立体距离我们有多远|星星距离我们有多远

　　阿凡达仅在北美地区票房就达七亿美元，立体加IMAX的效果功不可没，与此同时，几家广电行业领军厂商也纷纷推出从摄像机这样的前端设备到立体电视机这样的终端设备，仿佛目前各种视频的立体化指日可待，那么究竟立体离我们有多远?
　　
　　我们将结合一次试验性质的立体短片的制作过程，讨论一下目前立体节目制作在拍摄、制作和播出各环节中的各种问题。
　　在北京电影学院动画楼的一间仓库里，尽管头顶上高悬的两盏Kino Flo明亮耀眼，但狭窄的走廊里只能勉强看清脚下的路，一不小心就有可能从旁边的货架上刮下一个满是灰尘的电子元件或机械零件，一台台崭新的Mac Pro叠在一起，其中一台接好了显示器和鼠标键盘，通过BootCamp安装的windows Xp运行着一个立体实时采集与回放程序。
　　这个程序就是整个立体视频制作的关键，它能同时控制两块高清采集卡，通过HDMI或者HD-SDI接口同时输出两路信号，这两路信号分别对应着人的左右双眼，使用两台偏振方向不同的投影仪将这两路信号重合投放到一块屏幕上，观看者佩戴偏振方向不同的偏光镜就能看到立体的视频效果。李立鹏是这个程序的研发和设计者，他正在为马上要进行的一次试拍做器材准备。
　　在解释为什么这个自行开发的程序是整个节目制作的关键之前，我们需要先从整体上说说立体这回事儿。
　　阿凡达的制作特点中实拍只是原始素材的采集，整个架构方式是靠动作捕捉系统获得三维运动的轨迹路径，再结合实拍的立体抠像合成，在拍摄现场做实拍的现场双路立体叠加，实时对位，实时监看，实时调整。3D建模，实拍，现场实时立体监看都是缺一不可的。
　　什么样的影片最容易也最适合做成立体?动画片，而且是由3D建模软件、动画软件制作的“纯”动画片。也许有人会有疑问，效果出众、动作生动的3D动画片的制作本身已经不容易了，每年院线上受人追捧的影片无外乎那几个美国电影公司的作品，再做成立体电影岂不难上加难?的确没错，优秀动画片的成本并不比拍摄一部真人出演的大片低，不过对其实现立体化却要比真拍容易。我们知道3D动画片的场景、角色、运动都是通过相关的软件在虚拟的三维空间里制作，当所有虚拟物体的相关参数设定好之后，最后设定好“虚拟摄像机”对场景进行渲染。
　　理解了这个概念就能明白为什么动画片更加容易立体化了，我们只需要根据人眼的立体原理，调整“虚拟摄像机”的参数，分别对应人的左右双眼对同一场景渲染两次就能得到左右双眼对应的视频。因此3D动画片的立体化简单来说就是两次渲染，这比用两台真的摄影机去拍摄一个真实的场景要容易地多。这也是开始我们说“纯”动画的原因，假如我们制作的3D场景并非用于动画片，而是一部真人出演的电影中的一个虚拟场景，用于后期抠像合成，那么这场戏才叫真正的难上加难，除了虚拟场景的立体化，其他都是一系列让人头大的问题。那么让我们来对这些问题一一分析。首先让我们先回到电影学院的仓库，看看李立鹏在拍摄前的准备工作都有哪些。
　　出发前测试器材这是所有剧组都会做的事情，其实这些器材在送到之前，所有指标都已经仔细测试过，在性能上不会有任何问题。除了整套系统的兼容性测试外，李立鹏所做的最为重要的是通过实验，测试新设备的“成像立体感”。所谓成像立体感，并不是一个严格的定义，它是指一对摄影机或摄像机使用不同焦距的镜头在拍摄不同距离的物体时呈现给观看者的不同的感受。
　　这个概念之所以不严格是因为其相关的研究目前依然太少，因为最终的效果好坏要完全由人的感觉决定，因此现有的纯理论依据至少需要在一定程度上进行修正才能在实际中使用。有哪些因素决定着人的立体视觉感受呢?我们知道人眼大致相当于35毫米系统的50毫米定焦镜头，其瞳距，或者称主光轴之间的距离大约为7厘米。作为双眼长在同一平面上动物，人可以通过双眼的视差感知距离，人的这一感受力除了来自双眼主光轴位置的不同外，更重要的是人的眼部肌肉在控制眼球晶状体聚焦于有限距离内的物体时，还会控制双眼主光轴交汇于该物体。也就是说当我们看着某物的时候，左右双眼的对焦点也同时落在了该物体的同一位置上，显然这个过程非常复杂，而摄像机对焦仅仅是动动镜组而已。这也是灵长类动物以及其他双眼长在同一平面上的动物的视觉特性，大部分猎食动物都具有这一特性，因为捕杀动物需要准确的距离参数。常识告诉我们，人的裸眼可以轻易地测出近距离物体离自己有多远，但是随着距离的增加，两眼的视差也越来越小，当人眼聚焦到无限远时，双眼的主光轴基本也可以认为是平行了。有句话叫“望山跑死马”，说的就是当我们看着离我们很远的物体时，立体视觉已经消失了，人眼只能通过透视原理估计远近，在不知道物体大小的时候，距离的感觉通常是错误的。
　　以上关于人眼的理论都是经典理论，证据确凿没有问题，但拍电影要用摄影机或摄像机，这问题就复杂了，因为人眼首先是定焦镜头，其次主光轴距离也是不变的。而电影的拍摄会用到不同焦段的镜头。镜头的焦距，随距离增加差减小导致立体视觉消失时的对焦距离，两镜头光心间的距离，这三个参数对最终的“成像立体感”都有影响，而且三者之间还相互关联。关于感觉的研究惟一的途径就是基于统计学原理通过大量试验寻找规律，虽然立体电影早在上世纪初就有人做过大量尝试，但在胶片时代进行这样的实验成本是巨大的，在没有明显的商业或其他利益的驱动下，这方面研究并没有多少成果。
　　立体电影模仿人类的正常视觉的原理是，用两台摄影机，用相同焦距的两个镜头如人眼般同时进行拍摄。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机各自拍摄的两组画面内容同步放映，使这对略有视差的两幅图像重叠投影在一块特殊银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的两幅重叠图像，要想看到立体电影，就要让左眼只能看到左摄影机拍摄后放映出来的画面，右眼只能看到右机放映出的画面，这样就会在大脑中产生立体感。立体眼镜就是起到分离左右眼内容的作用，这就是立体电影的拍摄与观看原理。
　　以上是基本原理，让我们再看下实际情况。举例来说，假如拍摄一个室内场景，用来交代故事里的环境，假如使用35毫米成像元件，并用5。毫米镜头拍摄，那么模拟人眼的结构，让两只镜头的光心相距7厘米左右是没有问题的。但是如果使用85毫米镜头拍摄一组面部特写，那两支镜头光心相聚多远拍摄的影像才能最符合人的视觉心理，可以说目前完全没有定论，只能说存在着各种各样的假说。在网上可以轻易地找到所谓的立体摄影机拍摄计算器，但是仔细研究就会发现，同样的数据两个不同计算器的结果很有可能不一致。
　　因此就目前的情况想让立体效果 最大程度上满足观影要求，只能在拍摄前根据剧本里不同的景别，多做些临时性的实验了。
　　以前之所以立体视觉感受实验难以进行的关键在于，在现场拍摄时很难判断所拍摄的素材是否有价值，即使般的视频拍摄也可能会因为各种原因重拍多次，而用两台机器同时拍摄引进的不确定因素就让事情更复杂了。以前的胶片时代，你甚至要到胶片冲出来之后才能知道结果。
　　最新的视频技术，让这一情况有所改观。对于具有SDI输出接口、Oenlock输入接口的摄像机，李立鹏在实验时使用了JVC最新发布的立体监视器，这款监视器采用了先进的圆偏振技术，左旋圆偏振像素和右旋圆偏振像素逐行交错排列，观看者佩戴偏振镜后就能让左右双眼看到不同的影像。这台监视器的使用在一定程度上降低了现场素材回放的难度，可以做到检查素材立体效果是否正确的要求。
　　不过对于没有帧同步输入的设备，比如5D Mark Ⅱ，现场回放就没办法使用JVC的立体监视器了。首先要说明的是，对于大部分立体拍摄，帧同步并不是必须的。虽然初始记录时刻不同，但是在运动速度不快的前提下，两边的图像不会有人眼能够明显觉察的时间差异。这类设备的视频回放李立鹏是通过自己的设备解决的，通过使用两块非编卡同步采集来自两台5D Mark Ⅱ HDMI接口的信号，这些信号经过帧存后，会进一步传输到两台成90度放置的经过改装的显示器上，这两台显示器发出的光线的极化方向相互垂直，中间有一块半透半反光学玻璃，同样带上左右眼偏振方向不同的偏光镜后，就能在这块半透半反光学玻璃上看到立体效果。
　　李立鹏在这方面的研究工作实际上是给立体视频前期拍摄提出了一套低成本的现场回放／监看解决方案。在这里我们需要注意的，传统的电影工作流程以及工种分配对于立体电影的拍摄可能就变得不那么合适了。如果还按照导演主要负责演员表演，DOP负责摄影相关的质量控制，我们可能会经常遇到这种局面，演员的表演相当到位，灯光、摄影也发挥了应有的水平，可惜两台拍摄设备的视频根本没法合成立体影像，或者说拍摄的立体效果并不符合我们的常识，那么所有人的努力都将前功尽弃。成熟的立体视频的拍摄过程中必须有专门的技术人员负责计算特定场景中立体效果所需要的拍摄参数，并在实拍前和导演以及DOP确认最终的立体效果。其实和拍摄传统电影一样，我们并非一直使用50毫米标头从头拍到尾，完全模拟人眼视觉，而是会使用其他焦段的镜头营造视觉效果上的夸张，拍立体电影也是如此，既然是电影，视觉上就要有艺术效果，我们不能仅仅停留在有立体感，而要想到为了达到一个目的需要营造什么样的立体感。而现在很多立体电影在拍摄时连正确的基本参数设置都没有掌握好，只能说是让观众有了新鲜的视觉感受，远没有达到让“立体”这个新的工具为影片的整体视觉效果服务这一目的。
　　我们还曾经遇到过一些想准备涉足立体电影创作的人，问能不能设计套自动调节的设备，实际上这就跟问电影摄影机是不是能有自动曝光和自动对焦一样，立体效果控制和景深控制、曝光控制一样，都是需要摄影指导根据影片的视觉要求去调整的。
　　立体视频成本高昂的另一个原因还在于两台摄影机或摄像机的安装问题，让两台沉重的摄影机或摄像机稳定的工作是立体拍摄的关键，并且要尽可能的让他们在遇到相同的震动或者在使用车拍架、斯坦尼康稳定器时具有相同的反应。德国P+S出品的立体拍摄架在电影拍摄领域广为应用，刚性优良并且提供了全面的摄影机角度调节，其独到的垂直布局解决了摄影机受自身尺寸限制无法贴近的问题。但是其价格高昂，即使是电影级制作也并非所有团队能够接受。但是随着高清单反相机的出现，让低成本的立体视频在商用领域的普及成为了可能。
　　李立鹏自行设计的拍摄架是为佳能5D Mark Ⅱ照相机或尺寸类似的摄像机设计的，原理和结构与P+S的产品类似，但是体积要小很多，而且由于配合5D Mark Ⅱ使用，因此整套设备的重量还可以接受，掌机无需特殊训练就可以肩扛使用。
　　李立鹏自行设计的拍摄架可以为佳能5D MarkⅡ照相机或所有小高清摄影机尺寸类似的摄像机设计的，原理和结构与P+S的产品类似，但是体积要小很多，而且由于配合5D MarkⅡ，EX1，EX3等机型使用，因此整套设备的重量在十公斤左右，掌机无需特殊训练就可以肩扛使用。而P+S等的产品加上两台摄影机后需要两个人来台，对于车拍等特技拍摄更是烦琐。
　　李立鹏在这部实验短片中安排了大量的车拍镜头，目的是为了检验现有的车拍稳定装置是否能够满足立体视频的拍摄需要，最终的结果还是令人满意的，设备的轻量化是成功的关键。此外由于设备体积的减小也使得车内拍摄变得灵活很多，用不着拆副驾驶座椅。
　　立体视频的后期流程要复杂的多，同样是实时监看的问题，因为目前广电行业还没有一套成熟的立体上屏监看解决方案，而且对于后期特效的制作更是如此，立体效果的字幕制作上并不成问题，现有的3D制作软件就可以实现，但没有任何简单的途径能够让制作人员实时看到效果。对于这次拍摄，李立鹏依然使用了自制的监看系统用于检查后期效果――将由3D软件生成的两路视频通过自制的软件合成之后，再输出到两台垂直放置的监视器或高清投影仪上。这种做法确实是现有条件下的一种方法，不过3D软件生成的原始动画格式往往采用无压缩的帧序列或AVI。拷贝与合成都是极为熬人的过程。
　　在现有的条件下，有几种方式可以作为尝试的方向。
　　首先，利用JVC立体监视器的工作原理先制作代理文件。，JVC的立体解决方案实际上采用了非常巧妙地办法，简单来说，在立体显示模式下它能把现有的标准的HDM协议传输的一帧画面的右边一半像素全部显示到一种螺旋方向的像素上，左边一半像素显示到另一种螺旋方向的像素上，之前我们说过这款监视器上两种不同螺旋方向的像素逐行排列，这时左右两边的像素就会交错显示在监视器上。这也就是说，我们可以在非编软件里将对应左右双眼的两条视频经过仔细时间对位之后左右压扁输出成一条视频，这时只要用一块具有HDMI输出的非编卡就能把这条左右压扁的视频在JVC立体监视器上显示成立体影像。因此这条视频便可以作为代理，完成剪辑之后再套用于那两路单独的视频。
　　对于复杂的后期特技的上屏监看，实际上要解决的也是两路视频信号同步输出的问题。Grass valley(草谷)公司的一款高清硬盘录相机也许能够成为解决问题的关键，这款叫做T2的产品具有两路SD输出以及一路SD输入，每路输入／输出还对应一个DVI接口。两路SDI输出实际上为广电应用中的延时播出设计的，不过通过电子节目表同样可以实现两路视频的同时播出。我们可以将特效软件生成的对应双眼的两路视频通过Edius非编软件生成T2能够播放的Canopus HQ编码格式，在拷贝到T2的硬盘中，在通过两路SD喻出到两台投影仪实现监看。此外，T2录像机Canopus HQ是一种在广播电视行业被广泛认可的高质量编码方式，能够完美还原原码画面质量，这种编码的视频不但能够用于后期制作的监看，而且完全能够用于最终作品的播出。
　　尽管立体动画片已经极为普遍，尽管各个厂商都号称自己的立体EFP解决方案已经非常成熟，但是现在这个阶段我们还应当清楚的认识到，即便是再现立体视觉效果的基本理论尚未通过大量的实验趋于完善，而且除了大制作电影外的复杂节目制作根本就没有实现流程化，各个专业剪辑平台都没有原生的立体视频解决方案，而现实终端在实现立体的基本原理上还千差万别，就目前的形式来看要想在这个群雄并起的时候推出一个让大家都觉得可行的同一标准，可比蓝光标准的确立难上万倍。各个厂商忙不迭地推出五花八门的立体终端设备，更多的是作为一种技术实力的展示，此外在立体电脑／电视游戏的应用可能会更加实际。从另一方面来看，利用现有的设备，实现成本能够接受的立体节目制作用于商业应用并非空中楼阁，李立鹏的试验段品的成功很好的证明了这一点。立体视频对于我们并非遥不可及，也并非之日可待，随着立体拍摄设备走下电影制作的神坛，我们有理由相信重建立体视觉的理论会越来越完善，节目制作流程中的软硬件设备也会越来越丰富。本文仅仅揭示了立体视频节目制作冰山的一角，我们依然会继续关注这个新兴的领域，并在以后更加详细的介绍各种相关的技术以及解决方案。