我们的虚拟制作系列分享已经进行了四期，分别介绍了跟踪、照明、Simulcam和摄影机特效四种虚拟制作技术。今天，小迪将为大家带来虚拟制作系列的第五期——扫描篇，以扫描伦敦Ritzy大楼为例，来看看在虚拟制作中如何利用扫描技术构建逼真的拍摄场景。

两种扫描技术

Ritzy大楼的扫描使用了两种技术——LIDAR（激光雷达）和Photogrammetry（摄影测量）。

其中LIDAR技术已经产生和应用很长时间了，它通过发射和旋转激光光束来探测目标，并通过记录反射回来的光束来形成点云和获取数据，这可以提供一个非常精确的3D模型。

Photogrammetry技术主要用于填补模型中的孔洞并为模型提供精美的纹理。这项技术主要使用的设备是相机，当然了，我们更倾向于使用带有多个摄像头的装备，以便我们每次可以获得更多的数据。要实际捕获摄影测量图像，你只要绕着要扫描的物体小步移动并大量拍摄图像就可以了。

为什么要扫描 Ritzy 以及完成扫描需要多长时间？

Dimension的首席实时场景搭建师Craig Stiff参与了该项目的扫描工作，他在接受采访时表示：

“虚拟制作的一个巨大优势是能够立即“前往”任何拍摄地点并完全控制其环境条件。挑战之一是如何使数字场景看起来足够逼真，拥有和现实生活一样的细节。通常来说，这需要强大的搭建团队来搭建精细的道具和场景。而这次我们决定使用3D扫描和摄影测量技术为一个场地创建数字资产，看看是否可以克服这一挑战。

我们选择扫描伦敦的Ritzy大楼，以便我们可以随时随地在各种不同的照明条件下使用它。这个场地位于一条繁忙的街道上，要确保在这里拍摄是一项艰巨且成本高昂的任务。例如，商家将不得不停止营业，这涉及到赔偿问题；部分街道将不得不封闭，这需要冗长的准备和协调工作；整个拍摄团队的工作人员都必须前往取景地进行实地拍摄；来自繁忙的伦敦街道的噪音也存在着潜在的公众干扰的可能性，而这又是拍摄时无法控制的。

为了避免这些问题，我们决定为它创建用于LED屏的数字虚拟资产。这使得我们能够完全控制环境，并能够创造导演想要的任何氛围。同时该技术还允许我们重复拍摄一天中的任何时间的场景，只要我们需要，就不会有不必要的声音或干扰。

我们本可以沿着使用参考图像手动重建场景的传统路线走下去，但这是一个漫长而复杂的技术过程。所以，这次我们利用3D扫描和摄影测量来捕捉场景。

扫描过程涉及到一个三人小队，他们携带一台数码单反相机、一台激光雷达扫描仪和一套摄影测量设备（工作人员配备三个或更多相机）前往该地点。 只用了一个小时就彻底扫描了该地点的外部和周围的街道。

然后，我和另外两位搭建师只花了几周的时间就把这些数据变成了一个照片般逼真的数字版本的场景，这个场景被点亮并准备直接投放在LED屏幕上。”

使扫描结果看起来逼真涉及到的过程都有哪些呢？

Craig Stiff根据自己的扫描经验，对这一问题给出了解答:

“我们使用激光雷达扫描仪来捕捉建筑物的外形。使用激光准确地找到扫描仪与建筑表面的距离，从而提供非常精细的模型。然而，单独的激光雷达扫描仪并不能提供颜色或纹理信息，而且建筑外表通常具有扫描仪无法识别的孔洞。

这就是摄影测量的用武之地了。摄影测量是一种拍摄大量照片，并使用特殊软件来匹配照片中的点来构建3D模型的方法。这两种技术的结合，为我们提供了非常高质量的模型和纹理。

值得注意的是，在我们去扫描Ritzy大楼的那天早上，我们很幸运地遇到了好天气。 一次成功的扫描需要非常柔和的照明，不能有硬阴影或高光。明亮的灰色阴天是最好的照明，而我们那天早上恰好遇到了这样的好天气。如果那是一个阳光明媚的日子，我们将不得不花费大量时间和经历来消除硬阴影，以便我们以后可以按照想要的方式在虚幻引擎中重新使用这个场景。”

与仅在实地拍摄或使用建筑物的标准3D模型相比，扫描对最终图像的质量和真实性有什么影响呢？

对于这一问题，Craig Stiff也有自己的看法，他说：

“没有什么比能够在真实场景中进行实际拍摄更好的了。然而，由于之前提到的种种困难，甚至是无法进行租借或根本不存在的拍摄场景，3D扫描可以帮助实现摄影机内逼真的场景。

在外景拍摄时，还有一些其他的因素会使拍摄变得更加困难，例如玻璃。而在数字场景中，我们无需担心反射的问题。Ritzy大楼有个玻璃的前门，在最终镜头中，我们可以从中看到工作人员的倒影、灯光和街上的车流。

3D 扫描场景的主要好处是可以免费获得所有复杂的细节、模型、纹理和位置布局。大自然有使事物老化的能力，随着时间的推移，每块石头看起来都不完全相同。也就是说，如果要搭建一座虚拟的古老城堡，那么城堡上的每一块石头都应该看起来不一样。传统方式处理的数字资产需要极大的工作量才能使老化看起来自然逼真，即使如此，你也经常会看到重复的图案。

在Ritzy大楼，有各种各样的生活痕迹，地上有斑块的涂鸦、树叶和烟头，还有建筑物表面的老化，擦伤、划痕和污垢，裂缝之间生长着杂草，还有建筑物上精致的雕塑和装饰。在传统制作中，所有这些细节都需要道具和场景搭建师花费大量时间和精力，才能对传统建模进行重新创作。而通过扫描，你可以快速且免费获得所有自然、真实的老化和生活痕迹。所以说这是扫描的一个真正的大红利。

另外，如果许多搭建师正在分别处理同一个场景的不同部分，那么材料和照明的协调统一就会成为一个棘手的问题。通过3D扫描，所有搭建师都在使用一致的数据，这意味着资产在场景中看起来都是正确的，而无需将设计师的精力花费在场景的协调设置等问题上。

数字场景和道具的另一个好处是，当你使用完它们后，你不必销毁它们或花费人力、物力对它们进行存储。整条城市街道或整座山都可以装在你口袋里的一个小小的硬盘中，在任何照明条件下都可以在需要时再次用于重拍或拍摄其他项目。”

结语

毋庸置疑，扫描在虚拟制作中发挥着尤为重要的作用。它可以使你不必到实地就可以进行拍摄，这对拍摄繁华的取景地而言尤其方便。扫描还为你提供了一个真实、准确、详细且自然的逼真场景。同时，扫描、处理后的数字资产在虚幻引擎中拥有足够的灵活性，能够重拍已完成项目中缺失和不合适的剧情和进行重复利用。

迪生数字不断探索虚拟制作技术，护航你的艺术创作，为你带来更灵活的创作空间和表现手法。关注迪生，了解更多虚拟制片动态和服务。