NUKE软件转制立体影像的技术分析

何小凡

(江苏理工学院艺术设计学院，江苏 常州 213001)

0 引言

2010年，立体3D电影《阿凡达》全球票房累计近30亿美元。大概就是从那个时候起，3D电影走入了国内普通影迷们的眼中，经过短短几年的发展，观看3D电影的热潮大有取代普通2D电影的趋势。[1]3D电影带给人身临其境的审美体验和视觉刺激是他的核心“杀手锏”。

影片《阿凡达》等立体影像制作的一般方法是用真实或电脑环境下虚拟立体摄影机拍摄的，但这种方法制作费用高昂。另一种方法是利用后期软件将普通影像转制成立体影像，就是我们俗称的“2D转3D”[2]。3D版的《泰坦尼克号》于2012年4月上映，《泰坦尼克号》2D转3D的成功显然给立体影像的制作带来了新的可靠途径。后期转制立体影像的制作成本只有原来的几十分之一，并且拥有丰富的片源素材，这一方法对于解决当下片源紧张的局面无疑是可行的。

后期转制立体影像的方法大大降低了在制作中的人力和物力成本，并能在短时间内出品大量的不同质量，适合不同媒体播放的大量片源。在电视和网络等需要海量片源的媒体上的优势则更为明显。它是当下快速满足市场对立体影视片源大量需求的一剂灵药。

后期转制立体影像目前常用的软件主要有AE和NUKE等，这里主要介绍用NUKE软件进行整体流程的制作。

1 NUKE软件转制的技术流程

NUKE是由The Foundry公司研发的一款数码节点式合成软件，相对于层模式的后期合成软件AE有着很大的不同。NUKE软件主要用于影视生产和后期制作，其模块很多很强大，在转制立体影像过程中只用到“冰山一角”。

整个转制主要分为四个大的流程:ROTO(拆分)、DEPTH(纵向深度)、CLEAN PLATE(填补镜头穿帮)、CONVERT(转换)。当拿到一部普通视频或电影时，我们首先要做的是将其拆分成若干个镜头并有效的进行管理，每个镜头一般有数百到上千帧组成，首先从单帧制作再延伸到序列帧。这里主要解析单帧的制作方法，序列帧就是一个逐个改动再制作的过程。所以后期转制立体影需要密集型的团队批量生产，流水线的任何一环都不容有失。一般情况都需要遵守上类四大步骤，但也存在其他特殊案例。例如动画片类，本身已经将层拆分好了，DEPTH以及CONVERT制作较为便利。

2 各流程的技术解析

2.1 ROTO(拆分)

拆分技术就是利用软件中的钢笔工具将每帧中画面元素按前后顺序拆分到各个ROTO节点中去，其目的是制作各元素的纵向深度的需要。分层过程中不会影响原图，只是利用通道来分割图形，在输出过程中产生前后层次。这是制作中最基础的一个流程，也是最耗时耗力的。

在工作之前首先要分析画面各元素离虚拟摄像机远近的关系，离摄像机越近需要分的越细，如特写人物脸部的镜头需要将眼睛、鼻子、嘴、头发、脸都分作不同的ROTO节点，如果只是中景就只要把鼻子另分出来就可以了。

另外拆分时还要考虑物体元素之间穿插、遮挡关系，以及物体的结构和所出位置方向等因素。在拆分过程中我们需要按拆分的原理进行，拆分时候还是绝对按照生活实际来进行。绝不是以越多越细来衡量质量的，要做到有的放矢。

如图1所示，这是动画短片《胆小的老鼠》中某个镜头的单帧画面，根据离镜头的前后关系和角色、道具、场景的结构等因素分为若干个ROTO节点，每个ROTO节点用MERGE节点相连使其连成一个整体。

图1

单帧拆分特别强调的是概括当层物体最外的像素点，如遇到画面不够清楚可以将画面放大或调节其亮度对比度;保持线条圆滑顺畅，用最少的钢笔点做出最完美的抠图;前后层交接处尽量没有漏洞，这需要在处理遮挡关系时，前层贴紧物体边缘抠图，后层被遮挡处适当多往外抠图。无论如何处理至少保证处理对象的完整性，不能有缺失，根据层次关系遮盖部分会有多余边缘但是不会影响整体处理。

单帧制作结束后继续完成这个镜头其他序列帧的拆分，只要在单帧的基础上调整钢笔节点的位置，然后调整层与层的遮挡关系。

拆分结束后将所有节点在节点摆放区排放整齐。

2.2 DEPTH(纵向深度)

DEPTH即利用黑白遮罩功能调出各层物体在三维空间中的立体效果，让拆分出来的各元素在经过纵向扭曲后有结构、方向等特点。ROTO只是将物体分层没有出现立体造型，DEPTH则是通过处理让单个元素出现不同类型的立体突出以加强视觉感受，让影像更真切。

如图2所示，首先在各ROTO节点上再叠加一个ROTO节点并用其MASK功能，用钢笔工具勾勒出离摄像机最近处的结构，扩张这一结构产生黑白渐变效果。显示白色区域为离摄像机近的区域，黑灰色甚至黑色为离摄像机远的区域。数值上表现1为白色，0为黑色。

然后在各ROTO节点上再叠加一个GRADE节点调整整体的灰度色调，各拆分节点的交接处需要通过这种办法统筹黑白效果，使其颜色相融。

制作过程中必须按照物体的实际效果制作，不能出现不切实际的画面和层次关系。

在完成单帧的基础上最后复制到序列帧的各帧，再进行调整。

图2

2.3 CLEAN PLATE(填补镜头穿帮)

这一步骤在上述短片的镜头中是不需要制作的，因为画面各元素的距离较近，只有一层。如遇到元素间的景深关系较远，比如人物特写镜头等，需要将各元素按距离分为多层制作。如图3，背景和人物被分为两层。在制作完DEPTH后，由于图片元素产生扭曲效果，层与层边缘之间会产生黑色小漏洞造成穿帮现象。分层过程中前后距离越大越是容易出现偏差，这是观察角度造成的是必然的，必须仔细修补。

CLEAN PLATE就是修补每帧的穿帮现象，需要建立ROTOPAINT节点，如图3所示用工具栏中的仿制图章工具绘制延伸背景以起到消除穿帮现象。

如果是序列帧的制作那么必须确保每一帧都是详细修补，不能只修补部分，上下帧修补的画面要保持一致。

图3

2.4 CONVERT(转换)

立体影像是通过虚拟摄像机模拟人的两眼睛从而达到立体效果的，最后一个环节是通过软件的虚拟摄像机实现每帧的立体效果。

如图4所示，首先在节点摆放区添加CARD节点，使2D图像在3D视图显示，通过DISPLACEGEO节点使得在3D视图的2D图像通过Depth图来进行扭曲，从而达到3D模型效果。

图4

然后建立一个场景SCENCE节点，再添加两个模拟眼睛的虚拟摄像机，进行绑定，在这里将对立体画面的ZPS(0视点，即无左右视图错位)进行设定。CONVERT的整个过程都是在软件中模拟摄像机视角调整，产生左右偏差来制作立体效果，摄像机取代的是人双眼的位置。因此有详细的设置零视点等要求，必须按照制作要求进行，如果有误差整个制作会失败。

摄像机建立完成后需要各添加SCANLINERENDER节点(两线性渲染扫描器)，如上图连接所示，这样左右视图已经呈现出来，但是为了在同一画面显示出来，这里还需要添加JIONVIEW节点，再添加ANAGLYPH(红蓝显示模式)立体影像节点，从而达到观看效果。如果需要偏正显示模式可以添加SIDEBYSIDE节点，利用偏正眼睛观看立体影像是目前最好的观看立体电影的方式，但需要严苛的专业设备。这里制作红蓝模式是为了在大部分普通设备上通过红蓝眼睛观看出效果。最后制作完成的立体效果如图5所示，可以通过佩戴红蓝眼睛看出整个场景已经产生纵向深度，物体的纵向距离也产生了，观看者犹如身临其境。

图5

3 结语

上文主要分析了运用NUKE软件转制立体影像各流程的具体操作方法和注意事项，重点从一个镜头中的单帧做详细的介绍，镜头中其他序列帧的制作方法和单帧的类似，在做好单帧的基础上只要进行调整就可以了，如ROTO拆分流程中，序列帧的制作基础是调整单帧中的曲线节点以适合元素的动态变化。

在上述四个流程中，ROTO(拆分)和DEPTH(纵向深度)是最耗时耗力的，需要大量的人员团队团结协作，在有效的项目管理中才能顺利的完成。

在实际生产中，针对不同类型和要求的片源，在NUKE中支持插件的运用来提高生产效率，这里就不做展开介绍了。

只通过某些专业软件就能实现影像的2D到3D的转换使后期转制立体影像的技术成本大大降低了。本文介绍的NUKE软件是当前常用于转制的软件之一，AE软件的某些功能模块也可以实现转制立体影像，但NUKE软件有和三维软件一样的三维空间视图，与三维素材可以无缝对接，在制作高端片源上的优势要比AE强得多，好多成功的案例如《后天》、《泰坦尼克号》3D版、《侏罗纪公园》3D版都证明了这一点。目前国内介绍此软件转制立体影像的资料和图书非常稀少，希望在立体影像制作技术领域本文有一定的价值。

[1]姜黎.娱乐观:2D 转3D，听上去很难，你在家也能做[EB/OL].(2012－11 －21)[2013－12 －09].http://ent.qq.com/a/20121121/000039.htm.

[2]顾春华.NUKE 软件合成3D 镜头.影视制作[J].2012(4):44.