试析数字立体技术在摄像摄影中的应用与发展

孔 成

（安徽工商职业学院艺术设计系，安徽 合肥 230041）

作为传统游乐形式，碰碰车、飞天摩轮、海盗船、过山车等电动游乐项目，以其真实刺激的感官体验吸引着广大受众，而“迪斯尼”、“方特”、秦陵历险等大型室内仿真游艺项目的异军突起，则预示着数字立体仿真游乐时代的到来。在此过程中，立体三维数字影视技术、计算机动态仿真技术、虚拟现实技术、多媒体技术等数字立体技术的应用和发展成为其中的关键要素。

1 数字立体技术的界定

数字立体技术，主要特指基于电脑、网络、数字化平台运用现代工具形成虚拟的三维立体效果的技术，简称3D或者说三维数字化技术。包括3D软件的开发技术、3D硬件的开发技术，以及3D软件、3D硬件与其它软件硬件数字化平台、设备相结合在不同行业和不同需求上的应用技术。

3D 是英文“Three Dimensions”的简称，中文是指三维、三个维度,即长、宽、高，相对于只有长和宽的平面（2D）而言,其空间描述是立体的空间。我们放眼看世界，从网络世界到现实生活，在虚拟和现实中无一不充斥着数字立体技术的痕迹，3D动画、3D仿真、3D软件、3D摄影、3D电影等等，这不仅是二维平面到三维立体的华丽蜕变，更为三维数字立体化时代的确立吹响了号角。

3D电影、3D图片出现时，给大众耳目一新的视觉感受，并热议3D的魅力，一度3D成为了流行词。3D数字立体技术在摄像、摄影领域如何化腐朽为神奇呢？目前三维数字立体技术（简称三维技术或者3D技术），它并不是某一特定领域的专门技术,除3D电影和图片外还用于游戏、军事、医疗、商业展示等诸多领域。电影领域中,这项技术就是利用三维摄像和计算机的三维软件如3Dmax、Maya，根据电影不同风格的需要,摄制和制作出立体的角色、物体和电影场景，是3D技术和数字立体成像技术联合使用的产物。

2 数字立体技术在摄像设备和技术中的应用

摄像领域中，从摄像设备与摄像技术两个角度来看，数字立体技术在电影摄制中的由初级探索发展到《阿凡达》3D高水平的应用，数字立体技术展示在集艺术与技术之大成的电影业，可见数字立体技术在电影行业中的潘多拉魔盒效应。

2.1 摄像设备方面的数字立体技术应用

影片《阿凡达》中圣树的种子缓缓飘落,你会忍不住伸手去接;《爱丽丝梦游仙境》中那只憨态可掬的“妙妙猫”近距离地悬浮在半空,观众忍不住想要去摸它一把;当烟雾弹迎面投掷过来,你会条件反射似地闪躲…给予观众强烈的临场感和栩栩如生的逼真视觉再现源自于电影立体成像技术和3D立体摄影系统的无接缝拼合。导演卡梅隆是一个将艺术与技术完美结合的电影大师，他和助手发明的3D数字摄影机，被称为Fusion Camera-3D System。拥有两台数字摄像机，按人类双目可自由按需调节拍摄并将两台摄影机的同步影像储存在一个远程存储系统中[1]。这台3D数字立体摄影机成为现代3D电影拍摄设备的奠基石，其意义影响非凡。

2.2 摄像技术领域数字立体技术的应用

电影从无声到有声、黑白到彩色、胶片到数字、普通二维电影到3D立体电影称之为电影发展史的四次革命。从数字3D立体电影作品来看,无论是全动画立体电影，还是半动画半真人立体电影，3D技术都是电影中虚拟人物角色和虚拟场景实现的重要手段。以具有从二维到三维划时代分水岭之称的电影《阿凡达》为例，著名电影导演卡梅隆对三维电影艺术的狂热挚爱延伸到技术钻研和运用到极致，他在该影片拍摄过程中大量运用了立体成像技术、虚拟摄影系统、运动表情捕捉技术、协同工作摄影系统等先进的数字立体技术手段。实现了CG（虚拟动画）角色、CG场景和真人表演的完美结合[2]。

立体成像技术：是利用人类双眼的视角差和会聚功能制作的可产生立体效果的影像原理。即在拍摄时使用两台数字摄像机并列放置犹如人的双眼视角，在特制的三维云台上角度和距离调节到适于人类观看的角度然后再进行拍摄；播放影片时也要用两台放映机按人两眼的间距范围同步播放两个角度的同时画面，观众再配以特制的立体眼镜进行观看，通过视网膜会聚功能观看到立体画面的电影。

运动、表情捕捉技术：影片拍摄过程中为了将CG角色更加真实化，捕捉动态物体时还采用Motion Capture（动作捕捉）技术，演员身着全套捕捉设备，即特制的动作捕捉衣服和特制的表情捕捉帽子，其中帽子装有微缩高清摄像头，全新的运动、表情捕捉系统可以捕捉到演员的每一个动作和细微表情。而这些数据在经过电脑的剖析处理后，丰富电脑虚拟角色的动作表演，呈现出高度逼真的效果[3]。从而给3D立体电影带来更加新奇的视角效果。

虚拟摄影系统：运用实时交互三维动画软件（Motionbuider）也称为虚拟摄影技术。虚拟摄影的工作原理是在三维软件中设置虚拟摄影机，它与表演的人或物安装跟踪点连接，再连接控制设备的监视器合成虚拟影像；它通过动态的捕捉系统、视频监视器和三维摄影机的联动传输影像并通过虚拟摄影合成，导演就可以在监视器中看到穿捕捉服装的演员的表演合成到三维角色的表演的过程，这个系统就称之为虚拟摄影系统。

协同摄影系统：和虚拟摄影技术相互协作配合的综合技术是协同摄影技术，就是将在3D软件中设计制作好的三维场景和三维人物或动物，与在拍摄实际人物或动物的动作利用虚拟摄影技术合成，从而得到三维场景中三维人或动物高仿真的合成影像的协同摄影系统。《阿凡达》影片虚拟制作总监格伦·戴瑞在评价卡梅隆时说 ：“他想如同拍摄真实的演员表演一样，在拍摄现场让计算机三维动画和角色实现实时交互，他希望以自己的方式持握着摄影机在这个 CG世界里自由的拍摄。”[4]

3 数字化技术介入与立体化技术在摄影中应用

摄影的本质是拍摄者运用摄影术对客观可视存在的主观反映[5]。数字技术的迅速发展浪潮也波及到摄影领域，这个浪潮首先促使了摄影器材、设备和技术的更新,数码相机以“山雨欲来风满楼”之势迅速取代了传统相机。由此而发的数字影像是利用电脑对所拍摄的影像文件进行加工处理，利用电脑及相关编辑软件进行后期制作，对图像进行色彩改变，把握和精确调控达到了前所未有的高度。

3.1 摄影中数字化技术介入

数字技术给现代摄影技术带来的全新的革命，相机数字化的运用、拍摄技术规范、后期数字“暗房”的处理与传统摄影都有着巨大的改变。数字摄影技术最大的特点就是直观性、可控制性、环保性。

3.1.1 直观性：摄影者拍摄图片后，马上直观看到图像，并及时加以处理，图像是通过数字信号存储到存储卡上，人们可以选择自己喜爱的图片，通过彩色打印机印制相片，也可以存储到电脑上或刻录成光盘，以数字信号记录下来，随时可打开电脑进行观看。

3.1.2 可控制性：进入电脑时代，发明了功能强大的图像处理软件，例如PHOTOSHOP，3DMax、Maya、CorelDraw 等。利用 PHOTOSHOP软件可以自由调整数码相片，从而达到自己主观想要图片，可以对画面进行影调、色相、反差等随意增减和再造，达到精益求精的画面效果；通过3DMax软件可以对数码图片进行在三维虚拟空间中自由的贴图，使之产生立体效果，制作精良的三维空间可以达到以假乱真的效果。因此，数字图片与现代计算机的结合被广泛应用于艺术设计领域。形象地说，图像掌握在我们手中，可以进行随心所欲的控制。

3.1.3 环保性：数字图像时代，拍摄者从拍摄到看片选片等环节可以说是一气呵成，大大节约了传统胶片时代时从取片、冲洗到放大的复杂耗时环节，突破以往传统冲洗环节上需要用到显影和定影药水环节，数字时代可谓环保最大化的终极追捧者。

3.2 摄影中数字立体化技术应用

数字图像纵横江湖，虽树立霸主地位，但后辈层出不穷，本世纪初一种自由体立体影像合成技术便崭露风采，它利用特种光学材料（通称光栅材料）可将将任意一幅平面的图画转换制作成具有3D效果的立体图画，事物既能深藏画中，又能飘逸画外，栩栩如生，颠覆了传统平面图像成像特点，立体的视觉画面给人们带来了耳目一新的视觉感受，令人过目难忘。被誉为“有生命的图像”。

数字立体图像的特点在于不需要借助镜片设备进行观看，也不需要对眼式的眼球调整，就可以直观的欣赏立体图片。适用于装饰装修、婚纱影楼、客厅、餐厅、卧室、书房、儿童房、过道等空间的装饰；办公室、会议室等工装空间装饰；室内外广告、酒店大堂、客房、各类休闲场所等商业空间装饰。

近年刚刚兴起的360度全景摄影和720度全景摄影，都是利用数字立体技术在摄影中的新技术运用，它将所拍真实环境从360度或720度链接成整幅画面，再将数字立体技术融入其中，以左右360度或左右、上下720度场景拼合结合，用Flash等软件的合成立体的画面进行展示。此技术链接在公司网站上，观者按照自己的主观意愿前进或后退等，增加了趣味探秘性，商业用途广泛，一般在房产楼盘展示、商业环境展示、产品产生、旅游景点展示、博物馆等公益场馆的展示应用。

4 数字立体技术未来发展趋势展望

数字立体技术（3D）在摄像摄影领域的应用是个极其复杂的高科技综合大荟萃，也是一个以服务人们感官需求的高新技术。不仅在影视产业运用，现已经拓展到教育、医疗、军事、建筑设计、城市规划、文物珍宝保护、交通、娱乐、生物科技、航空以及商业环境等领域。在互动展示项目上：可应用于多点互动触摸技术、互动投影技术、电子细腻翻书技术、虚拟主持人、虚拟旅游摄影、虚拟远望镜、遗址幻影观景台等。在电子沙盘展示上：可应用于互动投影沙盘、三维立体数字沙盘、互动触摸电子沙盘。在全息投影上：可应用于360度全息、全息投影、空气成像、幻影成像等。此外，在显示系统、虚拟游戏、军事模仿、体感技术、3D打印等高科技领域中都发挥着越来越重要的作用。3D技术的应用从根本上改变了现行行业的生产和服务模式。

[1]胥余川.浅析立体电影的物理原理[J].中国科技信息，2005，（6）：99-99.

[2]朱梁.高清数字立体摄像技术在电影《深渊幽灵》中的创新应用[J].影视技术，2003，（7）：22-24.

[3]李道新、王壵、刘继明.阿凡达：3D 电影元年的未来启示录[J].艺术评论，2010，（3）：10-16.

[4]朱梁.电影《阿凡达》的数字立体和虚拟摄影技术[J].现代电影技术，2010，（2）：34-37.

[5]邵培仁.传播学导论[M].杭州：浙江大学出版社，1997.