李文霞，司占軍，白瑞豐

(天津科技大學(xué)包裝與印刷工程學(xué)院，天津 300222)

0 引言

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality，AR)是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場(chǎng)景疊加到真實(shí)場(chǎng)景中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的目的［1-2］。產(chǎn)品宣傳是當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展、商品銷售流通的重要環(huán)節(jié)。作為時(shí)代的產(chǎn)物，產(chǎn)品宣傳片逐漸占據(jù)主流地位，通過在各種媒體上投放廣告、參加展覽會(huì)、在網(wǎng)絡(luò)上播放等渠道，給客戶以生動(dòng)美觀的視聽感受。

應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品宣傳不僅可以最大限度使人們了解產(chǎn)品功能和特性，而且在可交互的產(chǎn)品宣傳上展現(xiàn)真實(shí)效果。如果將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在不可交互的產(chǎn)品宣傳片中，則可極大程度上構(gòu)造出目前無法實(shí)現(xiàn)的物體和場(chǎng)景，以傳達(dá)概念信息和未來感，是概念產(chǎn)品宣傳展示的極佳方式，具有很大的商業(yè)空間和應(yīng)用范圍［3-4］。

以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)為效果實(shí)現(xiàn)工具，制作“校園智能應(yīng)用系統(tǒng)”概念宣傳片。運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的無交互虛實(shí)疊加方法［5］，將構(gòu)想出的未來校園智能應(yīng)用系統(tǒng)的虛擬界面及動(dòng)畫場(chǎng)景，疊合在真實(shí)拍攝的場(chǎng)景中，達(dá)到模擬未來校園概念生活的目的，為觀看者帶來逼真的未來校園智能應(yīng)用系統(tǒng)生活場(chǎng)景，以達(dá)到宣傳未來概念系統(tǒng)，傳達(dá)理念，展示企業(yè)形象和研發(fā)實(shí)力的作用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 設(shè)計(jì)框架

整個(gè)設(shè)計(jì)思路框架如圖1所示，首先編寫宣傳片劇情腳本，從學(xué)生早起、飲食、社交、圖書館借閱、班車候車、上課學(xué)習(xí)等雙人多場(chǎng)景展現(xiàn)未來校園智能應(yīng)用系統(tǒng)的功能，情景貼近真實(shí)生活，又具有未來概念之感。然后根據(jù)劇情腳本，設(shè)計(jì)各場(chǎng)景中出現(xiàn)的校園智能應(yīng)用的界面樣式，并構(gòu)思功能動(dòng)畫樣式。界面美觀易懂，人性化十足，便于主角使用和觀看者理解。再對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景通過定位拍攝方式進(jìn)行拍攝，避免跟蹤失敗帶來的真實(shí)場(chǎng)景與虛擬場(chǎng)景配合的不協(xié)調(diào)。最后將實(shí)景與制作的虛境分別合成，再整體合成一個(gè)多樣式多方面的校園智能應(yīng)用系統(tǒng)并發(fā)布成宣傳片。

圖1 設(shè)計(jì)框架圖

1.2 開發(fā)環(huán)境

目前基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品宣傳片的制作涉及的軟件較多。在綜合考慮目前成熟的各類技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式以及開發(fā)成本和開發(fā)周期后，為保證實(shí)現(xiàn)過程簡便易行，宣傳片流暢且效果引人入勝，本次設(shè)計(jì)利用了美編功能強(qiáng)大的Adobe Photoshop和Adobe Illustrator軟件建立起智能系統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)樣圖;然后將分切模塊導(dǎo)入動(dòng)畫效果實(shí)現(xiàn)好、操作簡便、發(fā)布流暢、兼容性好的Adobe Flash中［6］，完成界面功能展現(xiàn)動(dòng)畫，與拍攝好的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景在Adobe Premiere Pro中相結(jié)合;3DS Max設(shè)計(jì)制作的三維系統(tǒng)界面與現(xiàn)實(shí)實(shí)際拍攝的場(chǎng)景相疊加，達(dá)到展現(xiàn)未來概念校園智能系統(tǒng)的效果。

1.3 設(shè)計(jì)思路

1.3.1 內(nèi)容結(jié)構(gòu)劃分

該宣傳片以未來校園生活為主體，每個(gè)畫面都是學(xué)生們?nèi)粘Ｉ钪械氖煜?chǎng)景，但各場(chǎng)景中都出現(xiàn)了概念性的未來設(shè)計(jì)，如自動(dòng)智能起床鬧鐘墻，可當(dāng)作屏幕查看新聞、天氣、課表等信息。劇情時(shí)間軸如圖2所示。從主角起床開始，用一天的生活畫面來展現(xiàn)智能應(yīng)用系統(tǒng)的強(qiáng)大功能與便捷性。劇情經(jīng)設(shè)計(jì)涉及信息獲得、飲食點(diǎn)餐、圖書查詢與閱讀、視頻通話、教育教學(xué)等多方面。然后再根據(jù)各個(gè)場(chǎng)景所需內(nèi)容，設(shè)計(jì)分劇本腳本，以虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景疊加的鏡頭作為主題內(nèi)容，將劇情向之前和之后延伸，設(shè)計(jì)出連接劇情的鏡頭畫面，這樣以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)畫面為內(nèi)容主題，避免本末倒置。劇情前后延展，確保宣傳片整體結(jié)構(gòu)銜接流暢，節(jié)奏自然。

圖2 劇情時(shí)間軸

1.3.2 前期準(zhǔn)備

(1)準(zhǔn)備具有良好錄像功能和高像素的尼康D3200單反相機(jī)作為拍攝工具，為了固定拍攝以獲得穩(wěn)定影像便于編輯，準(zhǔn)備好三腳架。

(2)虛實(shí)場(chǎng)景的疊加需要上層視頻信號(hào)，部分顏色區(qū)域透明，采用綠幕鍵控透過的方式，購買大量綠色大幅紙張和充足膠帶，以便布置綠幕。

(3)由于各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與編輯需同時(shí)打開多個(gè)軟件配合，所以選擇高性能計(jì)算機(jī)，準(zhǔn)備有AMD A8四核處理器、6G內(nèi)存，以及2G獨(dú)顯以確保設(shè)計(jì)制作過程流暢。

(4)調(diào)試需要用到的軟件，如3DS Max、Adobe Photoshop、Adobe Illustrator、Adobe Flash、Adobe Premiere Pro的導(dǎo)入、編輯、導(dǎo)出功能，確保軟件運(yùn)行正常。

1.4 產(chǎn)品宣傳片制作

1.4.1 素材處理

打開Adobe Photoshop CS6對(duì)素材圖片進(jìn)行統(tǒng)一的大小處理，并調(diào)節(jié)圖片顏色亮暗。選用“裁剪工具”將圖片水印部分和大小不合適的部分裁切掉。需要注意的是，由于對(duì)圖片直接進(jìn)行曲線調(diào)亮?xí)档蛨D像的質(zhì)量，所以對(duì)所有圖片選擇無損失調(diào)亮的方法，將圖片復(fù)制一層，將復(fù)制后的圖層的圖層選項(xiàng)設(shè)置為“濾色”，這樣兩張疊加在一起的圖片顯示的增亮效果就比直接曲線調(diào)亮更清晰，更自然。

制作中，由于Illustrator編輯的是矢量曲線文件，所以制作成虛擬場(chǎng)景動(dòng)畫時(shí)清晰度較高，而Photoshop存儲(chǔ)的PNG格式圖片在Illustrator中無法實(shí)現(xiàn)透明，默認(rèn)為白色背景，十分不美觀。故在對(duì)素材進(jìn)行加工后，轉(zhuǎn)移編輯軟件時(shí)，需用Photoshop存儲(chǔ)為PSB中間過渡格式文件。然后將PSB格式文件拖入Illustrator中便可實(shí)現(xiàn)透明效果，用于版面的設(shè)計(jì)編輯。

在制作虛擬場(chǎng)景時(shí)，視頻素材段需要依照虛擬場(chǎng)景所需進(jìn)行適當(dāng)剪輯和格式轉(zhuǎn)換，制作素材視頻，導(dǎo)入格式工廠中，實(shí)現(xiàn)視頻格式的轉(zhuǎn)換。再對(duì)眾多素材進(jìn)行大小、明暗和格式的調(diào)整，把所有素材分虛擬場(chǎng)景分類進(jìn)行整理，等待在Adobe Flash和Adobe Premiere Pro中進(jìn)行設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)制作。

1.4.2 智能應(yīng)用系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

(1)在Adobe Illustrator CS6中完成各界面的排版，應(yīng)用切片工具，將版面各部分切片導(dǎo)出，整理在一個(gè)文件夾內(nèi)待用。

(2)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的各界面工作動(dòng)作，在Adobe Flash CS5中制作運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫，確保各動(dòng)畫轉(zhuǎn)換之間留有一至兩秒的停頓。完成界面動(dòng)畫編輯后，生成SWF格式文件進(jìn)行動(dòng)畫預(yù)覽，根據(jù)各模塊運(yùn)動(dòng)的效果和響應(yīng)時(shí)間，再做微量調(diào)整。最后發(fā)布生成AVI格式影片，用于在Adobe Premiere Pro CS5中與真實(shí)場(chǎng)景合成。

(3)利用3DS Max制作汽車模型和汽車圓底平臺(tái)，添加綠色背景，便于后期虛實(shí)場(chǎng)景合成時(shí)的背景去除。制作原地旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫，生成MOV格式視頻文件待用［7-9］。

(4)根據(jù)分場(chǎng)景中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，設(shè)定界面尺寸和寬高比，在設(shè)計(jì)界面樣式和動(dòng)畫變化的同時(shí)，記錄界面中各模塊的位置以及所占比例，用于之后拍攝階段能夠迅速找好定位點(diǎn)和觸摸點(diǎn)，便于加強(qiáng)畫面的真實(shí)性。同時(shí)界面動(dòng)畫變化動(dòng)作之間需留有足夠暫停時(shí)間，便于在后期合成疊加時(shí)有足夠的剪輯空間來控制動(dòng)畫節(jié)奏，配合演員動(dòng)作。

1.4.3 實(shí)景拍攝

選擇陰天時(shí)拍攝外景，晴天強(qiáng)光無直射情況下拍攝室內(nèi)鏡頭。在陰天拍攝外景不會(huì)產(chǎn)生過多的影子，以此增加虛實(shí)疊加時(shí)的真實(shí)感。由于虛擬系統(tǒng)界面多為淺色調(diào)，或是純白色，為了避免虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景在疊加時(shí)的光線差距不大，所以盡量選擇無直射強(qiáng)光角度進(jìn)行實(shí)景拍攝。另一方面還要注意演員著裝顏色要與幕布顏色明顯區(qū)分，以便疊加時(shí)透過部分完好透明，避免透過有用視頻信息［10］。

圖3 綠幕鋪設(shè)

按照預(yù)先設(shè)計(jì)的劇情腳本及分鏡頭腳本，在校園內(nèi)進(jìn)行拍攝，按照設(shè)計(jì)的尺寸在需要疊加的真實(shí)場(chǎng)景上貼上綠色紙張，在綠色紙張上用尺子劃出網(wǎng)格劃痕，便于演員定位虛擬場(chǎng)景中動(dòng)畫模塊的位置。然后演員按照劇情腳本對(duì)綠色紙張進(jìn)行虛擬操作，如圖3所示。在演員對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行模擬操作之后，需要拍攝情節(jié)過度場(chǎng)景，重點(diǎn)把握拍攝時(shí)間，保證場(chǎng)景之間光線差距不大。

1.4.4 虛實(shí)疊合

虛擬場(chǎng)景界面及動(dòng)畫、實(shí)景場(chǎng)景拍攝完成后，將二者導(dǎo)入到Adobe Premiere Pro中進(jìn)行剪輯與疊加，所應(yīng)用的是軟件視頻特效中的“鍵控”特效。具體操作為演員在綠色或藍(lán)色背景的演播室中表演，運(yùn)用色鍵(Color Key)技術(shù)［11］，把演員的圖像從綠色或藍(lán)色背景中摳出來，然后實(shí)時(shí)地或在后期制作過程中把它與背景進(jìn)行合成，形成全新的視覺效果。

(1)將Adobe Flash CS5生成的AVI格式文件、3DS Max生成的MOV格式文件、視頻補(bǔ)充素材文件、圖片文件、真實(shí)場(chǎng)景所拍攝的MOV格式文件導(dǎo)入Adobe Premiere Pro CS5素材庫中，按照劇情腳本，將素材拖入時(shí)間軌道中，分配圖層上下關(guān)系，導(dǎo)入背景音樂，進(jìn)行分場(chǎng)景合成。

(2)將真實(shí)場(chǎng)景的視頻文件置于上層，在視頻特效中選擇“鍵控”特效中的色度值，用吸管選取視頻中綠色紙張位置的綠色部分，適當(dāng)選取相似度，觀察綠色通透程度，在色度鍵相似性為17%的設(shè)置下，調(diào)整該視頻層下層的虛擬場(chǎng)景動(dòng)畫大小，使虛擬場(chǎng)景透過上層真實(shí)場(chǎng)景可見［11］。

(3)將“扭轉(zhuǎn)”特效應(yīng)用于位于下層的虛擬場(chǎng)景視頻中，然后通過邊角固定特效，對(duì)虛擬場(chǎng)景動(dòng)畫進(jìn)行形狀改變，以與真實(shí)場(chǎng)景透過的輪廓匹配。預(yù)覽演員動(dòng)作位置與模塊動(dòng)作起始終止位置是否一致，再做微調(diào)。

(4)主題宣傳片分場(chǎng)景疊合成后，填補(bǔ)劇情過渡場(chǎng)景，增加轉(zhuǎn)場(chǎng)效果、字幕以及片頭片尾Flash，渲染調(diào)試整體宣傳片的流暢性和影片美感［12］。如圖4為合成后的部分效果圖。至此，應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“校園智能應(yīng)用系統(tǒng)”產(chǎn)品宣傳片制作完成，導(dǎo)出為當(dāng)前主流視頻格式MPEG、AVI、MOV、RMVB等。

圖4 合成效果圖

2 結(jié)果與分析

根據(jù)具體場(chǎng)景實(shí)際情況，選擇配合對(duì)象，或?qū)⑻摂M場(chǎng)景間隙時(shí)間拉長剪輯配合真實(shí)場(chǎng)景，或是拉長真實(shí)場(chǎng)景人物動(dòng)作間隙配合虛擬界面內(nèi)容，將每一幀都精確到最佳時(shí)機(jī)，配合背景音樂，最終完成了虛擬界面的設(shè)計(jì)制作、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景的拍攝以及虛擬場(chǎng)景疊合制作［13］。在設(shè)計(jì)與制作過程中遇到了很多問題，現(xiàn)對(duì)整個(gè)制作過程中遇到的主要問題、解決的方法和技巧做如下總結(jié)。

(1)Flash導(dǎo)出問題。

Adobe Flash CS5在導(dǎo)出時(shí)會(huì)出現(xiàn)Flash特效顯示不全，甚至播放卡頓困難的現(xiàn)象［14］。經(jīng)過反復(fù)嘗試和查閱資料，重新對(duì)發(fā)布設(shè)置進(jìn)行了修改，在ActionScript3.0高級(jí)設(shè)置中將默認(rèn)連接修改為“合并到代碼”，并在導(dǎo)出后，用格式工廠做了二次轉(zhuǎn)碼，最終解決特效失效和卡頓的問題。

(2)綠幕顏色與場(chǎng)景搭配問題。

色度鍵鍵控特效是通過抓取某顏色及其預(yù)支詳盡色相的顏色，進(jìn)行通透，也就意味著若想讓透過的部分邊緣完整平滑，拍攝時(shí)的綠幕和其他真實(shí)場(chǎng)景顏色區(qū)分很大，且綠幕鋪制時(shí)邊緣整齊。

3 結(jié)束語

利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作產(chǎn)品宣傳片是一項(xiàng)十分嚴(yán)密而又繁瑣的工作，需要強(qiáng)大的模型、動(dòng)畫塑造制作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)豐富、計(jì)算完善的拍攝技術(shù)［15］。本設(shè)計(jì)對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品宣傳片進(jìn)行了模擬與嘗試，由于技術(shù)條件的限制，要真正實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品宣傳中的應(yīng)用還有很多工作要做。

(1)虛擬物體要脫離展現(xiàn)載體，比如脫離桌面、墻面、廣告牌等已有載體，真正打造一個(gè)獨(dú)立存在，并且可以獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的三維模型，同時(shí)具有更加美觀的外形和符合物理運(yùn)算規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。

(2)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景有更加豐富的拍攝方式，應(yīng)該有更多的視角和移動(dòng)效果，不僅僅是靜態(tài)定點(diǎn)定位拍攝，而是虛實(shí)疊加的鏡頭有拉遠(yuǎn)拉近，特寫全景等豐富畫面，這就需要計(jì)算精密的跟隨技術(shù)和根據(jù)虛擬物體形象設(shè)置的準(zhǔn)確拍攝角度，其背后的運(yùn)算工作和經(jīng)驗(yàn)積累還很多。

總而言之，當(dāng)前是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的高速階段。隨著網(wǎng)絡(luò)和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品宣傳上的應(yīng)用必將普及。電視直播和展會(huì)展示對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用在我國有很大的發(fā)展空間，同時(shí)產(chǎn)品宣傳片的發(fā)展還將帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的提高。

［1］吳帆，張亮.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理及其在電視中的應(yīng)用［J］.電視技術(shù)，2013，37(2):40-43，47.

［2］柳祖國，李世其，李作清.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2003，15(2):222-225.

［3］徐靈.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)廣告技術(shù)的創(chuàng)新擴(kuò)散研究［D］.長沙:湖南大學(xué)，2012.

［4］畢盈盈.混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)字化產(chǎn)品展示設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［D］.杭州:中國美術(shù)學(xué)院，2012.

［5］黃有群，姬永成，李丹.基于ARToolKit工具的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)交互操作研究［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2008(9):97-100.

［6］胡海，趙育山，喬奇臻.Adobe Flash CS3 Professional標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)教材［M］.北京:人民郵電出版社，2008.

［7］劉慶偉.基于VRML的虛擬校園研究與實(shí)現(xiàn)［D］.西安:西安建筑科技大學(xué)，2007.

［8］李芳，肖洪，楊波，等.三維數(shù)字校園的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.系統(tǒng)仿真技術(shù)，2010，6(1):71-75.

［9］Hu Weihua，Ke Chuying，Wang Guorong.Research of virtual campus environment study using VRML［C］//Proceedings of the 1st International Conference on Technologies for E-Learning and Digital Entertainment.2006:581-584.

［10］Adobe公司.Adobe Premiere Pro CS5經(jīng)典教程［M］.許偉民，袁鵬飛譯.北京:人民郵電出版社，2011.

［11］李桐鵬，王文霞.色鍵技術(shù)與照明［J］.中國有線電視，2003(22):90-91.

［12］杜岳波.關(guān)于動(dòng)畫轉(zhuǎn)場(chǎng)中形變藝術(shù)的研究［D］.北京:北京服裝學(xué)院，2012.

［13］Iqbal M，Hashmi M S J.Design and analysis of a virtual factory layout［J］.Journal of Materials Processing Technology，2001，118(1-3):403-410.

［14］Adobe公司.Adobe Flash CS5中文版經(jīng)典教程［M］.陳宗斌譯.北京:人民郵電出版社，2010.

［15］姚皓韻，李培銑.論增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)電視視覺語言的豐富［J］.現(xiàn)代傳播，2012，34(9):149-150.