三維全息背景攝影系統的製作方法
2023-09-23 06:30:15
三維全息背景攝影系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種全新的影棚拍攝方式，利用虛擬與現實結合技術，生成接近於現實場景的拍攝效果。利用全息投影薄膜與彩色液晶投影儀顯現個人計算機或圖形工作站實時運算的三維圖像，並且根據無線發射器與六軸運動傳感器的角度，使得全息投影薄膜上顯現的圖像非常接近於現實場景，利用無線發射器獲取的F係數、快門時間、ISO感光數值，實時改變全息投影薄膜上的景深、模糊等效果，方便攝影師實時取景構圖。而利用加裝色片的大功率電子閃光燈或利用純色背景幕布反射大功率閃光燈的光線，產生純色背景色，則更方便個人計算機或圖形工作站摳取數位相機拍攝的圖像。從而生成最高質量的三維圖像，使得最終成品更加接近現實場景。
【專利說明】三維全息背景攝影系統
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及攝影技術、光電技術與計算機圖像合成技術。本發明包含彩色液晶投影儀、基於相機熱靴接口包含六軸運動傳感器的無線發射器、具有無線接收模塊的鏡間快門、全息投影薄膜、數位相機、六軸運動傳感器、純色背景幕布、用於渲染三維背景圖像的個人計算機或圖形工作站以及具備個人計算機數字控制閃光輸出功率技術的大功率電子閃光燈。
【【背景技術】】
[0002]一般使用的人像攝影幕布雖然成本低廉，對場地要求不高，但是，一般的人像攝影幕布基於平面媒介，最終成像效果不逼真，且不易回收再生利用；利用投影儀幕布投射的攝影背景畫面，雖然可以營造出三維立體的效果，但是，攝影背景與被攝人物的光比較強，色溫差別較大，且人造光源的使用上有很大的局限性。因此，有必要開發一種全新的攝影背景系統，即擁有以上優點又能克服以上缺點的攝影背景系統。於是採用全息投影與計算機圖像合成技術實現的三維全息攝影背景系統應運而生。
[0003]若人像攝影背景採用全息投影薄膜與計算機圖像合成技術的三維全息背景攝影系統，不僅對場地要求不高，且投影儀只作為拍攝前的預覽使用，並不作實際成像，實際成像利用原色背景與計算機合成。所以，不會存在較大的光比與色溫差別，同時在人造光源的使用上也沒有局限性。而且，由於全息投影薄膜可以重複利用，在長期使用時成本十分低廉
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【發明內容】
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[0004]如圖1所示，為目前主流人像攝影背景擺列方式，僅僅由數位相機DCl與攝影背景幕布BDl組成。常用的攝影背景採用PEPA珠光紙，PEPA珠光紙由聚丙烯樹脂、聚乙烯樹脂與天然石粉混壓而成，其優點在於，構造十分簡單，易於操作，且成本較低，人造光源(如圖1所示的大功率電子閃光燈SLl及配套的柔光箱SBl)的使用不受限制，而且，PEPA珠光紙本身與拍攝現場環境融為一體，不會產生嚴重的光比與色溫差別。但是其缺點也是顯而易見的，攝影背景幕布基於平面彩色印刷，在實際拍攝時只有一個平面，沒有三維立體效果，最終拍攝效果十分失真。並且因為PEPA珠光紙為印刷製品，一張攝影背景只能有一個攝影主題，再加上常用的攝影背景紙支架最多可以懸掛10張背景紙，所以基於平面彩色印刷的攝影背景體裁局限性較高。由於攝影行業需要經常更新攝影主題以適應市場需求，所以這種攝影背景幕布的時效性很短，長期使用會造成很大的資源浪費。
[0005]本發明便是解決上述缺陷而提出的，其目的在於徹底改善拍攝成品效果，並且可以在拍攝前預覽拍攝最終成品效果，同時不會造成資源浪費、節約日常開銷成本，並且提供一種全新的商業攝影棚拍攝方式。
[0006]為了達到上述目的，本發明將利用全息投影技術與計算機三維圖像合成技術生成最終拍攝成品，達到虛擬與現實結合的目的。全息投影作為拍攝前期預覽，提供實時演算的三維畫面供攝影師取景構圖，利用六軸運動傳感器，實時運算相機與被攝體的角度，並實時反映在全息投影薄膜上。當相機快門開啟時，將利用大功率電子閃光燈向全息薄膜投射純色光線或利用純色幕布所反射的光線，使計算機更加容易摳取被攝體，不需要複雜的人工操作，渲染生成最終成品的過程全部由計算機自動完成。當快門閉合之後，全息投影恢復工作，等待下一次拍攝。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0007]圖1是目前常用的商業攝影棚攝影擺列方式的具體實施結構圖。
[0008]圖2是本發明的透明全息薄膜的攝影棚擺列方式的具體實施結構圖。
[0009]圖3是本發明的中灰不透明全息薄膜的攝影棚擺列方式的具體實施結構圖。
[0010]圖4是本發明中鏡間快門的平面結構示意圖。
[0011]圖5為鏡間快門與彩色液晶投影儀的安裝方式示意圖。
[0012]圖6為本發明的無線傳輸器不同種類熱靴接口的平面結構示意圖。
[0013]圖7為濾色片與大功率閃光燈的安裝方式示意圖。
【【具體實施方式】】
[0014]參照圖2所示，透明全息投影薄膜與計算機圖像合成技術的三維全息背景攝影系統包含:用於拍攝前期實時渲染的彩色液晶投影儀PR1，裝置於彩色液晶投影儀PRl的投影鏡頭裡或投影鏡頭前用於遮擋彩色液晶投影儀光線具有無線接收模塊的鏡間快門LS1，用於計算機摳取圖像的綠色或藍色純色背景幕布BG1，用於給純色背景幕布補光的具備個人計算機數字控制閃光輸出功率技術的大功率閃光燈SLl與SL2，用於柔化大功率閃光燈SLl與SL2光線的柔光箱SBl與SB2，可根據拍攝需求自由添加的大功率電子閃光燈SL3和SB3。用於呈現彩色液晶投影儀投射影像的透明全息投影薄膜HF1，利用數位相機的熱靴接口獲取光圈F係數、快門速度、感光度ISO數值以及色溫K值等拍攝數值並且包含計算與記錄數位相機的水平位置與垂直高度的六軸運動傳感器的無線發射器WS1，用於渲染計算機三維背景與數位相機拍攝照片合成的圖形工作站或個人計算機PC1，用於拍攝成像的數位相機DC1，用於計算並記錄被攝體的水平位置與垂直高度的六軸運動傳感器SS1。
[0015]透明全息投影薄膜與計算機圖像合成技術的三維全息背景攝影系統的運作方式如下，拍攝前期取景時，圖形工作站或個人計算機實時渲染三維背景影像輸出至彩色液晶投影儀PRl上，彩色液晶投影儀PRl將三維背景影像投射至透明全息投影薄膜HFl上，通過裝置於數位相機DCl熱靴接口上的包含六軸運動傳感器的無線發射器WSl與被攝體上的六軸運動傳感器SS1，圖形工作站或個人計算機PCl通過計算裝置於數位相機DCl熱靴接口上的包含六軸運動傳感器的無線發射器WSl與被攝體上的六軸運動傳感器SSl之間的水平位置與垂直高度的角度實時更改渲染影像的角度，以達到更加真實的三維立體效果，與此同時，數位相機DCl熱靴接口上無線發射器WSl從數位相機DCl的熱靴接口上獲取數位相機DCl當時的光圈F係數、快門速度、感光度ISO數值以及色溫K值發送至圖形工作站或個人計算機PCl，圖形工作站或個人計算機PCl根據無線發射器WSl發送的光圈F係數，計算實時渲染的三維背景影像的景深深淺，根據無線發射器WSl發送的快門時間，計算實時渲染的三維背景影像裡運動對象(如人物，車流，水流等)的運動軌跡、高光軌跡與動態模糊，根據無線發射器WSl發送的感光度ISO數值與色溫K值，計算實時渲染的三維背景影像的曝光與色溫K值，通過以上數值的計算與渲染，輸出到彩色液晶投影儀PRl，使最終投射至透明全息投影薄膜HFl上的三維背景影像更加接近於現實場景。
[0016]當數位相機DCl的快門開啟時，裝置於數位相機DCl熱靴接口上的無線發射器WSl發送指令給鏡間快門LSl的無線接收模塊與圖形工作站或個人計算機PC1，裝置於彩色液晶投影儀PRl的投影鏡頭裡或投影鏡頭前的鏡間快門LSl閉合，阻擋彩色液晶投影儀PRl投射出的光線。使全息投影薄膜HFl保持透明，同時圖形工作站或個人計算機PCl經過計算裝置在數位相機DCl熱靴接口上的無線發射器WSl發出的光圈F係數、快門速度以及感光度ISO數值，控制具備個人計算機數字控制閃光輸出功率技術的大功率閃光燈SLl與SL2的輸出功率並觸發閃光，並且可以根據大功率閃光燈SL1、SL2與綠色或藍色純色背景幕布BGl的距離，或者根據數位相機DCl所使用的濾鏡(如中灰密度濾鏡、偏振濾鏡等)的曝光補償因數進行單個或多個大功率閃光燈的輸出功率手動增益，以保證大功率閃光燈SLl與SL2從綠色或藍色純色背景幕布BGl反射的光線透過全息投影薄膜射入數位相機DCl的影像傳感器且不超過影像傳感器能夠承受的寬容度，以達到不會導致曝光過度超過數位相機DCl的寬容度使得純色背景BGl變成白色背景，也不會導致曝光欠缺達不到數位相機DCl的寬容度使得純色背景BGl變成黑色或灰色背景的效果。圖形工作站或個人計算機PCl從數位相機DCl獲取拍攝完成的照片，通過計算裝置在數位相機DCl熱靴接口上包含六軸運動傳感器的無線發射器WSl與被攝體上的六軸運動傳感器SSl的角度，進行高像素、高材質貼圖、高精細模型細節的渲染，最終將三維背景圖像與被圖形工作站與個人計算機PCl摳取出來的數位相機DCl拍攝的被攝體生成合成照片，並保存照片與生成的三維背景圖像的源文件。
[0017]當數位相機DCl的快門閉合時，裝置於彩色液晶投影儀PRl的投影鏡頭裡或投影鏡頭前的鏡間快門LSl開啟，讓彩色液晶投影儀PRl投射出的光線，投射到全息投影薄膜HFl上，裝置於數位相機DCl熱靴接口上的包含六軸運動傳感器的無線發射器WSl與被攝體上的六軸運動傳感器SSl繼續工作，其他設備待命。通過以上步驟，完成一次拍攝動作。
[0018]參照圖3所示，中灰不透明全息投影薄膜與計算機圖像合成技術的三維全息背景攝影系統包含:用於拍攝前期實時渲染的彩色液晶投影儀PR1，裝置於彩色液晶投影儀PRl的投影鏡頭裡或投影鏡頭前用於遮擋彩色液晶投影儀光線具有無線接收模塊的鏡間快門LS1，用於向中灰不透明全息投影薄膜投射光線的具備個人計算機數字控制閃光輸出功率技術的大功率閃光燈SLl與SL2，用於改變大功率閃光燈SLl與SL2光線顏色以方便計算機摳取圖像的綠色或藍色的純色濾色片CFl和CF2，可根據拍攝需求自由添加的大功率電子閃光燈SL3和SB3，用於呈現彩色液晶投影儀投射影像與大功率閃光燈SLl與SL2投射光線的中灰不透明全息投影薄膜HF1，利用數位相機的熱靴接口獲取光圈F係數、快門速度、感光度ISO數值以及色溫K值等拍攝數值並且包含計算與記錄數位相機的水平位置與垂直高度的六軸運動傳感器的無線發射器WS1，用於渲染計算機三維背景與數位相機拍攝照片合成的圖形工作站或個人計算機PC1，用於拍攝成像的數位相機DC1，用於計算並記錄被攝體的水平位置與垂直高度的六軸運動傳感器SSl。
[0019]中灰不透明全息投影薄膜與計算機圖像合成技術的三維全息背景攝影系統的運作方式如下，拍攝前期取景時，圖形工作站或個人計算機實時渲染三維背景影像輸出至彩色液晶投影儀PRl上，彩色液晶投影儀PRl將三維背景影像投射至中灰不透明全息投影薄膜HFl上，通過裝置於數位相機DCl熱靴接口上的包含六軸運動傳感器的無線發射器WSl與被攝體上的六軸運動傳感器SS1，圖形工作站或個人計算機PCl通過計算裝置於數位相機DCl熱靴接口上的包含六軸運動傳感器的無線發射器WSl與被攝體上的六軸運動傳感器SSl之間的水平位置與垂直高度的角度實時更改渲染影像的角度，以達到更加真實的三維立體效果。與此同時，數位相機DCl熱靴接口上無線發射器WSl從數位相機DCl的熱靴接口上獲取數位相機DCl當時的光圈F係數、快門速度、感光度ISO數值以及色溫K值發送至圖形工作站或個人計算機PC1，圖形工作站或個人計算機PCl根據無線發射器WSl發送的光圈F係數，計算實時渲染的三維背景影像的景深深淺，根據無線發射器WSl發送的快門時間，計算實時渲染的三維背景影像裡運動對象(如人物，車流，水流等)的運動軌跡、高光軌跡與動態模糊，根據無線發射器WSl發送的感光度ISO數值與色溫K值，計算實時渲染的三維背景影像的曝光與色溫K值，通過以上數值的計算與渲染，輸出到彩色液晶投影儀PR1，使最終投射至中灰不透明全息投影薄膜HFl上的三維背景影像更加接近於現實場景。
[0020]當數位相機DCl的快門開啟時，裝置於數位相機DCl熱靴接口上的無線發射器WSl發送指令給鏡間快門LSl的無線接收模塊與圖形工作站或個人計算機PC1，裝置於彩色液晶投影儀PRl的投影鏡頭裡或投影鏡頭前的鏡間快門LSl閉合，阻擋彩色液晶投影儀PRl投射出的光線。使中灰不透明全息投影薄膜HFl上沒有任何光線，同時圖形工作站或個人計算機PCl經過計算裝置在數位相機DCl熱靴接口上的無線發射器WSl發出的光圈F係數、快門速度以及感光度ISO數值，控制具備個人計算機數字控制閃光輸出功率技術的大功率閃光燈SLl與SL2的輸出功率並觸發閃光，並且可以根據裝置於大功率閃光燈SL1、SL2前的綠色或藍色濾色片CF1、CF2的曝光補償因數，或者根據數位相機DCl所使用的濾鏡(如中灰密度濾鏡、偏振濾鏡等)的曝光補償因數進行單個或多個大功率閃光燈的輸出功率手動增益，以保證大功率閃光燈SLl與SL2透過綠色或藍色濾色片CFl、CF2投射的光線映在中灰不透明全息投影薄膜的曝光值不會超過數位相機DCl影像傳感器能夠承受的寬容度，以達到不會導致曝光過度而超過數位相機DCl的寬容度，使得純色背景BGl變成白色背景，也不會導致曝光欠缺達不到數位相機DCl的寬容度使得純色背景BGl變成黑色或灰色背景的效果。圖形工作站或個人計算機PCl從數位相機DCl獲取拍攝完成的照片，通過計算裝置在數位相機DCl熱靴接口上包含六軸運動傳感器的無線發射器WSl與被攝體上的六軸運動傳感器SSl的角度，進行高像素、高材質貼圖、高精細模型細節的渲染，最終將三維背景圖像與被圖形工作站與個人計算機PCl摳取出來的數位相機DCl拍攝的被攝體生成合成照片，並保存照片與生成的三維背景圖像的源文件。
[0021]綜上所述，本發明的兩種不同種類的全息投影薄膜與計算機圖像合成技術的運作流程，可以徹底改善目前商業攝影棚的拍攝成品效果，並且可以在拍攝前預覽拍攝最終成品效果。同時不會造成資源浪費、節約日常開銷成本，提供一種全新的商業攝影棚拍攝方式。
【權利要求】
1.一種三維全息背景攝影系統，它包括以下設備: 視頻投射系統 視頻投射成像介質 一個快門 一臺無線發射器 一臺數位相機 一臺六軸運動傳感器 純色光線投射系統或純色光線反射系統 一臺圖形工作站或個人計算機。
2.根據權利要求1所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，所述的視頻投射系統包括一臺或多臺彩色液晶投影儀，或者其他的視頻影像投射設備。
3.根據權利要求1所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，所述的純色光線投射系統包括兩臺或多臺大功率電子閃光燈，可通過大功率電子閃光燈將純色光線投射至視頻投射成像介質，純色光線反射系統包括兩臺或多臺利用大功率電子閃光燈投射光線至純色攝影幕布反射光線。
4.根據權利要求1所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，所述的視頻投射成像介質包括背投影幕布、毛玻璃、全息投影薄膜等成像介質，經反覆試驗，全息投影薄膜的成像效果最好。
5.根據權利要求4所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，所述的全息投影薄膜分為透明與中灰不透明兩種全息投影薄膜，不同類型的全息投影薄膜需要不同的實施方式來完成整個攝影過程。
6.根據權利要求1所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，所述的快門分為鏡間快門或焦平面快門，包含無線接收模塊，當接收到無線發射器或個人計算機發送的信號後控制鏡間快門閉合與開啟快門。
7.根據權利要求1所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，所述的無線發射器安裝於照相機的熱靴接口上，內部包含六軸運動傳感模塊，作用於向個人計算機或圖形工作站發送拍攝參數、相機所在位置與觸發閃光燈的信號。
8.根據權利要求1所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，還可包括一臺用於顯示最終成品的顯示設備。
9.根據權利要求1所述的三維全息背景攝影系統，其特徵在於，包括一套收集以上設備信息、控制以上設備運作以及輸出實時渲染三維影像和最終合成成品的總控系統軟體平臺。
【文檔編號】H04N13/02GK104185013SQ201310200178
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月27日 優先權日:2013年5月27日
【發明者】崔翔 申請人:崔翔