基于高品质的敦煌文物数字化素材8k球幕节目制作技术

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1、基于高品质的敦煌文物数字化素材8K球幕节目制作技术　　摘要随着信息化时代的快速发展，数字技术在文化遗产保护上所起的作用越来越大。将文化遗产数字化的价值，很大程度上取决于它数字化的精细程度。采用8K影像技术来数字化敦煌莫高窟的壁画，清晰度可达6000多万像素，尽可能完整地对文物的真实效果进行保存和还原，在视觉传达效果上得到显著的提升。通过制作超高清8k动态画面来展示文化遗产，在国内自主知识产权的球幕系统上完成文物遗产的影像数字化永久保存和无损再现。　　关键词数字化保存；敦煌文物；再现；8K；球幕　　中图分类号G2

2、文献标识码A文章编号1674-6708（2016）172-0087-04　　1球幕系统开发与集成技术服务现状　　1.1球幕影院的发展历史　　“球幕影院”又称“穹幕影院”8，最早的雏形出现在1939年在纽约举办的世界博览会。上，有人用5台放映机组成的画面投射到半球形的荧幕上，当时看到这种电影的人们赞叹不已。第二次世界大战中很多国家将这种技术应用到飞行的模拟训练之中（虚拟仿真），直到20世纪70年代才发展成为真正的全穹形。现代球幕影院大多采用多通道投影曲面拼接技术，投影的多通道方式，使得整个画面的分辨率有了质的飞跃

3、，整个环境犹如苍穹，将观众包围于其中，并伴有环绕立体声效果，沉浸感极强，被誉为不需要3D效果的3D节目。　　进入21世纪后，随着计算机技术和显示技术的发展，球幕影院已经由胶片放映机过渡为计算机服务器，由播放胶片发展到4K/8K清晰度的数字电影，从简单鱼眼镜头的变形播放转变为多通道投影机的拼接融合、半球全屏播放，成为异形影院展示模式中最重要的组成部分。　　1.28K球幕影院特点　　球幕和普通电影的最大区别在于幕的形状和投影方式。球幕是个反扣的半球体，一般由多台投影仪共同投影到这个半球体的内部，并拼接融合后，完成整

4、幅画面的播放。球幕的投射面积和投影机的个数决定了球幕影片的分辨率，而此次项目中最终的分辨率定为8192×8192。　　如此之高的分辨率的影片，如何保证影片展示的每个细节都是清晰的，这就决定了我们在拍摄过程中对拍摄精度有着很高的要求，但是这种精度并非越高越好，而是有区别的将重点展示内容和一般内容区别对待。这样既保证影片的精度要求，也减少很多无谓的工作量，提高了工作效率。　　1.3本次工作要解决技术难点　　1）针对高效三维渲染8K球幕鱼眼影像的开发工作。开发基于三维渲染所需要的模拟生成鱼眼影像的球幕渲染摄像机。同时

5、为解决8192×8192影像分辨率超大，渲染速度过慢等因素造成的渲染效率低下的问题，研究基于三维渲染器的分块渲染算法与实现途径，并开发相应的插件。　　2）在三维制作中逐一体现壁画、彩塑及洞窟的历史背景和文化艺术背景，形成一套新的球幕影视语言表达方式。8　　研究壁画的场景建筑物模型建模技术，依据壁画内容，完成壁画背景与建筑物的三维近似建模工作。研究壁画中角色的抠像提取方式，并结合历史事实和实际人物，进行近似的壁画人物三维建模。研究壁画中角色运动规律的提取方式，建立符合历史事实且能体现壁画中角色动作运动规律的，角色

6、动画调节方式。　　3）研究鱼眼影像在球幕中的影视表达语言，突破传统的平面电影语言表达方式，建立符合球幕展示的影视语言体系。　　2技术实施　　2.1研究方案　　CG制作行业发展至今，很多的问题已经解决，球幕的节目制作同样属于CG制作行业的分支。球幕节目制作不同于普通节目制作的地方在于：需要解决如何快速渲染出符合球幕播放变形要求的鱼眼画面。　　首先迫切需要研究和探索的内容是，因为鱼眼画面不同普通画面，即球幕电影的影视鱼眼显示形式和平面电影的显示形式完全不同，球幕电影既要让观众有较强的沉浸感，又不能像鱼眼镜头一样在边

7、缘产生如此大的变形，以致影响观看效果。　　其次，在渲染问题上，国外很多球幕制作公司在制作球幕电影过程中都选择利用Vary渲染器，并在渲染器中设置5只摄像机，完成全景渲染。再利用后期软件将其合成成鱼眼照片。分摄像机渲染的优点是提高渲染速度。缺点在于分摄像机渲染后，需要通过后期完成鱼眼画面输出，会大大增加后期部门工作量。8　　本课题最终目标是8K分辨率球幕节目制作，如此高的分辨率将带来数据量巨大，渲染时间长，后期处理困难等一列问题。在探索球幕影视鱼眼的基础上，解决鱼眼高分辨率画面渲染问题，是整个任务得以顺利完成的核

8、心，如图1所示。　　2.2研究过程　　2.2.1球幕影视语言研究　　1）球幕的桶形畸变。如图2所示，是一个8K*8K分辨率的鱼眼影像示意。首先如果我们需要测试这个规格的影像，那么从分辨率上必须达到这个标准。8K球幕鱼眼影像的分辨率标准现阶段还没有准确定义，但我们将8000px×8000px或者8192px×82192px都认为是8K鱼眼影像。　　同时红色区域内的有效像素，应该符合鱼眼桶