揭秘泰坦尼克号_从视觉景深入手2D转制3D

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并非人人都喜欢3D电影；但是几乎人人都认为，把传统2D电影转制成3D电影后，粗制滥造的效果总是让人失望。即便是今天，即便是潜入海沟深处探险的著名导演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron），他的看法也不例外，他曾严厉批评3D影片的转制风潮。据报道，卡梅隆斥资1800万美元将这部轰动一时的卖座影片《泰坦尼克号》（Titanic）转制成为3D格式，并将于“泰坦尼克”号豪华游轮沉没100周年、原版电影推出15周年之际重新进入剧院放映。这项工程极其浩大，任务极其艰巨，我们不禁想要走近一窥全貌：一部已经完成取景拍摄的影片该如何转制成3D？卡梅隆都把功夫都花在了什么地方呢？

首先我们要纠正一下“导演”的定义，本文中的“导演”一词指的是牵头3D转制工作的电影制作者。导演在进入影片转制的技术过程之前，必须先确定转制影片带给观众的外观和感受。最重要的一点，导演必须确定观众（即镜头）与场景之间的距离。怪兽和子弹从银幕中呼啸而出，会让观众体验到“哇呀”的惊叹享受，但同时会让另一些人感到不适，也可能并不是那么有吸引力。另一方面，3D渲染产生的景深效果还应表现出***感和距离感，这使得电影场面的背景看起来更加远离观众。不同的电影场景可以结合使用不同的方法，但是技术手段运用过多也会让观众对画面产生审美疲劳。




一、产生视觉景深
3D照片和视频能够表现出景深效果，其中起到关键作用的就是“视差”（parallax）效应。简单来说，“视差”指的是从不同角度查看物体时，目标物在位置和方向上的差异或变化。我们知道，只用左眼和只用右眼看东西，观察到的影像会稍有不同。表面上看，3D电影的制作方法好像很简单。只要把两台摄像机分别摆在瞳距宽度的位置上，一切就自然而然地水到渠成了。现实远没有这么轻松，导演要完成的工作要复杂得多。不过，导演首先要做的也就是考虑两个视角的问题。一部故事片的电影画面总数通常在10万帧以上；将2D转制成3D的过程，就需要从两个视角分别进行画面合成。
导演在产生景深效果时，可以利用负视差效应，也可以利用正视差效应。负视差让物体看起来比银幕要近，正视差让物体看起来比银幕要远。下图可以更好地帮助你理解这一点。
正视差效应受到“理论地平线”（artificial horizon）的限制。所谓理论地平线，就是指物体位于无穷远点处的视差效应。想要渲染出理论地平线的效果，只需使屏幕上的物体在视觉上呈现瞳距宽度就可以了，即相距大约2.5英寸（约合6.4厘米）。3d电视想要实现这种效果，需要使左眼图像和右眼图像向两侧移动相当大的距离，才能让物体看上去像在无穷远处。不过，一旦双眼图像的位置偏差率超过2.5%，大多数人就无法将3D图像很好地融合在一起。换句话说，除非你家里的电视宽度超过100英寸（注意：这里的100英寸指的是屏幕宽度，通常所说的29英寸指的是屏幕对角线尺寸），才可能获得大约2.5英寸的瞳距效果，否则是无法获得完美3D影像的。想要获得更好的视觉体验，还是买票去电影院吧。不过电影院上映的3D影片，其相对偏移率通常在1%以下。




二、增加深度信息
只要导演确定了每个场景深度的理想值或范围，技术人员就可以开始大显身手了。首先，技术人员要为每一帧画面绘制一幅“深度图像”（如下图所示）。从本质上来说，深度图像就是覆盖在原图像上的另一个图层或通道，表征了每个像素距离观察者的“深度”。想要获得深度估计，最简单的方法就是假定较亮物体的深度要小于较暗物体。一些桌面软件工具能够根据2D原图自动生成伪3D图像。
不过电影有一点很好，技术人员能够根据拍摄过程来基本确定当前布景下每个物体的距离和位置。另外，剧照还提供了更多的额外信息。当然，这并不说技术人员就没什么事情可做了，他们还需要根据场景和镜头的不同来估算相应的深度数值，并借助软件将这些数据信息逐一添加到数十万帧电影画面上。无疑，这就是《泰坦尼克号》3D影片转制组450名技术人员耗时一年多时间才完成转制工作的原因了。
电影还有一个优势，后期制作软件能够自动跟踪当前布景下的各个对象，不过前提是这些对象要经过定义。因此，技术人员需要在每个对象首次出现的时候给予精确定位。这样的技术工作几乎是冗长无尽的，就连卡梅隆也无法幸免于此。在影片转制过程中，他逐帧查看，反复检查每个镜头，确保景深正确。卡梅隆还抱怨说，这个过程“让人脑子麻木，就像是用指甲剪去修草坪一样”。
每帧电影画面的深度图像均制作完成后，就可以开始立体图像生成的技术工作了。电影制作者通常使用的是价值不菲的专业工具，不过日常使用的软件也能够简单完成这一功能，例如photoshop里的“置换”（Displace）滤镜、GIMP插件G'MIC里的“3D转换”（Convert to 3D）脚本。下图是G'MIC对话框的屏幕截图，这一软件既可以实现3D图像或视频的自动转换，也可以根据预先计算好的深度图像来转换。不过，假如想获得像电影院大银幕上那样精彩绝伦的效果，这种稍显简陋的方法恐怕就捉襟见肘了。
这种简易操作不能解决一个至关重要的问题，那就是两只眼睛两种视角的问题。每个视角看到的物体略有不同，也琐碎零散。2D影片转制为3D格式后，有些原片中不存在的物体会突然显现，有些物体还可以清楚地看到表面。如何将丢失的图像信息进行填补或者估计出来，这就是转制时需要解决的问题。事实上，复杂的转制过程往往使用的是多层深度图像，用来表征每个像素在各个时刻的一系列深度数值。于是，转换软件能够根据视角的不同来将原本“隐藏”的物体或表面呈现出来。即便如此，多层深度图像也不能保证转制获得的电影场景看上去真实自然。卡梅隆之所以反复地逐帧检视画面，原因之一就是为了保证影片更符合人眼观感，也更加真实可信。


大脑深度知觉中的线性***：走廊离我们愈远，物体愈小，也愈趋近。如果导演让远处放置着湿婆神像突然“飞”出来，这样的3D效果就会显得不够自然。
三、构建真实效果
人脑对“深度线索”的主观反应（也称为“深度知觉”）使得转换过程进一步复杂化。我们在观看3D电影时，眼睛和大脑会作出相应的反应。这种反应不仅关系到转制形成的3D效果，还跟所有的深度线索有关。我们的大脑往往利用深度线索来构建出实际场景，具体方法门类繁多，也因人各异。举个简单的例子，假如某个物体被另一个物体遮挡，那么我们就能够判断，被遮挡者离我们要远一些。又比如说，视野中呈线条***分布的物体，同等大小的物体看起来将是近者大、远者小，并且将会无限趋近（如下图所示）。我们通常还会假定，近处物体显得亮，远处物体显得暗；近处物体轮廓清晰、细节分明，远处物体轮廓模糊、细节粗糙。
其实，我们在估计场景的深度时，视差的作用并不是特别有效。你可以闭上一只眼睛来验证一下。即使只用单眼来观察，你还是能够获得良好的距离感，所有的“独眼龙”都能够证明这一点。对一部3D转制电影来说，假如深度线索与影片中已有的其他视觉线索相矛盾时，3D效果将会大为减弱，甚至可能使观众感觉不舒服。人类的视觉系统实在太过复杂，至今仍缺乏足够的认知，因此还没有什么自动化的方法来保证视差效应与其他深度线索相匹配。所以，唯一的办法只能像卡梅隆这样做了，逐帧反复查验，从而调整到最佳效果。在坚持不懈不放弃的问题上，卡梅隆肯定是个中老手；这位勇于探索的知名导演独自下潜到马里亚纳海沟，这就是明证。
四、《泰坦尼克号》的转制
在卡梅隆看来，以往3D转制影片都不尽如人意，其中一个原因就是他们太过仓促了，几乎是把3D转制过程硬塞进已经是十分紧张的生产进度里，导演缺乏专注的精力去确保转制结果如其所愿。卡梅隆还认为，3D影片《阿凡达》（Avatar）的拍摄过程使他更加了解3D转制，这正是大多数电影制作者所不具备的经验。不过有必要指出的是，如果所有的原始软件和模型仍然可用的话，那么电脑制作的电影（即所谓的CGI影片）比实景拍摄的电影要容易转制。3D转制并非通过模拟单一摄像机位置来实现的，它需要在渲染软件中加入另一个摄像机位置。
影片《泰坦尼克号》的3D转制过程中，Stereo D公司的电影制片人威廉·谢拉克（William Sherak）及其技术团队居功至伟。首先，300余名艺术家逐帧绘制出原片电影画面的轮廓图，他们使用的软件可能类似于Imagineer公司出品的Mocha（2D视觉特效与跟踪软件）。据此，技术团队构建出每个场景的3D模型，进而加入摄像机运动，以及30万帧画面的深度图像信息。这项工作不仅需要相关经验，还需要借助高度产权化的专业软件。3D视觉公司In-Three团队就为《泰坦尼克号》专门开发了辅助工具，目前属于卡梅隆创建的数字领域公司（Digital Domain Productions）。



为了这部3D版《泰坦尼克号》，卡梅隆付出了两年多的时间和高达1800万美元的成本。前期筹备花费了一年多，转制工作花费了一年。不过，卡梅隆认为这样的付出是他心甘情愿的。当然，这部创下票房纪录的影片也将不负众望，再度吸金无数。卡梅隆解释说，《泰坦尼克号3D》的重点不是3D，而是《泰坦尼克号》重返大银幕。十几年过去了，当年看过《泰坦尼克号》的人或许已经结婚生子，或许对爱情、对生活、对未来的看法已经改变。有些人也许在意的不再是爱情的浪漫，而是领悟到双方的责任和人生的意义。卡梅隆说：“不论你处在哪个人生阶段，希望《泰坦尼克号》能带给你新的思考。”（来源：译言网）web3D纳金网www.narkii.com



负视差效应让人感觉到物体从屏幕中“飞”出来，它也受到观众对图像进行快速融合能力的限制。你离银幕越近，影像产生的景深越小，反之越大。不仅如此，观影过程中用眼过度还会让观众感到不适。要是你觉得自己的眼睛还没准备好的话，那么在看3D动作片的时候就尽量不要坐在前排。优秀导演在转制3D影片时必须考虑到这一点，既要让前排观众不被冲出屏幕的视觉效果吓到，也应考虑3D效果随着座位的靠后而相对减弱。
对于一开始就是以3D来拍摄的影片来说，导演可以通过场景安置来控制画面切换时视差效应的变化。这样观众的视线就可以更容易随着动作的改变而改变，也更容易适应不同的电影画面。但是，要把一部非3D的影片进行转制的话，就没这么轻松了。在3D影片转制过程中，不可忽视的一条就是要保证画面过渡流畅、视觉效果舒适。