臺灣博碩士論文加值系統

實景合成3D元素之製作近年來在電影上已經十分普遍，以特效片最常見此應用，除了在寫實的領域擁有製作上的精確度，還具有時效性的優勢。
其手法之優勢為善用觀眾心理上的認知─背景之實景提供觀者認知的真實，使其連帶認同動畫的模擬是真實發生的事件；也因此更能使觀眾的同理心提高，進而更融入創作所要表現之劇情。
本研究以電影、電視中普遍的實景合成3D元素方法為基礎，分析其效果，探討如何觀察分析實際拍攝影像，以及事後如何在3D影像上作有效的模擬，進而利用這些特性去加強畫面所欲傳達的情境表現。本研究創作之目的在於達成技術與方法的分析整合，並應用於實景合成3D元素之創作，讓電腦動畫製作更便利，創作人也更能時效兼備的創作實景合成3D元素類型的動畫作品。

The creation of “Compositing 3D Computer Graphics to Live Scenes” has been used widely on visual effects in film taking in recent years. It is not only more accurate but also more real time consuming in performance of photorealistic than the methods we used traditionally.
The advantage is that it makes the best of viewers’psychological cognition - live scenes of the background offer cognitive "photorealism" to viewers. Further, make viewers identified with the story psychologically and visually.
This study is based on general Compositing 3D Computer Graphics to Live Scenes technology in the movie & TV commercials. Especially focuses on how to observe and analyze the features from the live scenes, and their roles in realistic simulation on 3D packages. Finally, these features are integrated to strengthen the expression we want. The purpose of this research is to analyze and integrate technologies and approaches. Then, apply them to the creation work of this study. Moreover, it provides the artists an efficient way for producing “Compositing 3D Computer Graphics to Live Scenes” creations.

目錄

摘要………………………………………………………………………………..Ⅰ
論文目錄…………………………………………………………………………..Ⅱ
圖表目錄…………………………………………………………………………..Ⅳ

第一章 緒論……………………………………………………………………...1
第一節 研究動機………………………………………………………...1
第二節 研究目的…………………………………………………………2
第三節 研究範圍與限制…………………………………………………2
一、研究範圍………………………………………………………2
二、研究限制………………………………………………………3
第四節 名詞解釋…………………………………………………………3

第二章 文獻探討…………………………………………………………………8
第一節 動畫融合於實景之發展與現況…………………………………..8
一、電影類…………………………………………………………8
二、電視廣告類…………………………………………….........12
第二節 模型與材質的重要性……………………………………………14
一、合理的形體……………………………………………………15
二、形體的修飾與設置……………………………………………17
三、寫實影片與圖片所扮演的角色………………………………22
第三節 燈光處理技術概述………………………………………………24
一、熱輻射之應用………………………………………………..24
二、Lighting reference /IBL/HDRI的照明方式………………..29
三、材質輔助、表現燈光之方式………………………………..34
第四節 數位合成………………………………………………………..40
一、數位合成之定義與工作分類………………………………..40
二、數位合成之優勢……………………………………………..42

第三章 創作研究方法.................................................................................45
第一節 研究問題與假設…………………………………………………45
第二節 實景合成3D元素之歸納分析………………………………….45
第三節 研究架構與流程…………………………………………………50
第四節 製作階段…………………………………………………………51
一、創作大綱……………………………………………………..51
二、腳本…………………………………………………………..52

第四章 創作分析........................................................................................60
第一節 創作作品製作分析………………………………………….......60
一、 創作模型與材質...........................................................60
二、 設定光影效果...............................................................66
三、　數位合成之整合...........................................................68
第二節 內容與意涵...........................................................................74

第五章 結論................................................................................................85
第一節 研究成果與意義.....................................................................85
一、　實景之觀察歸納加強創作融入生活...............................85
二、　實景合成3D元素創作之便利性與效率........................85
第二節 未來的發展與建議.................................................................86
一、跨領域研究之可能性........................................................86
二、加強顏色辨識與基礎美術之能力......................................86
圖表目錄

表1-4-1 Low/High dynamic range images之比較………………………….5
表3-3 繪圖硬體與軟體配備表……………………………. ……………...59
表4-1-1 針對表面無反射作用之材質之分層設置………………………. ...69
表4-1-2 針對具有反射效果之材質所做的分層設置…………. ……………71
表4-2-1 故事之情節擷取畫面……………………………. ………………...75

圖2- 1-1 電腦動畫融合於實景拍攝之範例(Independence Day)…………..9
圖2- 1-2 實景拍攝提供電腦動畫製作之參考(The Day After Tomorrow).....9
圖2- 1-3 實景需要與3D相輔相成(Spider-man2)…………………………10
圖2- 1-4 CG加強人物演出(Van Helsing)…………………………………..10
圖2- 1-5 實際拍攝也可作為CG製作的貼圖、背景圖(Star Wars)……….11
圖2- 1-6 實際拍攝影像經過CG修整應用(Star Wars)…………………….11
圖2- 1-7 CG應用於電視廣告的製作期短(Double A – Robot)…………...12
圖2- 1-8 使用CG來加強真實拍攝做不到的(Karate)……………………..13
圖2- 1-9 HDR影像應用在大樓的反射貼圖(Panoramic)………………….14
圖2- 2-1 超出認知的模型加上真實材質仍可達到寫實效果……………….15
圖2- 2-2 如車門、後車廂、車燈與引擎蓋等皆須製作其接縫…………….16
圖2- 2-3 用3D模型製作焊金屬接邊緣……………………………………..16
圖2- 2-4 由各種接合方式組成之物件……………………………………….17
圖2- 2-5 車尾模型之細節須製作斜角……………………………………….18
圖2- 2-6 物件之殘破、舊化等細節………………………………………….19
圖2- 2-7 表面些微凹痕跡可增添自然效果………………………………….19
圖2- 2-8 精靈族的浪漫與具有豐富藝術的性格顯現在建築……………….20
圖2- 2-9 髒污並且寒冷的矗立在山邊的建築顯示王國的墮落…………… 20
圖2- 2-10 螞蟻呈現不規則擺設較為自然真實……………………………...21
圖2- 2-11 蚱蜢的擺設角度增加畫面的故事性………………………………21
圖2- 2-12 採用實景照片作為貼圖(The Day After Tomorrow)…………..…22
圖2- 2-13 部分攝影機俯瞰淹水場景背景是空照的真實照片………………23
圖2- 2-14 為求效果，拍攝真實與戲劇性的夕陽是不可或缺的……………23
圖2-3-1 Direct lighting(直接光源)與Indirect lighting(間接光源)之效果…..25
圖2-3-2 熱輻射中，物體能夠透過材質設定被視為光源……………………25
圖2-3-3 使用全域照明和熱輻射技術來製作寫實的數位畫面………………26
圖2-3-4 Ed Harriss模擬熱輻射效果…………………………………………27
圖2-3-5 將熱輻射結果轉換成貼圖……………………………………………27
圖2-3-6 多重的光源來模擬物體顏色互相反射………………………………28
圖2-3-7 天空與太陽光所產生的高光與表面擴散色結果……………………28
圖2-3-8 加上間接光源之效果…………………………………………………29
圖2-3-9 Matching Real Lighting Tutorial………………………………….…30
圖2-3-10 用來當成3D光源設置參考的球體………………………………...31
圖2-3-11 使用實際拍攝來當成燈光設置的參考依據………………………..31
圖2-3-12 事前拍下環境圖……………………………………………………..33
圖2-3-13 製作成HDRI………………………………………………………...33
圖2-3-14 轉換為3D燈光資訊並給予3D場景使用………………………....33
圖2-3-15 使用HDR影像轉化於CG燈光使用(Troy)…………………........34
圖2-3-16 鍍鉻金屬球與灰色球的拍攝………………………………………..35
圖2-3-17 將鍍鉻金屬球的照片展開、修飾作為環境貼圖…………………..35
圖2-3-18 Reflection occlusion(Production-Ready Global Illumination)…..36
圖2-3-19 Reflection Occlusion可遮蔽不正確的反射……………………….36
圖2-3-20 Ambient occlusion(Production-Ready Global Illumination)…….37
圖2-3-21 Ambient occlusion材質的運算…………………………..………..38
圖2-3-22 Ambient environments流程……………………………..……......39
圖2-4-1 數位合成將實拍去背並且與CG的背景與動態元素結合…………41
圖2-4-2 為邊緣製作柔化遮罩(Renderman on Film)………………………..43
圖3-2-1 如圖中框選之接縫處的現象必須模擬於3D…………..……………46
圖3-2-2 環境照明主角使其臉部偏藍…………………………………………46
圖3-2-3 環境給予物體多樣化的照明…………………………………………46
圖3-2-4 桌面影響主體顏色之比較……………………………………………47
圖3-2-5 物體的邊緣即使近拍仍然不至於尖銳………………………………47
圖3-2-6 大氣的效果使空間感更寬闊…………………………………………48
圖3-2-7 景深的效果使畫面主體更明顯………………………………………48
圖3-2-8 景深的高亮點不會因模糊而減弱強度………………………………49
圖3-2-9 攝影中的動態模糊可增加速度感與投入感…………………………49
圖3-2-10 數位合成階段可增添顏色的協調………………………..…….……50
圖3-2-11 色彩調校使影像更能表現氣氛…………………………..….…..…. 50
圖3-4-1 故事主角為著名的雕塑作品─Destroyed city……..………………52
圖3-4-2 創作腳本………………………………………………………………53
圖4-1-1 主角的形體引用自Ossip Zadkine的作品The destroyed city........…60
圖4-1-2 Pixel art參考圖…...…………………………………………………..61
圖4-1-3 Spawn參考圖…...…………………………………………………….61
圖4-1-4 根據參考圖製作出角色手稿………………………………………....62
圖4-1-5 製作完成的3D模型………………………………………………….62
圖4-1-6 根據參考圖製作出Pixel-art角色手稿與3D模型………………….62
圖4-1-7 Spawn的模型在進行手稿前還需蒐集藝用解剖學之參考圖………63
圖4-1-8 根據參考圖製作出Spawn的手稿與3D模型……………….……...63
圖4-1-9 由原始照片取材並準備製作貼圖…………………………….……...64
圖4-1-10 製作無接縫貼圖，並依據3D模型的UV位置作進一步繪製…...64
圖4-1-11 將編輯完成的貼圖重新貼回3D模型上…………………………...64
圖4-1-12 由原著取材製作貼圖………………………………………………..65
圖4-1-13 注意貼圖上畫風的一致性…………………………………………..65
圖4-1-14 日本動畫海賊王與鋼鉄天使的畫面………………………………..65
圖4-1-15 由原著取材製作貼圖………………………………………………..66
圖4-1-16 模型加上貼圖的效果………………………………………………..66
圖4-1-17 將HDRI轉為燈光，在3D軟體中的效果…………………...……67
圖4-1-18 “Reflection occlusion”與“Ambient environments”表現光影效果…..67
圖4-1-19 HDRI透過熱輻射表現光影效果，較適合色彩充分相映的場景....68
圖4-1-20 透過顏色校正，以補強其真實度………………………………......74

參考書目
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