【技术贴】致所有挚爱“子弹时间”特效的童鞋们
子弹时间”(Bullet time)也称为“时间冻结”(Time Freeze)、“时间切片”(Time slice)。
子弹时间拍摄系统 设备图
这种被称为“子弹时间”的高科技拍摄系统最早因好莱坞大片《黑客帝国》而成名。
自从《黑客帝国》上映后,“子弹时间”特技似乎成了它的一块招牌,影片中的尼奥躲避特工子弹的360度拍摄画面,令无数影迷记忆深刻。而且,该特技后来也是被模仿得最多的银幕特技之一,无数的广告和电影、电视中都对它进行了模仿。所谓“子弹时间”,是指用计算机辅助摄影技术模拟变速特效,例如强化慢镜头,时间静止等效果,它的特点是不但在时间上极端变化,而且在空间上也极端变化,在慢镜头的同时拍摄角度也围绕场景旋转。
后来这一技术被广泛应用于影视,广告,创意活动等领域。
数字技术给影视制作带来了革命性的变革照列机相阵, 特别是计算机技术、图形图像技术和数字视音频技术为大大拓展了影视视觉艺术创作的空间。
“子弹时间”拍摄系统是应用于影视制作中的一种特殊视觉效果, 它首先采用照相机阵列(往往采用传统的模拟单反相机构成) , 以被摄体为中心, 将照相机按一定的间隔排成一圈、一排或曲线排列, 通过计算机控制快门, 在同一瞬间(或等时间隔或不等时间隔)进行拍摄, 如图所示。
子弹时间拍摄系统 示意图
然后借助于图像图形技术把得到的不同角度的系列静止画面编辑在一起, 组成相联接的影像, 叠加三维虚拟场景, 创造出各种不同的特技效果和奇幻场景, 给观众以极大的视觉冲击。这些影像也可与现场的摄像机拍摄的影像进行特技合成。
本系统主要由照相机阵列模块和主控制模块构成, 其结构框图如上图所示。其中主控模块的功能主要有两个:
一是控制相机阵列实现各种不同的拍摄模式(如: 同时拍摄、顺序拍摄等) 并完成素材的自动采集。
二是考虑到整个系统的交互性、可视性和可操作性, 该模块可使用户通过界面操作完成拍摄和采集的全过程。
拍摄采集系统总体结构
主控模块的核心是一个嵌入式控制电路, 扩展并行输入输出接口, 输出端口用来连接照相机的快门电路; 输入端口用来输入拍摄模式选择控制信号及“ 有间隔拍摄” 时的间隔时间参数等。考虑到在某些特殊场合下, 启动拍摄是由外界触发的, 比如演员起跳时触动一个压力传感器, 使其发出拍摄信号, 因此本系统还利用若干输入端口接收传感器、红外等外界发出的拍摄触发信号。嵌入式控制电路采用串行口电平转换电路与工作站连接, 实现数据的双向通信。
“子弹时间” 系统拍摄现场的相机阵列
相机阵列除了固定在支架上的数十架相机外,还包括相机对焦系统。要将多台数码相机拍摄的图像连接成为一段清晰连续的视频, 要求各个相机拍摄的图片要相对相似, 主体对象要相对稳定在一定的位置上, 因此需要对多台相机精确定位。 定位包括两个内容: 对相机拍摄方位(俯仰角度和水平方位角度) 的标定和对拍摄视角(推拉调整) 的标定。另外, 为实现主控模块对相机快门的控制以及对素材的采集, 在相机阵列中还设计了快门控制单元和数据采集单元, 采集到的数据通过USB 接口传输至工作站。
图片中照相机阵列采用了某款数码相机。支架则设计成可移动式、且具有多个自由度,能根据不同的拍摄要求,任意组合相机阵列的水平和垂直的摆设曲线。支架同时为每台相机配有万向云台, 以满足对相机机位的不同要求。系统拍摄现场的相机阵列如图所示。
互动体验流程图
拍摄系统的控制, 即相机快门的触发采用了自动和手动两种控制触发方式, 以适应不同的特效拍摄需要。自动拍摄方式采用传感器触发, 设计了红外触发方式和电磁触发方式。无论是自动触发, 还是手动控制的拍摄方式都可实现以下七种拍摄模式, 即:
•同时拍摄
•间隔递减顺序拍摄
•等间隔顺序拍摄
•间隔递增倒序拍
•等间隔倒序拍摄
•间隔递减倒序拍摄
•间隔递增顺序拍摄
根据编导设计的影视特效分镜头脚本的具体要求, 选择相应的拍摄模式, 可以得到一组或几组静态图片序列的素材。在后期制作中,要实现“子弹时间” 的特效效果, 还需要利用相应软件平台对这些序列图片进行一定的处理与合成。
子弹时间互动体验 现场图
“子弹时间” 视频特效后期制作的一般工作流程主要包括四个步骤, 即预处理、精细矫正与运动参数分析、运动参数导入与调整、最终合成。
东方电视台 梦立方录制现场
现场舞台采用一个立方体,作为选手进行游戏的封闭式空间,只要游戏成功选手就可以获得相应奖金或者选择由节目组帮助其实现预定的梦想,所以节目得名“梦立方”,在这个立方体外围半球舞台可以看到,由弧线展开的密集相机阵,根据节目组方面的介绍,实际拍摄使用的相机为90台单反相机,同时在弧线布阵的两端,各部署一台高速摄影机,组成了一套完美的“子弹时间”拍摄系统系统。
在节目录制中,两种设备将分别承担不同的任务,立方体后侧,拉出一条长度为26.9m的圆弧架,从水平方向几乎包围立方体大部,在圆弧架上等距标示92个点(中间90个点用于安装相机,头尾两端的2个点用来安装高速摄像机)。实装91台单反相机(90台组成拍摄系统,1台作为备用),拍摄时,系统将触发其中90台相机去捕捉立方体中选手的行动。
子弹时间拍摄系统(一)
子弹时间拍摄系统(二)
通过现场观摩,发现这套系统的部署方式是相当高端复杂的,平均每台相机至少需要三条线缆进行连接,电源线、USB数据线以及一条专用的通过中控系统触发快门的线缆。在这种环境和要求下,电源线通过非常严格的方式进行逐层连接汇总,最大可能避免了因为线缆混乱而产生的供电故障。 对于图像的处理上,由于其采集的信息量是非常大的,且需要在很短的时间内完成,任何一台微机都无法独立承担,所以采用的拓扑方式大致是,若干台相机的数据线连接到一个控制器上,然后通过控制器连接到一台电脑主机上,然后这些主机会共同处理整套系统采集下来的图像信息。
子弹时间控制台
我们可以看到,这些线缆有着严格的保护措施,且全部明确编号,与平时使用在相机拍摄时所用的快门区线别比较大,相机调试全采用全手动方式。 相机部分分为两种采集方式,定格方式是所有相机在一瞬间同时触发,采集90张能够覆盖立方体的全景图片,另一种是在1S内,所有相机依次顺序触发,后种方式在英国梦立方的案例中更为普遍的使用,能够营造出类似于电脑游戏中的动态CG效果,在同一水平线上分毫不差的旋转360度,同时画面中的人保持着自然运动,这是通过普通摄像机架设轨道也很难达到的视觉效果。
子弹时间拍摄系统 排线
在相机群两侧各有一台的高速摄影机,这两台高速摄影机,最终呈现的效果可以以很低的速度,流畅的呈现一个瞬间发生的动作,类似于黑客帝国等科幻电影中的细节放大镜头。高速每个游戏只能拍摄六次,结束后,导演会马上剪辑自己所需要的素材并迅速上传到服务器。
导演区附近的几台相机和一台高速摄像机,在每次录制前,摄像师都将根据要求事先调整好光圈和白平衡,导演也会根据节目设计的高速机位进行事先预演,并根据不同的游戏调整计算机软件的帧率,这样才能确保观众能够看到正常效果的电视画面。
整个录制过程,环环相扣不容有失,令人兴奋不已,在画面的一静一动中给大家全新的视觉体验,当节目播出时,相信观众定能感受到其中的奥妙所在。
子弹时间——梅赛德斯·奔驰拍摄现场
子弹时间+光影涂鸦
子弹时间——特效拍摄现场图
子弹时间拍摄系统 设备图
这种被称为“子弹时间”的高科技拍摄系统最早因好莱坞大片《黑客帝国》而成名。
自从《黑客帝国》上映后,“子弹时间”特技似乎成了它的一块招牌,影片中的尼奥躲避特工子弹的360度拍摄画面,令无数影迷记忆深刻。而且,该特技后来也是被模仿得最多的银幕特技之一,无数的广告和电影、电视中都对它进行了模仿。所谓“子弹时间”,是指用计算机辅助摄影技术模拟变速特效,例如强化慢镜头,时间静止等效果,它的特点是不但在时间上极端变化,而且在空间上也极端变化,在慢镜头的同时拍摄角度也围绕场景旋转。
后来这一技术被广泛应用于影视,广告,创意活动等领域。
数字技术给影视制作带来了革命性的变革照列机相阵, 特别是计算机技术、图形图像技术和数字视音频技术为大大拓展了影视视觉艺术创作的空间。
“子弹时间”拍摄系统是应用于影视制作中的一种特殊视觉效果, 它首先采用照相机阵列(往往采用传统的模拟单反相机构成) , 以被摄体为中心, 将照相机按一定的间隔排成一圈、一排或曲线排列, 通过计算机控制快门, 在同一瞬间(或等时间隔或不等时间隔)进行拍摄, 如图所示。
子弹时间拍摄系统 示意图
然后借助于图像图形技术把得到的不同角度的系列静止画面编辑在一起, 组成相联接的影像, 叠加三维虚拟场景, 创造出各种不同的特技效果和奇幻场景, 给观众以极大的视觉冲击。这些影像也可与现场的摄像机拍摄的影像进行特技合成。
本系统主要由照相机阵列模块和主控制模块构成, 其结构框图如上图所示。其中主控模块的功能主要有两个:
一是控制相机阵列实现各种不同的拍摄模式(如: 同时拍摄、顺序拍摄等) 并完成素材的自动采集。
二是考虑到整个系统的交互性、可视性和可操作性, 该模块可使用户通过界面操作完成拍摄和采集的全过程。
拍摄采集系统总体结构
主控模块的核心是一个嵌入式控制电路, 扩展并行输入输出接口, 输出端口用来连接照相机的快门电路; 输入端口用来输入拍摄模式选择控制信号及“ 有间隔拍摄” 时的间隔时间参数等。考虑到在某些特殊场合下, 启动拍摄是由外界触发的, 比如演员起跳时触动一个压力传感器, 使其发出拍摄信号, 因此本系统还利用若干输入端口接收传感器、红外等外界发出的拍摄触发信号。嵌入式控制电路采用串行口电平转换电路与工作站连接, 实现数据的双向通信。
“子弹时间” 系统拍摄现场的相机阵列
相机阵列除了固定在支架上的数十架相机外,还包括相机对焦系统。要将多台数码相机拍摄的图像连接成为一段清晰连续的视频, 要求各个相机拍摄的图片要相对相似, 主体对象要相对稳定在一定的位置上, 因此需要对多台相机精确定位。 定位包括两个内容: 对相机拍摄方位(俯仰角度和水平方位角度) 的标定和对拍摄视角(推拉调整) 的标定。另外, 为实现主控模块对相机快门的控制以及对素材的采集, 在相机阵列中还设计了快门控制单元和数据采集单元, 采集到的数据通过USB 接口传输至工作站。
图片中照相机阵列采用了某款数码相机。支架则设计成可移动式、且具有多个自由度,能根据不同的拍摄要求,任意组合相机阵列的水平和垂直的摆设曲线。支架同时为每台相机配有万向云台, 以满足对相机机位的不同要求。系统拍摄现场的相机阵列如图所示。
互动体验流程图
拍摄系统的控制, 即相机快门的触发采用了自动和手动两种控制触发方式, 以适应不同的特效拍摄需要。自动拍摄方式采用传感器触发, 设计了红外触发方式和电磁触发方式。无论是自动触发, 还是手动控制的拍摄方式都可实现以下七种拍摄模式, 即:
•同时拍摄
•间隔递减顺序拍摄
•等间隔顺序拍摄
•间隔递增倒序拍
•等间隔倒序拍摄
•间隔递减倒序拍摄
•间隔递增顺序拍摄
根据编导设计的影视特效分镜头脚本的具体要求, 选择相应的拍摄模式, 可以得到一组或几组静态图片序列的素材。在后期制作中,要实现“子弹时间” 的特效效果, 还需要利用相应软件平台对这些序列图片进行一定的处理与合成。
子弹时间互动体验 现场图
“子弹时间” 视频特效后期制作的一般工作流程主要包括四个步骤, 即预处理、精细矫正与运动参数分析、运动参数导入与调整、最终合成。
东方电视台 梦立方录制现场
现场舞台采用一个立方体,作为选手进行游戏的封闭式空间,只要游戏成功选手就可以获得相应奖金或者选择由节目组帮助其实现预定的梦想,所以节目得名“梦立方”,在这个立方体外围半球舞台可以看到,由弧线展开的密集相机阵,根据节目组方面的介绍,实际拍摄使用的相机为90台单反相机,同时在弧线布阵的两端,各部署一台高速摄影机,组成了一套完美的“子弹时间”拍摄系统系统。
在节目录制中,两种设备将分别承担不同的任务,立方体后侧,拉出一条长度为26.9m的圆弧架,从水平方向几乎包围立方体大部,在圆弧架上等距标示92个点(中间90个点用于安装相机,头尾两端的2个点用来安装高速摄像机)。实装91台单反相机(90台组成拍摄系统,1台作为备用),拍摄时,系统将触发其中90台相机去捕捉立方体中选手的行动。
子弹时间拍摄系统(一)
子弹时间拍摄系统(二)
通过现场观摩,发现这套系统的部署方式是相当高端复杂的,平均每台相机至少需要三条线缆进行连接,电源线、USB数据线以及一条专用的通过中控系统触发快门的线缆。在这种环境和要求下,电源线通过非常严格的方式进行逐层连接汇总,最大可能避免了因为线缆混乱而产生的供电故障。 对于图像的处理上,由于其采集的信息量是非常大的,且需要在很短的时间内完成,任何一台微机都无法独立承担,所以采用的拓扑方式大致是,若干台相机的数据线连接到一个控制器上,然后通过控制器连接到一台电脑主机上,然后这些主机会共同处理整套系统采集下来的图像信息。
子弹时间控制台
我们可以看到,这些线缆有着严格的保护措施,且全部明确编号,与平时使用在相机拍摄时所用的快门区线别比较大,相机调试全采用全手动方式。 相机部分分为两种采集方式,定格方式是所有相机在一瞬间同时触发,采集90张能够覆盖立方体的全景图片,另一种是在1S内,所有相机依次顺序触发,后种方式在英国梦立方的案例中更为普遍的使用,能够营造出类似于电脑游戏中的动态CG效果,在同一水平线上分毫不差的旋转360度,同时画面中的人保持着自然运动,这是通过普通摄像机架设轨道也很难达到的视觉效果。
子弹时间拍摄系统 排线
在相机群两侧各有一台的高速摄影机,这两台高速摄影机,最终呈现的效果可以以很低的速度,流畅的呈现一个瞬间发生的动作,类似于黑客帝国等科幻电影中的细节放大镜头。高速每个游戏只能拍摄六次,结束后,导演会马上剪辑自己所需要的素材并迅速上传到服务器。
导演区附近的几台相机和一台高速摄像机,在每次录制前,摄像师都将根据要求事先调整好光圈和白平衡,导演也会根据节目设计的高速机位进行事先预演,并根据不同的游戏调整计算机软件的帧率,这样才能确保观众能够看到正常效果的电视画面。
整个录制过程,环环相扣不容有失,令人兴奋不已,在画面的一静一动中给大家全新的视觉体验,当节目播出时,相信观众定能感受到其中的奥妙所在。
子弹时间——梅赛德斯·奔驰拍摄现场
子弹时间+光影涂鸦
子弹时间——特效拍摄现场图
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