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| 本文作者： 林杰鑫 | 2022-08-25 10:46 |
小伙伴們小時(shí)候有幻想過(guò)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(shí)現(xiàn)隱身。
在現(xiàn)實(shí)生活中，就有人通過(guò)技術(shù)力實(shí)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(lái)的最終方案，隱身背板：
分享隱身技術(shù)的是來(lái)自youtube上的技術(shù)大神JLaservideo。事情的起因是JLaservideo在他視頻的評(píng)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(lái)。
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(guò)電腦特效可以實(shí)現(xiàn)類似于哈利波特的隱身效果。
這個(gè)辦法，原理很簡(jiǎn)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(jìn)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(jī)拍攝一張沒(méi)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(lái)替換為先前拍攝的背景照片即可。這樣，我們文章開(kāi)頭的這種效果就實(shí)現(xiàn)了。
當(dāng)然，這個(gè)方法局限性較大。首先他只能以視頻的形式實(shí)現(xiàn)。其次，如果攝像頭的位置發(fā)生改變了，視頻剪輯出來(lái)的效果會(huì)直接露餡，就像下面這樣。
因?yàn)椴环显诂F(xiàn)實(shí)生活中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)隱身的效果，JLaservideo放棄了這種方法，轉(zhuǎn)向使用其他技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)隱身。
2、凸透鏡隱身法
鑒于第一個(gè)方法無(wú)法實(shí)裝到生活中。JLaservideo開(kāi)始從原理上研究如何實(shí)現(xiàn)隱身。
首先是，為什么我們會(huì)看到物體？從初中物理可以知道，看到物體實(shí)際上是看到了被物體反射的光線。感謝國(guó)家的九年義務(wù)教育，讓我看懂了這段話
那么，我們?cè)诠饩€傳播的過(guò)程中，通過(guò)某種方法改變特定區(qū)域內(nèi)光線傳播的路徑，使之不進(jìn)入我們的眼球，不就可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)隱身了？
在我們?nèi)粘Ｉ钪校佑|到最多的能改變光線傳播路徑的當(dāng)屬透鏡。小到放大鏡，大到天文望遠(yuǎn)鏡，都在使用透鏡。
利用凸透鏡聚焦光線的特性，當(dāng)物體出現(xiàn)在焦點(diǎn)垂直面以及聚焦路徑之外的位置時(shí)（如下圖紅色區(qū)域），物體反射的光線不會(huì)被凸透鏡所展示，借此可以實(shí)現(xiàn)“光學(xué)隱身”。
要制作這樣一組透鏡光學(xué)設(shè)備也不難，總共需要滿足4點(diǎn)要求：
兩組不同焦距的透鏡。兩個(gè)焦距為f1，兩個(gè)焦距為f2。
第一、二個(gè)透鏡間距t1為兩個(gè)不同透鏡的焦距之和：t1=f1+f2，第三、四個(gè)透鏡的間距同理。
第二、三個(gè)透鏡間距t2=2*f2*（f1+f2）/（f1-f2）。
按照計(jì)算的公式，將透鏡進(jìn)行擺放。大概花上30塊錢的成本價(jià)，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(dāng)然，透鏡越大，你的隱身區(qū)域就越大！
【 圖片來(lái)源：嗶哩嗶哩 所有者：科學(xué)腦洞反應(yīng)堆 】
相對(duì)的，如果透鏡過(guò)小，可隱身的范圍就會(huì)變得過(guò)于狹小。同時(shí)，透鏡只能實(shí)現(xiàn)固定視角方向的隱身，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)到側(cè)面時(shí)就會(huì)露餡。
鑒于可隱身空間太小以及裝置的局限性過(guò)大，小哥開(kāi)始研究起時(shí)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(shuō)是隱身界大熱門的產(chǎn)品。使用簡(jiǎn)單且效果出眾，沒(méi)有任何的學(xué)習(xí)成本，拿到就可以上手。
這個(gè)隱身盾牌仍然是利用了改變光線傳輸?shù)霓k法實(shí)現(xiàn)隱身。
實(shí)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(shí)，靠近盾牌后方一側(cè)的物體所發(fā)出的光線會(huì)被盾牌的透鏡折射擴(kuò)散掉，使得能夠進(jìn)入人眼的光線變得極少，不足以成像，最終達(dá)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(jìn)行理解，紫色的球發(fā)出來(lái)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(duì)著盾牌照射，本來(lái)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(wèn)題，那便是柱狀透鏡的紋理方向是固定的。一旦盾牌從原來(lái)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(jī)一動(dòng)，拿起了之前拍的照片，把照片和背景重疊之后，他開(kāi)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(jī)和顯示屏打造屬于自己的隱身設(shè)備。
這一次的思路非常很簡(jiǎn)單：用相機(jī)錄制身體前方的照片，然后實(shí)時(shí)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(chǎng)景，不就實(shí)現(xiàn)隱身了？（這題我會(huì)，我上我也行）
小編我是行動(dòng)派，直接上手操作一波！
emmmmm，好像某個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)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(huì)露餡！可這手機(jī)上顯示的畫面調(diào)來(lái)調(diào)去都不對(duì)呀，出丑了！
去看看作者怎么處理這個(gè)問(wèn)題的，大伙一起學(xué)習(xí)一下。
好家伙，經(jīng)過(guò)作者的一番小課堂，小編開(kāi)悟了。原來(lái)，我們要做到屏幕展示的畫面與人眼觀察到的畫面進(jìn)行銜接，還需要處理一個(gè)叫做“視差效應(yīng)”的東西。
處理視差效應(yīng)需要設(shè)備對(duì)畫面進(jìn)行裁剪，或者攝像機(jī)能夠跟人眼焦段實(shí)時(shí)匹配。很明顯，對(duì)畫面進(jìn)行裁剪要方便一些，畢竟沒(méi)有一顆攝像頭可以實(shí)時(shí)切換焦段來(lái)匹配會(huì)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(jī)上試驗(yàn)解決視差效應(yīng)的前置步驟：讓設(shè)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(guò)程序，作者實(shí)現(xiàn)了前置攝像頭能夠準(zhǔn)確捕捉人眼位置，實(shí)現(xiàn)視頻能夠呈現(xiàn)追隨人眼轉(zhuǎn)動(dòng)并伴有3d效果。
接著JLaservideo開(kāi)始將攝像機(jī)和程序轉(zhuǎn)移到筆記本電腦上，在電腦上邊測(cè)試邊做調(diào)整。
程序?qū)腚娔X后，人臉追蹤功能測(cè)試正常，實(shí)機(jī)測(cè)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(jī)為廣角攝像機(jī)，屏幕展示的畫面跟實(shí)際的畫面仍然存在割裂感，需要重新優(yōu)化。
面對(duì)這個(gè)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(jué)算法領(lǐng)域的專家博主Augmented Startups。
在專家的指導(dǎo)下，隱身顯示屏的畫面開(kāi)始能夠人眼視角相匹配，隱身顯示屏設(shè)備初步構(gòu)建完成。
為什么說(shuō)是初步完成呢？因?yàn)镴Laservideo認(rèn)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(wèn)題。
他開(kāi)始思考怎么讓畫面更逼真起來(lái)，在顯示屏背面增加多個(gè)攝像機(jī)，利用多機(jī)位拍攝照片合成3D圖可以讓畫面看起來(lái)逼真，但成本太高，功耗劇增，明顯不符合設(shè)計(jì)初衷。
于是他開(kāi)始轉(zhuǎn)而尋求能夠在2D平面上實(shí)現(xiàn)3D效果的方法。在經(jīng)過(guò)了大量的搜索工作之后，短視頻上流行的2D轉(zhuǎn)3D特效進(jìn)入了小哥的眼球。
該方法是由來(lái)自弗吉尼亞理工大學(xué)以及國(guó)立清華大學(xué)的團(tuán)隊(duì)提供。能夠提供一種將單個(gè)RGB-D輸入圖像轉(zhuǎn)換為3D照片的方法，通過(guò)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(yīng)用了2D轉(zhuǎn)3D的方法到“隱身顯示屏”上之后，小哥的隱形設(shè)備可以說(shuō)基本上已經(jīng)制作完畢。肉眼觀察幾乎跟真實(shí)情景沒(méi)有區(qū)別。
這面隱身顯示屏?xí)S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(shí)現(xiàn)背著顯示屏背后的人進(jìn)行隱身！
到這里，小哥打算開(kāi)始打磨設(shè)備的細(xì)節(jié)。比如說(shuō)，先把礙眼的大黑框去掉。
經(jīng)過(guò)一陣丁零當(dāng)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(gè)呀，這次買一個(gè)OLED顯示屏的，更高級(jí)，而且OLED電視的屏幕還可以卷起來(lái)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(lái)卷了~
兩臺(tái)電視，讓JLaservideo的支出超過(guò)了1000美刀，這一下，錢包有點(diǎn)癟了。他打算保守一點(diǎn)，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(lái)，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(lái)了。
怎么說(shuō)呢，外表是寒顫了點(diǎn)，但好歹確實(shí)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(lái)就是帶著這個(gè)隱身顯示屏，到處晃悠，體驗(yàn)一下隱身的快樂(lè)了~
隱身顯示屏的效果還是不錯(cuò)的。但這個(gè)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(lái)還有色差。
但小伙伴們別著急，這是因?yàn)樾「缛卞X，沒(méi)辦法。在韓國(guó)，有一棟不差錢的大樓“無(wú)盡大樓”，無(wú)盡大樓也喜歡隱身。它采用的方案一樣，不過(guò)耗費(fèi)的錢更多。
整棟大樓都是顯示屏，然后在不論哪個(gè)視角，這棟大樓都會(huì)把背對(duì)著人們的那一面投映到正面的顯示屏上，整棟大樓看起來(lái)就跟隱身了一樣！不過(guò)這大樓太燒錢了，到目前還是在建當(dāng)中。到時(shí)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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