小伙伴們小時候有幻想過擁有隱身的能力嗎?
或者擁有哈利波特電影中的“隱身斗篷”讓自己實現(xiàn)隱身。
在現(xiàn)實生活中,就有人通過技術(shù)力實現(xiàn)了隱身的能力,而且他分享的辦法還不止一種!
有這樣的:
這樣的:
以及這樣的:
還有他自己琢磨出來的最終方案,隱身背板:
分享隱身技術(shù)的是來自 Youtube 上的技術(shù)大神 JLaservideo。事情的起因是 JLaservideo 在他視頻的評論區(qū)中看到粉絲留言希望他分享能夠?qū)崿F(xiàn)隱身的技巧,作為寵粉狂魔,JLaservideo 馬上就琢磨起了隱身的技術(shù),并分享了出來。
三大流行隱身技術(shù)揭秘
1、視頻剪輯法
起初,JLaservideo 想到了哈利波特中的隱身斗篷。
作為一名出色的視頻剪輯師,他馬上想到了,通過電腦特效可以實現(xiàn)類似于哈利波特的隱身效果。
這個辦法,原理很簡單,成本也是最低,小伙伴們可以在網(wǎng)上 9 塊 9 包郵買一塊綠幕,然后使用剪輯軟件進行制作。這也是科幻電影制作特效的常用辦法。
首先,我們要先用相機拍攝一張沒有人物的靜態(tài)背景圖。
接著,人物身上披上方便剪輯軟件摳圖的綠色幕布。
最后,使用者只需要在剪輯軟件上,將綠色幕布摳出來替換為先前拍攝的背景照片即可。這樣,我們文章開頭的這種效果就實現(xiàn)了。
當然,這個方法局限性較大。首先他只能以視頻的形式實現(xiàn)。其次,如果攝像頭的位置發(fā)生改變了,視頻剪輯出來的效果會直接露餡,就像下面這樣。
因為不符合在現(xiàn)實生活中實現(xiàn)實時隱身的效果,JLaservideo 放棄了這種方法,轉(zhuǎn)向使用其他技術(shù)來實現(xiàn)隱身。
2、凸透鏡隱身法
鑒于第一個方法無法實裝到生活中。JLaservideo 開始從原理上研究如何實現(xiàn)隱身。
首先是,為什么我們會看到物體?從初中物理可以知道,看到物體實際上是看到了被物體反射的光線。感謝國家的九年義務教育,讓我看懂了這段話
那么,我們在光線傳播的過程中,通過某種方法改變特定區(qū)域內(nèi)光線傳播的路徑,使之不進入我們的眼球,不就可以實現(xiàn)光學隱身了?
在我們?nèi)粘I钪?,接觸到最多的能改變光線傳播路徑的當屬透鏡。小到放大鏡,大到天文望遠鏡,都在使用透鏡。
利用凸透鏡聚焦光線的特性,當物體出現(xiàn)在焦點垂直面以及聚焦路徑之外的位置時(如下圖紅色區(qū)域),物體反射的光線不會被凸透鏡所展示,借此可以實現(xiàn)“光學隱身”。
要制作這樣一組透鏡光學設備也不難,總共需要滿足 4 點要求:
兩組不同焦距的透鏡。兩個焦距為 f1,兩個焦距為 f2。
第一、二個透鏡間距 t1 為兩個不同透鏡的焦距之和:t1=f1+f2,第三、四個透鏡的間距同理。
第二、三個透鏡間距 t2=2*f2*(f1+f2)/(f1-f2)。
按照計算的公式,將透鏡進行擺放。大概花上 30 塊錢的成本價,你也可以擁有在限定范圍內(nèi)的隱形手段了。
制作完以后,你就可以獲得下面這樣的裝置了,當然,透鏡越大,你的隱身區(qū)域就越大!
【 圖片來源:嗶哩嗶哩 所有者:科學腦洞反應堆 】
相對的,如果透鏡過小,可隱身的范圍就會變得過于狹小。同時,透鏡只能實現(xiàn)固定視角方向的隱身,實現(xiàn)移動到側(cè)面時就會露餡。
鑒于可隱身空間太小以及裝置的局限性過大,小哥開始研究起時下最熱門的隱身裝置 —— 隱身盾牌。
3、隱身盾牌
隱身盾牌可以說是隱身界大熱門的產(chǎn)品。使用簡單且效果出眾,沒有任何的學習成本,拿到就可以上手。
這個隱身盾牌仍然是利用了改變光線傳輸?shù)霓k法實現(xiàn)隱身。
實現(xiàn)隱身的秘密就在于盾牌正面的這些柱狀凸透鏡。
在使用盾牌時,靠近盾牌后方一側(cè)的物體所發(fā)出的光線會被盾牌的透鏡折射擴散掉,使得能夠進入人眼的光線變得極少,不足以成像,最終達到隱身的目的。
不理解的小伙伴可以借助下面這張靈魂圖畫進行理解,紫色的球發(fā)出來的光線直接被折射成了多份,已經(jīng)不足以成像。
同理,如果從正面使用一根激光筆對著盾牌照射,本來聚成一束的光線直接就被折射成了條形的“散裝”光線。
這樣一塊盾牌,仍然存在著問題,那便是柱狀透鏡的紋理方向是固定的。一旦盾牌從原來的豎放變成橫放,光線的折射率下降,我們還是可以觀察到盾牌后面的物體。
發(fā)現(xiàn)這塊隱身盾牌的弊端之后,JLaservideo 拿著這塊盾牌在外面隨意的擺弄著,效果始終不滿意。
直到靈機一動,拿起了之前拍的照片,把照片和背景重疊之后,他開始了有了新的想法。
以照片跟背景完美重疊為靈感,JLaservideo 決定使用相機和顯示屏打造屬于自己的隱身設備。
用代碼作粘合劑,組合相機和顯示屏實現(xiàn)隱身
這一次的思路非常很簡單:用相機錄制身體前方的照片,然后實時投影到背上的顯示屏,這樣背上顯示屏,大家看到的就是我身前的場景,不就實現(xiàn)隱身了?(這題我會,我上我也行)
編輯我是行動派,直接上手操作一波!
emmmmm,好像某個環(huán)節(jié)出了問題。
我需要的是顯示屏上所顯示的畫面完美與視野范圍內(nèi)空缺的那一塊重疊,這樣隱身才不會露餡!可這手機上顯示的畫面調(diào)來調(diào)去都不對呀,出丑了!
去看看作者怎么處理這個問題的,大伙一起學習一下。
好家伙,經(jīng)過作者的一番小課堂,小編開悟了。原來,我們要做到屏幕展示的畫面與人眼觀察到的畫面進行銜接,還需要處理一個叫做“視差效應”的東西。
處理視差效應需要設備對畫面進行裁剪,或者攝像機能夠跟人眼焦段實時匹配。很明顯,對畫面進行裁剪要方便一些,畢竟沒有一顆攝像頭可以實時切換焦段來匹配會出現(xiàn)在任意位置的眼睛。
JLaservideo 這次決定先不那么莽,他先是在手機上試驗解決視差效應的前置步驟:讓設備知道人眼所在位置,這樣方便程序正確裁剪畫面你的大小。
通過程序,作者實現(xiàn)了前置攝像頭能夠準確捕捉人眼位置,實現(xiàn)視頻能夠呈現(xiàn)追隨人眼轉(zhuǎn)動并伴有 3d 效果。
接著 JLaservideo 開始將攝像機和程序轉(zhuǎn)移到筆記本電腦上,在電腦上邊測試邊做調(diào)整。
程序?qū)腚娔X后,人臉追蹤功能測試正常,實機測試下效果看看。
這,直接是用電腦施展了魔術(shù)界著名的“人體分離術(shù)”。由于使用的攝像機為廣角攝像機,屏幕展示的畫面跟實際的畫面仍然存在割裂感,需要重新優(yōu)化。
面對這個情況,JLaservideo 表示自己在程序方面并不精通。于是他咨詢了油管上一位視覺算法領域的專家博主 Augmented Startups。
在專家的指導下,隱身顯示屏的畫面開始能夠人眼視角相匹配,隱身顯示屏設備初步構(gòu)建完成。
為什么說是初步完成呢?因為 JLaservideo 認為,顯示屏現(xiàn)在顯示的畫面是 2D 的,太假了,大家一眼就能看出問題。
他開始思考怎么讓畫面更逼真起來,在顯示屏背面增加多個攝像機,利用多機位拍攝照片合成 3D 圖可以讓畫面看起來逼真,但成本太高,功耗劇增,明顯不符合設計初衷。
于是他開始轉(zhuǎn)而尋求能夠在 2D 平面上實現(xiàn) 3D 效果的方法。在經(jīng)過了大量的搜索工作之后,短視頻上流行的 2D 轉(zhuǎn) 3D 特效進入了小哥的眼球。
該方法是由來自弗吉尼亞理工大學以及國立清華大學的團隊提供。能夠提供一種將單個 RGB-D 輸入圖像轉(zhuǎn)換為 3D 照片的方法,通過前中后景的分層還能夠讓制作成的 3D 特效比普通 3D 特效更加逼真。
好神奇,再看億眼~
應用了 2D 轉(zhuǎn) 3D 的方法到“隱身顯示屏”上之后,小哥的隱形設備可以說基本上已經(jīng)制作完畢。肉眼觀察幾乎跟真實情景沒有區(qū)別。
這面隱身顯示屏會跟隨處于前方人視野的變化,將屏幕后的畫面投映到顯示屏上,實現(xiàn)背著顯示屏背后的人進行隱身!
到這里,小哥打算開始打磨設備的細節(jié)。比如說,先把礙眼的大黑框去掉。
經(jīng)過一陣丁零當啷的操作,小哥成功的卸下了顯示屏的邊框,也成功的把顯示屏搞壞了......
搞壞了怎么辦?再買一個呀,這次買一個 OLED 顯示屏的,更高級,而且 OLED 電視的屏幕還可以卷起來呢,效果肯定更棒!
結(jié)果..... 小哥錢包成功減少 500 美刀,收獲一具 OLED 電視尸體,這只能怪他太喜歡把屏幕拿起來卷了~
兩臺電視,讓 JLaservideo 的支出超過了 1000 美刀,這一下,錢包有點癟了。他打算保守一點,不再拆電視了。
但是不拆電視,又要把邊框隱藏掉,有什么辦法嗎?他突然想到被他放棄的隱身盾。他可以用隱身盾把電視包裹起來,這樣既可以讓邊框消失還可以消除屏幕的反光!
接著,小哥就把隱身顯示屏用隱形盾包起來了。
怎么說呢,外表是寒顫了點,但好歹確實把顯示屏的邊框“隱形”掉了,錢少也就只能這么將就了。
接下來就是帶著這個隱身顯示屏,到處晃悠,體驗一下隱身的快樂了~
隱身顯示屏的效果還是不錯的。但這個包裹著顯示屏的隱身盾真的太掉檔次了,連帶著讓畫面看起來還有色差。
但小伙伴們別著急,這是因為小哥缺錢,沒辦法。在韓國,有一棟不差錢的大樓“無盡大樓”,無盡大樓也喜歡隱身。它采用的方案一樣,不過耗費的錢更多。
整棟大樓都是顯示屏,然后在不論哪個視角,這棟大樓都會把背對著人們的那一面投映到正面的顯示屏上,整棟大樓看起來就跟隱身了一樣!不過這大樓太燒錢了,到目前還是在建當中。到時候建完一定要去看看!
最后,視頻原鏈接送上,感興趣的小伙伴也可以看看原視頻~
視頻鏈接:https://www.youtube.com/ watch?v=K2XMuj3LimI
2D 轉(zhuǎn) 3D 代碼鏈接:https://shihmengli.github.io/ 3D-Photo-Inpainting/
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