一、虚拟拍摄简单定义
虚拟拍摄，是在计算机图形环境中执行的一组摄影技术。
它包括各种各样真实事物通过模型场景来还原，与立体声多相机结合，通过算法，重新构建效果场景，创建动画电影的效果，从而在物理意义上打通虚拟与真实的界限，再经过渲染的后为人们展现出丰富的画面内容。
随着技术的不断更新，虚拟拍摄在各个行业都有着非常广泛的应用。
二、虚拟拍摄基本原理
传统拍摄通过摄像机将人物、背景采集为图像输入计算机进行合成输出，而虚拟拍摄有着多种表现方式，由于很多时候无法到真实的场地去拍摄，或者需要一些特殊的表现效果，就会用到的虚拟拍摄技术，通过场景建模的方式，经过渲染计算来呈现想要的效果，比如通过绿幕抠像合成虚拟背景，或者通过LED大屏播放相应的虚拟场景。
虚拟拍摄的基本原理是通过计算机生成的虚拟场景来进行拍摄，然后将拍摄结果与真实场景进行融合，从而实现高质量的拍摄效果。
虚拟拍摄的基本流程包括以下几个步骤：
1. 建立虚拟场景：通过建模生成虚拟场景，导入系统中。这个过程会用到Maya、3ds Max等设计软件，通过渲染输出相应的图像。
2. 摄像机设置：通过设置虚拟摄像机的位置、角度等参数，来模拟真实拍摄中的摄像机操作。
3. 角色动作捕捉：通过对演员的动作进行捕捉，将演员的动作数据导入到虚拟场景中，从而实现角色的动态表现。
4. 制作特效：通过计算机生成的方式制作特效，像粒子、光影等。
5. 后期合成：将虚拟拍摄的结果与真实场景进行融合，从而实现高质量的拍摄效果。
虚拟拍摄整个过程会涉及到大量的渲染内容，会采用相应的渲染技术像离线渲染和实时渲染技术。后期制作将先进的技术用于修改，重定向和增强在现场捕获的场景，后期再经过大量的渲染，生成可视化的内容。
像电影《蜘蛛侠》、《复仇者联盟》等众多影视内容就采用的是离线渲染。
还有一种就是虚拟可视化拍摄如演播室、直播的方式，需要实时渲染引擎，视觉前置化，实时生成相关画面。
三、虚拟拍摄相关技术
图像是可以分层处理的，背景层、中间层、前景层，虚拟场景一般放在背景层，人物和模型在中间层（有时候也叫前景层，AR增强现实层），最前面一层会叠加字幕内容。虚拟拍摄常用技术有哪些呢？
场景建模：所有内容的产出都离不开场景模型的建设，在素材这一块需要根据拍摄需要制作相应场景，这个过程是复杂漫长的，尤其是到后期的渲染阶段，需要大量的渲染算力来支撑整个内容的创作。
一部《阿凡达》使用了4000台服务器渲染了半年时间，一般采用云渲染的方式进行加速。
如Maya、3ds Max、C4D、Houdini等，渲染速度快、渲染效果好、支持在线管理和预览。
摄像机跟踪：摄影机定位跟踪指的是对真实空间中摄影机的位置和姿势进行跟踪的过程，包含空间位置信息X、Y、Z和姿势信息Pan（横摇）、Tilt（俯仰）、Roll（横滚）六个自由度。在拍摄过程中，这六个自由度的信息被实时传送至虚拟渲染引擎，为引擎中的虚拟摄影机提供真实摄影机在三维空间中的位置和姿势信息，以及镜头参数信息，包括焦距、焦点和光圈等，依靠实时渲染和实时抠像与合成技术，实现虚拟摄影机与真实摄影机的运动及构图的同步，使得实拍画面与虚拟元素得以实时合成。
无轨跟踪技术通过计算机算法模拟真实摄像机运动轨迹，软件内设置虚拟摄像机位置，达到跟踪目的，这个过程摄像机不需要移动。有轨跟踪技术是在摄像机摇臂上加装跟踪设备，一般采用星位跟踪的方式。
动作捕捉：在电影制作中经常用到，像《阿凡达》、《金刚》等这些。常用的有惯性动捕和光学捕捉两种。惯性动捕通过惯性动捕根据反向运动学原理测算出人体关节的位置，并将数据施加到相应的骨骼上。
光学捕捉通过采集人物身体上的Marker点进行三维空间位置的精确捕捉。捕捉到的数据通过专业的动捕处理软件与虚拟模型做骨骼绑定，实时传入对应的动画引擎。
实时渲染：实时渲染就是边计算画面边输出显示，特点是可以实时操控，实时交互，以非常高的速度处理3D图像，实现逼真的效果。
实时渲染其实是一个合成词，实时的意思比较好理解，即指时效性比较强，甚至可以说是同步的效果。渲染则是指以软件由模型生成图像的过程，模型是用语言或者数据结构进行严格定义的三维物体或虚拟场景的描述，它包括几何、视点、纹理、照明和阴影等信息，图像是数字图像或者位图图像，通过渲染得到模型与动画最终的显示效果。虚拟拍摄视觉前置化就需要实时渲染技术，所见即所得。
编码推流：对视音频内容进行重新编码，推送到相应的平台客户端展示。一般有软推流和硬推流两种方式。
软推流就是通过一些推流软件像OBS、EV录屏等，硬推流就是通过专业的编码器硬件进行推送，相关厂家有哈雷、当虹科技、裕宽等。
四、虚拟拍摄行业应用
虚拟拍摄在降低成本、提高制作效率和提高产品质量等方面都有着很显著的优势，应用领域除了游戏和电影制作，虚拟摄影还可以在广电，建筑设计、房地产营销、旅游推广、培训模拟等领域发挥重要作用。
例如，建筑师可以使用虚拟摄影技术在设计阶段对建筑模型进行可视化和交互，帮助客户更好地理解设计方案。
随着技术的不断革新，虚拟拍摄也不断地向着人工智能、云计算、虚拟现实方向发展，渲染技术作为行业发展的重要组成部分，也逐渐成为虚拟产业发展的新基石。
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