基于3DMAX包裝的自由立體顯示功能實現和擴展

楊桂明

【摘 要】隨著當前廣告設計行業的不斷發展，自由立體顯示功能的重要作用日益凸顯。在此基礎上，本文以3DMAX插件為切入點，介紹在自由立體顯示功能下，立體深度感、水平位差之間的關系，以及建立攝像機、構造收縮移動視口的辦法。以上理論與方法使自由顯示功能得到了很大的擴展，并被廣泛應用于設計行業中。

【關鍵詞】3DMAX 自由立體顯示功能 實現 擴展

3DMAX是一種常用的圖像技術，在三維建模軟件設計中，應用的范圍比較廣。然而，該技術無法實現物體的立體顯示。因此，將該技術運用到立體顯示功能中，不但實現了3DMAX的顯示功能，而且實現了物體自由立體顯示的功能。同時，在引入的過程中，需要針對三維模型的特征，在立體攝像機的幫助下，生成具有水平位差的立體圖片。另外，要求對圖片的位差進行調整，并建立有效的縮移視口，以此來增強圖片的立體顯示功能。

1 立體視差與深度感

當實物投射到顯示屏上時，對于立體圖片來說，就會產生水平位差。當人眼在觀察的過程中，就會出現一個立體深度感覺，并形成三維立體圖像內景。同時，在個位差信息的影響下，就會產生負立體深度。根據相關的公式可以看出，負立體深度比正位差產生的深度低。從理論意義上講，人的雙眼瞳距與裸眼產生的屏幕水平位差相等。然而，如果將該尺度作為顯示器上的參數，就會增加深度。這樣，人眼在瀏覽的過程中，因為位差的影響，就需要對不同的深度進行聚焦，從而使眼睛處于疲勞的狀態?？梢钥闯?，在實際情況中，人眼的瞳距大于水平位差。一般情況下，當視力聚焦小于2s時，眼睛可以忍受的最大張角為51°左右。

2 立體攝像機的建立以及參數配置

在3DMAX圖像技術中，具有基本的動畫功能。因此，必須建立具有新功能的立體攝像機，并合理配置參數。當兩臺攝像機的參數一致時，可以構成一部立體攝像機，從而完成對空間的取景。本文中的立體顯示技術屬于列插合成模式，要求立體圖片只能存在水平位差。因此，在透視投射性攝像機下，為了建立立體攝像機，必須滿足這樣的條件，在拍攝的過程中，兩臺攝像機必須方向平行，同時保證攝像機的X軸在一個平面內。如圖1所示。另外，針對正交投射型攝像機而言，除了需要滿足X軸在一個平面內之外，還要求兩臺攝像機的目標相同。如圖2所示。

在3DMAX體系中，矩陣是空間對象在坐標系中的位置。建立立體攝像機時，可以假設左攝像機為原來的攝像機，從而得出相應目標的矩陣。右攝像機在立體攝像機中的作用非常關鍵，主要通過構建矩陣以及矩陣目標來獲取。以透視投射為例，在左攝像機三維空間中，可以得出右攝像機的矩陣。具體的公式為：

（1）

于是，可以得出右攝像機在坐標中的位置矩陣，即：

針對正交投射而言，也可以根據左攝像機的三維空間得出右攝像機的目標位置。具體公式為：

（2）

在（2）式中，代表左攝像機到目標的距離。與此同時，右攝像機在坐標中的矩陣為：

可以看出，這兩個攝像機在坐標中的方位是一致的。另外，在建立立體攝像機的過程中，除了需要滿足以上條件外，還應該進行3-D場景到視口的映射過程。具體的實施的辦法為：第一，調整顯示器中的對象，使其成為攝像機的坐標系。同時，轉換2-D視口圖像。第二，合理調整左右攝像機之間的位置，避免顯示內容發生較大變形，從而造成視覺上的疲勞。在調整的過程中，要求前景與內景的位差要小于人眼可以承受的最大尺度。第三，得出3-D立體顯示對象的模型尺度，然后在坐標系下，建立左右攝像機映射，根據投射變換的數據，可以得出左攝像機與右攝像機產生的正位差極值以及負位差極值。第四，根據上面立體深度公式，計算出具體的深度。在透視投射中，立體攝像機參數配置的公式為：

在正交投射中，具體的參數配置公式為：。其中，是3-D包容球心的坐標值。是包容球半徑。是人與屏幕之間的距離。

3 建立收縮平移視口

要實現自由立體顯示的功能，必須對適當的模式進行整合。本文應用了列插模式，來達到自由立體顯示的功能。該模式的主要原理為：在立體顯示器硬件的作用下，對立體圖片進行對列插合，然后將最后的結果反映到屏幕上。因此，生成的圖片對必須在X軸上進行縮減。通常情況下，要求縮減一倍。另外，要滿足左右攝像機顯示內容可以移動的條件，從而便于相關人員對前景與內景的深度進行調整。其中，為了實現上述變化，可以采取兩種辦法。第一種辦法為開發包函數法。第二種辦法為建立收縮移動視口。在該方法中，主要反映了實景空間在攝像機空間中的視矩陣。比如：點A（x，y，z）在收縮視口上的映射點為A”（x，y），那么這兩個點之間的關系為：A”=AVPS。其中，V為矩陣，P為投射矩陣。那么，透視投射為：

（3）

在（3）式中，代表攝像機在水平位置上的錐角。為垂直角度的錐角。在正交投射中，有：

（4）

在（4）式中，代表攝像機視口尺寸，代表縮移矩陣，其中縮移矩陣的計算公式為：

（5）

在收縮平移函數中，可以采用變換矩陣的方法，來實現收縮平移視口的目的。假設為變換后得到的矩陣，可以得出。于是，透視投射的矩陣為：

（6）

在正交投射環境下，透視投射的矩陣為：

（7）

另外，當視矩陣在用戶窗口中，才能保證視變換有效。

結語

當前，3DMAX技術在廣告設計中被廣泛地使用，但是，由于該技術無法實現自由立體顯示功能，所以存在一定的局限性。因此，針對這種現象，本文以列插合成模式為立足點，分析了該模式在應用的過程中如何實踐3DMAX功能的擴展，最終形成良好的視覺效果。

隨著科技的不斷發展，自由立體顯示技術在很多行業中都顯示了巨大的發展潛力。希望在3DMAX下，自由立體顯示功能可以得到更好的發展，從而在廣告領域中獲得更大的發展空間。

參考文獻

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