数字助推文化前行

2016年04月14日14:34  来源:中国知识产权报
 

编者按

数字技术的每一次革新,如动画制作、3D电影、全息投影以及三维重建等,不仅使传统文化得以广泛传播,还促进现代新兴文化不断发展。本文选取数字技术领域的一些重大专利,对其进行介绍,展现专利对文化发展的传承和推动作用。

动画制作

走进童趣世界

前不久,动画电影《疯狂动物城》中的树獭“闪电”,以其慢悠悠的可爱形象萌翻了观众。动画艺术经过100多年的发展,已经有了较为完善的理论体系和产业体系,并以其独特的艺术魅力深受人们的喜爱。

1908年,法国人埃米尔·科尔首创采用负片制作动画影片,为日后动画电影的发展奠定了基础。20世纪七八十年代,动画制作公司开始尝试真人影视动画片的探索。至此,影视界迎来了二维动画时代。随后,各国动画制作公司相继开发出将真人动作投射到电脑上进行创作和利用光学追踪技术研发的动作捕捉系统,进一步提高了动画动作的逼真性和自然度。

1995年,美国皮克斯公司制作了第一部三维动画长片《玩具总动员》,这一大胆尝试使三维动画技术从初期的背景、环境制作,开始转向全方位的运用。三维动画凭借更为逼真的艺术效果,吸引了众多影视公司的关注,进而迎来了全盛发展时代。作为业内最优秀的三维动画制作公司之一,福克斯蓝天工作室研发出了CGI Studio制作软件,并针对该软件的核心技术进行了专利布局。该软件尤其擅长创造出皮毛和头发投射出的细腻光影,被公认为是目前最优秀的光线跟踪处理软件。

现代动画制作是一个技术密集型产业,图像处理、角色建模、场景处理,都是优质动画作品需要运用的核心技术。这是动画制作公司的重点研发投入方向,也是技术争夺异常激烈的领域。根据PatSnap智慧芽专利数据库统计,在动画制作领域,美国是提交专利申请数量最多的国家。相对而言,中国市场对动画制作技术的重视和敏感程度略弱。国内动画制作公司亟需继续加大技术创新,积极开展专利布局,为国内动画产业的发展提供技术支撑。

随着动画制作技术的不断发展,那些天马行空的想象将会找到更合适的技术载体,让观影者走进充满童趣的世界。 (陈 婕)

3D电影

打造视觉盛宴

国产动画3D电影《西游记之大圣归来》自2015年7月10日首映,3天票房过亿元、5天过2亿元、11天突破5亿元,一举拿下国产动画3D电影的票房冠军,在业界获得一致好评。《西游记之大圣归来》之所以能够获得成功,除了精彩的故事情节外,精湛的3D电影制作技术也是其重要的加分项。

近年来,随着《阿凡达》《功夫熊猫》《变形金刚3》等3D电影的热播,好莱坞各大电影公司纷纷开始制作3D电影,全球各大院线也纷纷热捧3D数字影院系统,这一系列变化标志着影像技术进入了3D立体电影时代。

事实上,3D技术的发明由来已久。早在1839年,英国科学家查理·惠斯顿根据“人类两只眼睛的成像是不同的”发明了一种立体眼镜,让人们的左眼和右眼在看同样图像时产生不同效果,这就是今天3D眼镜的雏形。1952年,讲述非洲探险故事的《非洲历险记》被认为是电影史上第一部真正的3D电影。该影片的宣传口号是“狮子在你腿上,爱人在你怀里”。

此后的半个世纪均为胶片立体电影时代,影视公司使用最多的是红绿分色技术以及线偏振光分光技术。2004年,第一部IMAX 3D电影《极地特快》诞生。自此,电影界迎来了数字3D立体电影时代。该片凭借“3D+IMAX”的组合在当时获得了超高票房,让发行方看到了数字3D电影巨大的商业潜力。数字3D电影比胶片立体电影的放映具有画面清晰、稳定、无明显重影、亮度高、与普通数字放映设备相兼容等众多优点,克服了观看传统胶片立体电影时的头晕、疲劳等弊端,能给观众以更好的观影体验和视觉享受。

目前,佩戴3D眼镜是观看3D电影的必须步骤,但也给观众带来了一些不便。作为3D潮流的引领者,美国Masterimage 3D公司拥有立体成像技术和自动立体成像技术(无需眼镜)领域的9件专利。相信,随着科技的不断发展,裸眼3D影视作品即将走进千家万户,为观众提供更佳的观影感受。 (陈 婕)

全息投影

塑造空中幻像

2015年央视春节晚会的舞台上,李宇春上演“分身术”,4名“李宇春”同台演唱,效果震撼,而全息投影技术就是李宇春“分身术”的奥秘所在。

据了解,全息投影技术是通过光线的反射和衍射原理,记录并再现真实三维图像的技术,其不仅可以产生立体“幻象”,还可以使“幻象”与表演者互动。2014年,“公告牌音乐盛典”在美国拉斯维加斯举行,该音乐盛典的一大亮点就是迈克尔·杰克逊“复活”了,而这采用的也是全息投影技术。

全息投影技术的发明者是英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯。该技术是其在英国BTH公司研究增强电子显微镜性能手段时偶然发现的,并据此获得了1971年诺贝尔物理学奖。英国BTH公司针对这一技术于1947年12月提交了相关专利申请并获得授权。这项技术从研发伊始就一直被应用于电子显微技术中,只不过该技术一直到1960年激光被发明出来后才取得了实质性的进展。

目前,全球范围内已实现的全息投影技术可分为3种。一种是空气投影和交互技术,由美国麻省理工大学研究生查得·达因(Chad Dyne)发明。该技术来源于海市蜃楼原理,被认为是显示技术领域中的一个里程碑。第二种是激光束投射实体的3D影像技术。该技术利用氮气和氧气在空气中散开时,混合成的气体变成灼热的浆状物质,并在空气中形成一个短暂的3D图像。简单来说,该技术主要是通过不断在空气中进行小型爆破来实现投影。最后一种是360度全息显示屏技术。该技术将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像。

值得一提的是,美国加州的一家科技公司正在研发三维全息投影芯片,其可应用到各种显示设备中,如智能手机、电视、智能手表,甚至是“全息桌面”。届时,三维全息投影时代将真正到来,人们日常工作和生活中的各种信息传播方式也将迎来新一轮变革。 (陈 婕)

三维建模

重现古迹风采

曾被誉为“万园之园”的圆明园,几经劫难后,如今只留下些许断壁残垣。作为我国园林的一处瑰宝,如何让后人重新领略其往日风采,“重建”圆明园,对传统文化的世代相传意义重大。

依靠数字化科技,清华大学教授郭黛姮率领的研究团队历经15年,终于利用数字技术“重建”圆明园。据了解,研究团队利用三维建模等技术,使圆明园遗址的90%已完成数字化复原。长期以来,人们只能通过残存的圆明园旧图和文字记载想像园林全貌。如今,人们可以透过虚拟世界,一睹圆明园曾经的风采。

“数字圆明园”项目将三维建模、增强现实技术等与传统建筑技术相融合,通过数字化技术手段,最大限度地“恢复”圆明园原貌。为了保证历史精准度,研究人员在参考考古发掘信息和文献资料的同时,还通过数字化技术手段,结合无人机高精度航拍和三维激光扫描仪等先进手段,记录圆明园地理环境。通过仔细描绘建筑模型的线条图,对遗址现场发现的残损石构件进行虚拟拼接,对古代彩画进行复原。目前,该团队已完成了圆明园90%的数字化复原工作,包括2000座数字建筑模型、41个圆明园景区、128个时空单元的复原研究。尽管各园区、建筑的复原程度不一,精细程度有所不同,但数字化研究成果已经提供了一大批圆明园的平面图像和立体影像。

据了解,截至2015年7月,我国三维建模相关领域的专利申请数量约为1200件,这些专利申请的技术内容涉及计算机3D建模、计算机辅助设计等。

如今,一款圆明园数字导览系统软件已经投入使用。可以说,正是借助强大的数字技术,昔日的琼楼玉宇方能重现在人们眼前,让中华文明在数字世界中源远流长。 (陈 婕)

(责编:魏艳、马丽)