过程，需要从前期策划阶段开始考 虑相关问题，慎重选择拍摄设备，在通盘考虑的基础上设计拍摄方案，严格按照尺寸进行三 维制作，严格遵循空间还原原理进行后期合成。
[0019] 图1示出了本发明实施例提供的球幕电影实拍和三维虚拟场景结合的方法的一种 流程图，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，本发明实施例提供的球幕电 影实拍和三维虚拟场景结合的方法，所述方法包括如下步骤：
[0020] 步骤S11，确定演员、物体与拍摄设备之间的空间关系。
[0021] 在本实施例中，前期根据拍摄方案策划，确定拍摄手法，主要是确定拍摄设备和几 组物理镜头，从而知道拍摄设备的拍摄参数，包括:焦距，相机光圈，分辨率等，例如立体拍 摄，需要确定左右镜头之间的瞳距。根据三维故事台本的确认实拍现场的演员空间站位，初 步确定演员，物体，和拍摄设备之间的空间关系。具体地，保证拍摄的画面透视一致，实拍现 场需要对演员根据三维故事台本进行初始站位和表演范围规定，同时对道具布景与拍摄设 备之间的空间位置和角度，物体大小，也要严格按照三维故事台本确定的位置进行摆放。 [0022]步骤S12,跟踪拍摄设备的运动轨迹。
[0023] 在本实施例中，对运动镜头还需要贴跟踪标记点，方便在三维虚拟相机里还原真 实的相机运动轨迹。所述跟踪拍摄设备的运动轨迹，具体为:对运动镜头贴跟踪标记点，获 取运动镜头实拍的序列图像;根据所述序列图像，得到拍摄设备的运动轨迹。
[0024] 在本实施例中，需先对拍摄设备的运动轨迹进行跟踪，对运动镜头的实拍序列图 像进行处理，调整相机焦距，底片大小，帧率，跟踪点，得到拍摄设备的运动轨迹。
[0025] 步骤S13,根据拍摄设备的拍摄参数，演员、物体与拍摄设备之间的空间关系，及拍 摄设备的运动轨迹，制作对应的三维虚拟相机，并通过三维虚拟相机制作虚拟场景。
[0026]进一步地，为了实现通过三维虚拟相机所看到的空间大小，物体构图，透视效果要 与实拍拍摄设备所看到的完全一致，制作对应的三维虚拟相机时，要求道具和角色风格写 实，尺寸和比例正确，空间位置摆放合理，模型贴图的大小比例也要跟真实情况保持一致。 所述制作对应的三维虚拟相机的步骤，具体为:根据拍摄设备的拍摄参数，计算实拍影像的 深度;根据所述深度，得到像差。
[0027] 更进一步地，所述计算实拍影像的深度，具体为:根据底片宽度K、成像面距离H、图 K * 11 像宽度W，得到深度= 所述根据所述深度，得到像差，具体为：由深度 W+K
L过相似三角形原理变换得到:像差
中，E为瞳距、Η为成 像面距离、W为图像宽度、Κ为底片宽度、α为镜头张角、W为图像宽度、Ρ为像差。
[0028] 步骤S14,将拍摄设备拍摄的实拍影像与三维虚拟相机制作的虚拟场景依据空间 还原原理进行结合。
[0029]在本实施例中，实拍影像与虚拟场景缩放匹配应根据实拍与三维的镜头不同焦距 下在同