光线通信技术

光线通信技术（精选九篇）

光线通信技术 篇1

光线跟踪 (Ray tracing) 来自于几何光学的一项通用技术, 它通过跟踪与光学表面发生交互作用的光线从而得到光线经过路径的模型。它用于光学系统设计, 如照相机镜头、显微镜、望远镜以及双目镜等。这个术语也用于表示三维计算机图形学中的特殊渲染算法, 跟踪从眼睛发出的光线而不是光源发出的光线, 通过这样一项技术将生成编排好的场景的数学模型显现出来。这样得到的结果类似于光线投射与扫描线渲染方法的结果, 但是这种方法有更好的光学效果, 例如对于反射与折射有更准确的模拟效果, 并且效率非常高, 所以当追求这样高质量结果时经常使用这种方法。

2 基本原理

光线跟踪的目的是为了模拟自然现象:能见到各种颜色是因为太阳发射出来的光线经过各种自然物体的反射或折射后, 最终进入眼睛。若暂时不去计较其他因素, 所有的这些光线都应该是直线。

如图1所示, 黄色的光直接从太阳射入照相机中;红色的光线被场景反射后到达照相机, 而蓝色的光线被玻璃球折射后命中照相机。图1中没有画出的是那些无法到达观察者的光线, 这些光线也是不从光源往照相机进行跟踪的原因, 而是采用相反的路径。图1标识的是一种理想情形, 因为光线的方向没有影响。从上面得到一个启示:与其等待光源发射一条光线穿过一个目前颜色或是黑色的像素, 不如自己从照相机发射光线去穿过平面的每个像素, 去观察这些光线能击中几何体上的哪些像素, 如图2所示。

一条光线有它的起点和方向。当从照相机发射光线时, 起点一般是一个固定点, 并且光线会穿过屏幕表面的像素。

3 代码实现

在raytracer.h中有类Ray的定义, 具体代码如下:

注意下面的代码, 它在raytracer.cpp中的Render方法中构造了一条光线。

该光线起始点在‘O’, 方向朝向屏幕平面上的一个位置, 并且方向进行了单位化处理。屏幕平面指的是一个漂浮在虚拟世界的一个矩形, 用来表示屏幕。代码中以原点为中心, 宽为8个单位, 高为6个单位, 这对于800*600的分辨率是合适的。可以对这个平面做各种处理:若将它移开照相机, 则光线的宽度就变窄, 从而物体会在屏幕上变大。若旋转这个平面 (且照相机以它为中心) , 会得到虚拟世界的另一种视图。接下来需要一个场景来进行光线跟踪, 一个场景中包含各种元素, 比如球体和平面。也可以用三角面片, 并用它来构造任何其他物体。下面是构造场景的代码:

代码为场景添加了大小两个球体, 一个平面还有两个光源。所有的准备工作已经就绪了, 为了理清思路先看一段伪代码:

为了确定最近的与光线相交的物体, 必须逐一测试, 该功能由raytracer.cpp中的Raytrace方法实现。在进行了初始化后, 执行下面的代码:

代码对场景中的所以元素做循环处理, 为每个元素调用其Intersect方法, 这个方法以一条光线为参数, 返回一个整数表明是命中还是没有命中, 以及相交前光线传输的距离。除此以外还会记录下最近相交的记录。一旦知道光线命中的是那个元素, 那么就可以来计算光线的颜色了。若只是简单地使用元素的材质颜色就太简单了, 并且结果颜色也很枯燥。因此, 使用两个点光源来计算散射阴影。

这段代码计算从相交点 (pi) 到光源 (L) 的向量, 并用这个向量和相交点的单位向量的叉积来计算出光源的亮度。这个计算出的亮度是元素朝向光源的那一点被光源照亮, 而其他点就是阴暗的了, 叉积大于0为了防止面与光源反向, 如图3所示。

4 结语

光线的运用技巧 篇2

1、技巧一：逆光摄影

拍摄阳光，不一定是要向着同一方向(顺光)的，有时试试把主体背着阳光拍，这样会拍出另一种味道。

拍摄静物时：例如拍摄树叶，我们可以在树叶的另一面拍摄，利用阳光穿透树叶，把叶子拍得清彻，突出纹理。

拍摄人像/动物时：逆光拍摄能拍出漂亮的黄金色发丝，令照片更动人，利用偏黄的白平衡(试试调到高一点的K数或使用闪光灯白平衡或直接于夕阳下拍摄)也能令照片变得暖起来，但要好好控制曝光或补光量，以免主角变得全黑。

2、技巧二：拍摄影子

拍摄阳光，太阳本身未必一定要是主角，其实有光便有影，影子有时更能增加趣味，提供更大的想像空间。

3、技巧三：拍摄剪影

逆光拍摄时有时主角会变得很暗，那么直接拍摄剪影吧!要拍出漂亮的剪影，我们需特别留意主角的轮廓和形态，也要留意背景能否突出剪影。

4、技巧四：拍摄反光面

有想过拍摄反射面内的世界吗?

其实我们周遭也有很多题材去拍摄：例如玻璃、镜子，甚至是水面的反光，我们也可以拍摄反转的世界，利用平衡构图或是直接把反射面充满整个画面也是很好的拍摄手法。

5、技巧五：利用镜头的`光晕

镜头的光晕(Lens flare)其实是镜头的缺点，但如果好好利用这个“缺点”，我们可以替照片加上一个特别的感觉!不同手机品牌、型号镜头拍出的光晕也不同，向着阳光的角度也有别，可以拿自己的镜头试试。

光线通信技术 篇3

要实现对连续的光源进行控制, 该设计中先后选用了三种方案。第一种方案采用了LED灯带方式, LED灯带是指把LED组装在带状的FPC (柔性线路板) 或PCB硬板上, 这种方式可以实现基于线的多个LED控制, 但由于带状本身具有硬度, 故要实现多种弯曲形态不容易实现。第二种方案采用了多个直插封装的LED自己通过连线进行串并组合, 来实现基于线的LED控制, 但这种方案中由于LED的颗粒比较大, 远看效果尚可, 但一旦近距离观赏则颗粒分离比较明显, 线条的连贯性不好, 对于故事情景表达过于抽象。考虑到以上两个方案的不足, 在该设计中采用了EL冷光线技术来构成表演服饰中的基本线条。

EL冷光线利用电能转化为光能的工作原理, 通过加在两极上的交流电压驱动而产生的交流电场, 通过启动发光原子, 使其被加速而获得足够能量, 被电场激发的电子碰撞发光中心及荧光物质, 引致电子能极的跳跃变化复合而导致发射出高效率的冷光。作为一种均匀整体的面发光机体, EL冷光线不会对视觉造成刺眼, 具有很高的发光效率、光线柔和发光强度极高的特点。在该设计中, EL冷光线最大的特点是可以任意弯曲, 做成各种舞台表演形态, 达到满意的表演效果。

1 舞台表演服饰结构与功能设计

该设计的舞台表演服饰整体采用一件透明雨衣, 在雨衣上下两部放置两个光源区域, 分别为情景区一与情景区二。其中, 情景区一设置在于雨衣上部, 由19根EL冷光线组成分别标号a--s, 这些按一定的图形分布。情景区二位于情景区一的下部, 由5根EL冷光线构成。该设计可以通过光源的变幻, 组成电影《黑天鹅》内容情景。舞台表演服饰结构如图1所示。

情景区一由19根EL冷光线组成分别标号a~s, 这些光线按一定的图形分布, 能够随着音乐的不同变化而发光, 从而进一步展示故事情节。其中EL冷光线a、b、c、d、e、f、g、i、j、l、m、n、s组成情节1象征着芭蕾舞裙, 是整个故事的开端, 阐明故事主角的身份;EL冷光线f、h、i组成情节2象征着舞鞋, 预示着导演托马斯决定为新一季《天鹅湖》挑选新演员, 而女主角则觊觎黑天鹅的角色;EL冷光线a、b、c、d、o、p、q、r组成情节3象征着黑天鹅的邪恶, 女主角为了演出黑天鹅的诡诈与淫荡, 开始鲁莽、不顾一切地探索起自己黑暗的一面;EL冷光线j、k、m组成情节4象征着白天鹅的纯洁, 女主角本是白天鹅的完美化身, 无辜而优雅;EL冷光线a、b、c、j、k、o、r组成情节5象征着内心的矛盾, 是黑与白的决裂, 女主角在这两面中游离;EL冷光线a、o、p组成情节6象征着欲望的巅峰, 音乐达到高潮, 舞台上的分裂促成了现实中隐性人格的曝露, 现实中的裂变反过来成就了舞台上两种极端角色的塑造;EL冷光线g、h、i、s组成情节7象征着纯洁的泪滴, 是分裂人格残留的本来面目。

情景区二由5根EL冷光线灯管构成, 弯曲折叠成波浪状, 象征着湖水, 随着情节的发展, 水波此起彼伏。5根EL冷光线分别代表5个等级, 会随着音乐音量的升高、频率的加快而层层递增发光, 例如, 音量极低、频率极慢时, 仅有第一个EL冷光线发光, 当音量增加或频率加快, 后一个EL冷光线会随着前一个EL冷光线一起发光, 以此类推, 直至音量极高、频率极快时, EL冷光线同时发光。

2 智能化舞台表演服饰控制器设计

从功能上分析, 该舞台表演服饰主要需控制两个光源区域, 其中情景区一由19根EL冷光线组成, 分别根据剧情变幻需要变化7个情节。由于舞剧本身是确定的, 在这里情景区一中的7个情节变化可以采用定时进行控制, 根据各个情节的时间长度来进行情节间的光源变化。而情景区二的5根EL冷光线不是同时亮起, 主要是根据外部的音乐音量变化来进行切换, 故控制器需要有拾音传感器输入接口。

根据多根EL冷光线的组合, 可以将情景区一中的a作为1路, b、c、d作为1路, e、f作为1路, g、h、i、j、k、l、m、n、o、p、q、r、s分别作为1路, 情景区二中的5根冷光线分别为1路, 这样共需要21个I/O进行分别控制。

根据以上分析, 可以获得图2所示的表演服饰控制器框图。

(1) 电源模块:由于表演时人是会移动的, 要求电源也是可以移动的, 故本设计中采用了锂电池模块作为供电电源, 或者也可以直接采用外接的充电宝模块作为控制器总体电源。

(2) 处理器模块:该模块是整个系统的控制中心, 负责对各个功能模块进行调度, 因而需要具有系统所用功能模块的接口。此外, 还有实时性和运算能力等性能要求。处理器模块包括MCU处理器、SDRM与FLASH等存储单元。在该设计中, 采用ST公司推出的一系列性价比较高的STM32F103VET6芯片作为核心MCU。该芯片以ARM 32位的Cortex-M3为内核, 可提供最高72 MHz的工作频率。片上集成并行LCD接口、I2C、SPI、USART、ADC和SDIO等丰富的控制接口, 因此可以满足该系统的功能需求。

(3) 实时时钟模块:该模块为系统提供RTC时钟, 包括年、月、日、时、分、秒、周等信息, 当系统主电源断电时, 仍可以进行工作。该模块在表演时可以精确定时, 进行情节变化。

(4) 拾音传感器模块:传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒, 声波使话筒内的驻极体薄膜振动, 导致电容的变化, 而产生与之对应变化的微小电压, 这一电压随后被转化成0~5 V的电压。该传感器模块通过A/D转换电路与处理器模块相连。

(5) EL冷光线驱动模块:由于冷光线驱动是交流驱动, 故EL冷光线驱动模块需要完成直流转交流功能, 实现处理器模块通过GPIO接口对多路冷光线的直接控制。

3 结语

EL冷光线具有超省电、短波光、无幅射、夜间特别明亮、醒目等特点, 对于完成该设计中较复杂的表演效果起到了决定性的作用。该设计中将电子信息技术与艺术较完美地进行结合, 增加了艺术表演的可观赏性。该设计中的控制器本身有一定通用性, 既可以实现EL冷光线的控制, 也可以实现多路LED的控制, 对于不同的表演风格都可以通过二次编程方便地实现, 具有很好的推广应用价值。

参考文献

[1]王纪永, 王建平.基于两通道PWM的LED调光调色方法[J].光电工程, 2012, 39 (7) :132-136.

[2]陈鑫, 秦宏伟, 陈春雨, 等.基于Cortex-M3内核的STM32微控制器研究与电路设计[J].大庆师范学院学报, 2013 (6) :44-47.

光线传媒业务发展 篇4

一、电视节目制作和发行业务

二、大型活动业务

三、电影业务

四、电视剧业务

五、艺人经纪业务

六、新媒体业务

一、电视节目制作和发行业务

光线传媒是中国最大的电视节目制作和发行商，每天制作超过4小时的娱乐资讯、音乐、时尚和真人秀节目，在全国620家电视频道播放。光线传媒旗下的品牌电视节目包括：国内收视率最高的王牌娱乐资讯节目《娱乐现场》、最有影响力的综合音乐品牌节目《音乐风云榜》、全国唯一的日播大型明星访谈节目《最佳现场》、大型民生类日播节目《帮帮忙》、大型日播电影电视剧排行节目《影视风云榜》、日播时尚节目《完美造型团》，大型综艺真人秀节目《音乐风云榜之音乐学院》，以及大型综艺活动节目《慈善歌会》，全面占领中国娱乐节目市场。光线正将在各地分散播出的节目，整合到每个城市一个完整频道播出，以构建中国第一个娱乐频道网，目前已有20家城市台加盟，目标是覆盖200个以上的重要城市。

二、大型活动业务

光线传媒每年推出上百场大型娱乐活动，包括各种颁奖典礼和娱乐秀。光线传媒一直致力于打造国内最具权威与公信力的专业颁奖典礼，其中“音乐风云榜颁奖盛典”连续8届成功举办，被媒体誉为“中国的格莱美”；“娱乐大典”是光线传媒王牌娱乐资讯节目《娱乐现场》的总评榜，是国内唯一的综合性娱乐颁奖典礼；每年一届的“电视剧风云盛典”，是国内唯一以收视数据为基础的电视剧颁奖礼，已成为电视剧行业的旗帜性活动；“时尚风云榜颁奖盛典”是时尚界最具开拓性和影响力的颁奖盛事，也是目前国内唯一专业的时尚颁奖礼；而“模特大典”则是中国目前唯一的模特界颁奖盛典。光线传媒旗下大型娱乐活动品牌“嘉华丽音”，是中国第一演艺活动品牌，以承办各种大规模、高水准、高难度及国际化的活动著称。“嘉华丽音”同时承办国内“华表奖”、“金鸡奖”、“百花奖”等多个电影专业奖项颁奖活动，还是国内最专业的电影首映式承办机构，承办了包括《卧虎藏龙》、《十面埋伏》、《集结号》、《功夫之王》、《赤壁》等大片在内的多场首映礼；此外，“嘉华丽音”还承办大量高难度娱乐活动，包括大型音乐剧《电影之歌》、央视品牌节目《同一首歌》等海内外演出和各种大型商业演唱会，以及各地政府的节庆活动等等。

三、电影业务

光线传媒强大的宣传平台、超强的活动组织能力和销售发行能力为光线影业的迅速崛起提供了独一无二的资源优势。目前，光线影业已跻身国内民营电影公司前三甲。

光线影业2006年底推出第一部作品《伤城》就取得了超高票房，之后上映的《导火线》和《铁三角》均荣登上映期间国产电影票房冠军宝座。光线影业2008年投资和发行的电影超过6部，其中包括徐克《深海寻人》、杜琪峰《蝴蝶飞》、刘镇伟《出水芙蓉》、麦兆辉《大搜查》、林超贤《证人》等作品。2009至2011年，光线影业计划每年投资和发行15部以上的主流电影，其中包括系列古装武侠片《兵器谱》前7部，《家有喜事》系列贺岁喜剧。以及与著名话剧品牌《麻花》联动的同名青春贺岁电影等。目前，光线影业已经策划储备了30个以上的原创电影项目。在电影投资方面，光线影业坚持三个原则：只做商业类型片、参与国际合作、介入推广发行，目标是成为“中国第一原创电影公司”。光线传媒将成为继华谊兄弟、华策影视之后，第三家登陆资本市场的影视传媒公司。

四、电视剧业务

2006年以来，光线传媒投资的电视剧近20部。作为首都广播电视制作业协会副会长单位，光线传媒推出了包括《暴雨梨花》、《房前屋后》、《新上海滩》、《中国兄弟连》、《落地请开手机》、《鹰与枭》、《A 计划》、《张礼红的现代生活》、《都是爱情惹的祸》、《好好过日子》、《福祸相依》等一批热播电视剧，总数已达600多集，成功跻身中国电视剧制作业前十强之列。光线传媒旗下的《630剧场》拥有1500集情景剧版权，2007年成功推出中国最长的系列情景喜剧《闲人马大姐》的续集《新马大姐》100集；2008年，光线传媒将继续推出《新马大姐》100集，同时还将推出另一部情景喜剧《桂花打工记》100集。光线传媒将成为继华谊兄弟、华策影视之后，第三家登陆资本市场的影视传媒公司。

五、艺人经纪业务

艺人经纪是光线传媒正在着力打造的新业务。旗下拥有近20名签约主持人的光线传媒当之无愧是中国最大的主持人经纪公司。光线传媒曾一手培养过李霞、索尼、何炅、谢娜、沈星等一大批深受中国年轻人喜爱的娱乐主持人，被称为“中国著名娱乐主持人的摇篮”，而通过“猫人魅力主持秀”脱颖而出的柳岩、谢楠,左大健如今已经成为光线传媒当家花旦，并逐渐成为娱乐主持界新一代掌门人。此外，光线传媒依托自身的娱乐传媒背景，与内地、港台、日韩及东南亚等地2000多位艺人保持紧密合作，是对娱乐界影响最大的民营公司。目前，光线传媒已开始全面进军影视演员和歌手经纪业务，目标是成为中国最有影响力的综合艺人经纪公司之一。光线传媒将成为继华谊兄弟、华策影视之后，第三家登陆资本市场的影视传媒公司。

六、新媒体业务

新媒体业务方面，光线传媒早在2000年就创建了当时国内最大的网上明星俱乐部“E视网”。光线传媒是新浪博客首批内容提供商，《娱乐现场》博客更是在短期内点击率突破千万而一举夺得机构博客排行榜首位。而《娱乐现场》播客目前则已突破3500万的点击大关，成为中国娱乐节目“第一播客”。2008年3月，光线传媒获得广电总局颁发的网络视听许可证，是首批获得此牌照的三家民营企业之一。光线传媒正计

划将库存的6万小时娱乐视频素材全部数字化，将E视网打造成为中国最大的娱乐视频博物馆，成为互联网视频和明星社区的领军网站。光线传媒将成为继华谊兄弟、华策影视之后，第三家登陆资本市场的影视传媒公司。光线传媒模式模式——传媒娱乐工业化光线传媒独创娱乐内容工业化流水线作业系统●策划──洞察市场玄机，以敏锐行动捕捉市场风云变幻●制作──领先对手行动，全程保障制作水准，第一时间满足受众视听需求●包装──赋予娱乐产品以品牌灵性，与目标观众深度沟通●发行──娱乐产品的一次销售，建立覆盖全国的高价值传

光线通信技术 篇5

各向异性晶体中的光传输问题是光束传输理论的一个重要组成部分,而在研究晶体中光传输问题时,晶体的双折射效应决定了光传输的特殊性,特别是光轴取向对光束传播规律的影响是不可忽略的。在非线性光学中,不同成份的光波需重叠在一起,相互作用,才能实现非线性转换。在非线性光学器件中,利用晶体的非线性实现倍频,为了提高倍频效率,需满足相位匹配条件。在晶体加工时,使晶体表面的法线与晶体光轴间的夹角等于匹配角,当激光正入射时,就能满足相位匹配条件。但由于光轴定向或晶体加工的偏差,造成法线与光轴间的实际夹角不等于匹配角,这时需调整激光的入射角,使倍频效率最大[1,2,3,4]。由于晶体的各向异性,光束在晶体中传播时,其传播速度和方向会随光轴的方向而发生变化,所以研究光束的入射角、光轴任意取向时光束的传播规律具有十分重要的意义。目前虽有许多文章对各种情况下的晶体双折射现象进行了研究,但对e光线透过晶体出射点位置及其变化规律缺少系统的、深入的、定量化的研究。本文利用平面光波在晶体中传播的特性[3,6],推导了光波在晶体表面折射时,对于任意光轴取向、任意入射角确定e光线透过晶体出射点位置的公式;并利用MATLAB对该公式进行了数值计算,对于任意光轴取向、任意入射角绘出e光偏离界面法线距离曲线。给出了对于任意光轴取向、任意入射角确定e光线透过晶体出射点位置的定量关系式。

1 基本原理分析

光波投射到单轴晶体的界面上,形成双折射现象,折射的o光线和e光线传播方向原理见图1(图示负单轴晶体)[3,6],若光波在空气中折射率为n1=1,单轴晶体的主折射率为no,ne,光轴与晶体界面的夹角为β,光束斜入射到晶体的表面,入射角为θ1(0°≤θ1<90°),由折射定律: n1sinθ1=nosinθo,则o光线的折射角为:

$\theta {}_{\text{o}}=\arcsin \left(\frac{\sin \theta {}_1}{n{}_o}\right)(1)$

由斯涅尔原理,可知e光线与o光线的离散角为α满足公式[6,7]:

$\tan \alpha =\left(1-\frac{n{}_{\text{o}}^2}{n{}_{\text{e}}^2}\right)\frac{\tan \theta }{1+\frac{n{}_{\text{o}}^2}{n{}_{\text{e}}^2}\tan {}^2\theta }(2)$

其中θ为o光波法线方向与光轴的夹角。

把(2)化简得:

$\tan \alpha =\frac{(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)\tan \theta }{n{}_{\text{e}}^2+n{}_{\text{o}}^2\tan {}^2\theta }(3)$

e光的折射角为θe=θo+α,则有:

$\tan \theta {}_{\text{e}}=\tan (\theta {}_{\text{o}}+\alpha )=\frac{\tan \theta {}_{\text{o}}+\tan \alpha }{1-\tan \theta {}_{\text{o}}\tan \alpha }(4)$

把(3)式代入(4)式得:

$\tan \theta {}_{\text{e}}=\frac{\tan \theta {}_{\text{o}}\cdot (n{}_{\text{e}}^2+n{}_{\text{o}}^2\tan {}^2\theta )+(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)\tan \theta }{(n{}_{\text{e}}^2+n{}_{\text{o}}^2\tan {}^2\theta )+(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)\tan \theta {}_{\text{o}}\cdot \tan \theta }(5)$

若晶体的厚度为d,e光线距离界面法线出射点位置为:

$\begin{array}{l}L=d\cdot \tan \theta {}_{\text{e}}=d\cdot \\ \frac{\tan \theta {}_{\text{o}}\cdot (n{}_{\text{e}}^2+n{}_{\text{o}}^2\tan {}^2\theta )+(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)\tan \theta }{(n{}_{\text{e}}^2+n{}_{\text{o}}^2\tan {}^2\theta )+(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)\tan \theta {}_{\text{o}}\cdot \tan \theta }(6)\end{array}$

当$0°\le \beta <90°,\theta =\theta {}_{\text{o}}+\frac{\text{π}}{2}-\beta$,则:

$\tan \theta =\tan (\theta {}_o+\frac{\text{π}}{2}-\beta )(7)$

把(1)和(7)式代入(6)式得

$L=d\cdot \frac{\tan \left[\arcsin \left(\frac{\sin \theta {}_1}{n{}_{\text{o}}}\right)\right]\cdot \left[n{}_{\text{e}}^2+n{}_{\text{o}}^2\tan {}^2\left(\frac{\text{π}}{2}+\arcsin \left(\frac{\sin \theta {}_1}{n{}_{\text{o}}}\right)-\beta \right)\right]+(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)\tan \left[\frac{\text{π}}{2}+\arcsin \left(\frac{\sin \theta {}_1}{n{}_{\text{o}}}\right)-\beta \right]}{\left[n{}_{\text{e}}^2+n{}_{\text{o}}^2\tan {}^2\left(\frac{\text{π}}{2}+\arcsin \left(\frac{\sin \theta {}_1}{n{}_{\text{o}}}\right)-\beta \right)\right]+(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)\tan \left[\arcsin \left(\frac{\sin \theta {}_1}{n{}_{\text{o}}}\right)\right]\tan \left[\frac{\text{π}}{2}+\arcsin \left(\frac{\sin \theta {}_1}{n{}_{\text{o}}}\right)-\beta \right]}(8)$

由(8)可知:当单轴晶体的主折射率为no,ne,晶体的厚度d已知时,光轴与晶体界面的夹角β、光束斜入射到晶体表面的入射角θ1的变化将引起e光线透过晶体出射点位置的变化。

当光波垂直照射到晶体的界面上时,即入射角θ1=0°,代入(8)式,化简得:

$L=\frac{(n{}_{\text{e}}^2-n{}_{\text{o}}^2)d\text{s}\text{i}\text{n}\beta \cos \beta }{n{}_{\text{o}}^2\cos {}^2\beta +n{}_{\text{e}}^2\sin {}^2\beta }(9)$

(9)式与参考文献[4]中的公式相符合,证明(8)和(10)式的斜入射的情况的推导公式是正确的。

2 MATLAB数值计算

2.1 β变化引起的L的变化数值计算

当单轴晶体的主折射率为no,ne,光束斜入射到晶体表面的入射角θ1已知时,对光轴与晶体界面的夹角β变化引起e光线偏离界面法线的距离L的变化数值计算。

利用MATLAB程序仿真[8,9],选取负单轴晶体(方解石)的主折射率no=1.658 4,ne=1.486 4,晶体厚度d=16.45 mm,光束斜入射到晶体表面的入射角θ1=0°,30°,45°,60°,90°时,利用(8)式对光轴与晶体界面的夹角β在[0,0.5π]变化引起e光线偏离界面法线的距离L的变化数值计算见表1,数据绘图曲线见图2。

由表1和图2可知:(1)当入射角确定时,光轴从0°～90°变化引起e光出射点的变化,且在变化过程中有极值和零值点;(2)入射角越大,e光出射点偏离法线越远;(3)当θ=0°,β=0°和90°时e光线偏离界面法线的距离L=0,β=45°时,L值最大,该规律与(9)式相符合。

2.2 θ变化引起的L的变化数值计算

当单轴晶体的主折射率为no,ne,光轴与晶体界面的夹角β已知时,对光束斜入射到晶体表面的入射角θ1变化引起e光线偏离界面法线的距离L的变化数值计算。

利用MATLAB程序仿真,选取负单轴晶体(方解石)的主折射率no=1.658 4,ne=1.486 4,晶体厚度d=16.45 mm,光轴与晶体界面的夹角β=0°,30°,45°,60°,90°时,利用(8)式对光束斜入射到晶体表面的入射角θ1引起e光线偏离界面法线的距离L的变化数值计算见表2,数据绘图曲线见图3。

由表2和图3可知:(1)当光轴位置确定时,入射角从0°～90°变化引起e光出射点的变化,且变化是单调的;(2)光轴与界面的夹角越大,e光出射点偏离法线越近。

3 实验验证

实验装置如图4所示,选取波长为632.8 nm的激光器作为光源,样品为厚度16.45 mm的方解石晶体,对该波长晶体的主折射率约为no=1.655 4,ne=1.485 1,光轴与界面夹角为30°,晶体被夹持在有小孔、可旋转的夹具中,光波垂直入射θ1=0°,在接收屏上接收到图像是被双折射的两束光的投射点。确定o光、e光在接收屏上投射点的距离L,测量出晶体旋转一周,e光出射点形成的轨迹圆半径L,记录的轨迹圆如图5所示,利用AutoCAD对轨迹圆进行图像处理,检测出轨迹圆的半径即为测量值L,代入数值计算程序,计算出晶体光轴与界面的夹角值。实验进行了5次,实验数据见表3。

实验证明:光波垂直入射到晶体的界面时,e光在接收屏上投射点的距离L满足理论分析公式(9),而(9)式是(8)式演化来的,由此,可证明对于任意入射角、任意光轴位置理论分析推导的公式(8)是正确的。

4 结 论

(1)利用平面光波在晶体中传播的特性,推导了光波在晶体表面折射时,对于任意光轴取向、任意入射角确定e光透过晶体的出射点位置的公式;

(2)利用MATLAB对该公式进行了数值计算,对于任意光轴取向、任意入射角绘出e光偏离界面法线距离曲线。给出了对于任意光轴取向、任意入射角确定e光的出射点位置的定量关系式。

(3)实验验证了对于任意入射角、任意光轴位置理论分析推导的公式是正确的。

摘要：基于平面光波在晶体中传播的电磁理论特性,推导了光波在晶体表面折射时,双折射光波中e光线透过晶体出射点的位置受到任意光轴取向、任意入射角影响的关系式;利用MAT-LAB对关系式进行了数值计算分析,绘出双折射e光与任意光轴取向、任意入射角关系曲线,并给出了对应的定量关系式;实验验证了该公式是正确的。

关键词：信息光学,双折射晶体,折射光线,MATLAB数值计算

参考文献

[1]张艺,沈为民.单轴晶体锥光干涉的理论与实验研究[J].浙江大学学报(理学版),2005,32(4):403-406.

[2]沈为民,金永兴,邵中兴.光在双轴晶体表面的反射与折射[J].物理学报,2003,52(12):3049-3054.

[3]沈为民,邵中兴.单轴晶体中光轴任意取向时寻常光与非常光间的离散[J].光学学报,2002,22(6):766-768.

[4]罗时荣,吕百达.平顶高斯光束在单轴晶体中的传输[J].物理学报,2003,52(12):3061-3067.

[5]罗海陆,胡巍,易煦农,等.傍轴光束在单轴晶体中传输的矢量性质[J].物理学报,2004,53(9):2947-2952.

[6]韩军,刘钧.工程光学[M].陕西:西安电子科技大学出版社,2007.

[7]梁铨庭.物理光学[M].北京:机械出版社,1987.

[8]于润伟.M ATLAB基础及应用[M].北京:机械出版社,2007.

看到时间触摸光线 篇6

2006年进入北京画院莫晓松工作室学习。2008年毕业于中国艺术研究院研究生院郭怡花鸟创作高研班。2009年进入石齐新中国画创作班第一期学习。

《2007年梦回楼台》入选中国美协“第三届全国中国画展”;2008年《微雨初放》《含露》入选“纪念郭味蕖先生诞辰一百周年全国花鸟画名家学术邀请展”;《心清闻妙香》入选“第七届全国工笔画展”并被收藏;《晴晚风轻》入选中国文学艺术基金会、中国美协“2008现代造型艺术新人展”。2009年《幽艳冷香》入选“微观与精致”第二届全国工笔重彩小幅作品艺术展;2010年《梦回楼台》参加国际妇女解放运动100周年“百年如歌”女美术家作品展;《月移花影之一》入选“全国首届现代工笔画大展”;2011年《月移花影之二》入选“第八届全国工笔画展”并被收藏;2012年《寓言倒置·暖调子》参加“女娲补天”北京女美术家环保作品展;《月移花影之梦幻》入选“2012年全国中国工笔画展”, 并获优秀奖 (最高奖) , 作品被收藏。2013年7月, 参加“新多元主义与后东方主义的合璧”为主题的“中关村画院海外巡回展·东京站”;9月参加“中关村画院国内巡回展·北京798站”。

《半开, 时间》。

《诗象》。

《梦回楼台》。

《晴晚风轻》。

光线传媒:布局VR的逻辑 篇7

现在的文化创意产业、影视行业整体都受到了广泛的关注。而光线在整个行业里处在比较领先的位置, 自然会受到更多的关注。我对光线在未来几年继续保持在内容领域领先的地位非常有信心。这个信心建立在我们业务布局上, 也建立在业务的进展上。

光线传媒现在还是以影视作为主要驱动力的公司, 当然它延伸到的公司, 也是我们业务拓展的方向, 比如说往前延伸是小说、漫画的出版;中间是影视剧;往下延伸是发行、播放, 还有衍生产品、游戏、主题公园、电商等等。这个业务是从上游到下游的一条线。此外, 还有一条线是为内容的生产、发行等等提供支持的业务, 比如说一些互联网的技术、终端等等。实际上, 这两条线是一个交叉的关系。具体来看, 除了基于内容的基础业务之外, 今年光线还会在新艺人、新技术、新网站、新投资、新人才等方面全面推进。

内容全产业

2016年我们已经计划上映的影片是16部, 已经上了3部, 接下来还有13部。此外还有很多尚待确定的电影项目, 其中已经在制作的电影、电视剧、网剧、动画片, 共有39部, 舞台剧还有4部。

在未来2到3年时间中, 光线投资的影片, 电视剧、网剧, 会存在100多个新人触电的机会, 利用这样一个机会, 我们可能会大量签约新的艺人。我们目标是成为中国在新艺人经纪上规模最大的经纪公司。我个人认为, 从今年开始, 到未来的两三年中, 会是中国新一代艺人的崛起时间。而过了未来两三年之后, 可能就会有非常长的一个寂静期。在那一段时间里新艺人涌现的数量和速度都会大幅度的减缓。因为在这两三年内涌入娱乐圈的新艺人, 将占据市场一段时间, 压制其他新的艺人崛起的机会。

这种状况曾反复的发生过。最明显就是当年赵薇、周迅、陈坤、黄晓明等明星出名的时候, 他们占据了娱乐界非常长的一段时间, 那段时间中, 没有什么新人涌现。而到去年开始, 新人涌现。这说明新的“改朝换代”时间已经到了。所以我们要在这一段抓住更多的机会。

新艺人计划也包括新导演和新编剧, 现在进入我们视野的新导演大概有20位左右, 今年大概用了10多位, 还有10多位可以在接下来的时间里进行合作。当然, 拍完了处女作的新导演, 一般也会选择继续跟光线合作。像苏有朋、邓超等都不例外。所以光线也希望能在新导演方面, 成为行业领先。

但只是储备资源就一定能让企业在行业中领先?光线在2012、2013年的时候, 连续两年是全国第二, 2014年是全国第一, 2015年按综合电影来算, 还是全国第一。在过去几年我们的影片不断有“爆品”出现, 这里有客观因素, 也有主观的因素。

客观因素是, 电影这个产品是娱乐界最尖端的产品, 所以想做好这个片子, 需要位于在娱乐界的中心, 掌握到最丰富、最有价值的资源。我们这几年经过逐渐努力, 可以接触到最好的资源, 人才、项目, 这是一个因素。

主观因素是, 我们做很多的新事情, 比如说我们挖掘新导演, 这点对光线有非常多的帮助。合作成本低, 未来有合作的空间, 然后题材更新颖, 表现方式更新颖, 更了解观众, 这个给我们很多的帮助。

还有非常重要的一点就是合作联盟——合作伙伴的项目我们可以优先选择、优先投资且可以优先发行, 这样我们将获得更多项目的合作机会以及合作伙伴。经常有合作伙伴带着10多个项目给我看, 哪些能做, 哪些不能做, 标准够不够, 成本预算行不行, 项目选择的方向对不对, 我们都会进行讨论。如果这个项目合适, 我们就会投进去。正因为我有一批这样的合作伙伴, 再加上我投资的公司, 所以我们有电影行业最丰富的资源。这点非常重要。

内容和硬件兼顾

过去有人建议我做手机、电视机, 我都没有去做。但是VR (Virtual Reality, 即虚拟现实) 是我们一定会更深度参与的技术和产品, 包括终端产品, 还有专业的拍摄产品。

VR是现在很火的一个领域, 但其实要我说, 这个领域才刚开始, 实际上还需要好几年的时间变成熟。我们现在还看不太清楚未来它对各个行业带来的影响和改变, 但是它的前景是毋庸置疑的。

正因为这个领域处在早期阶段, 所以会有很多的人站在同一个起跑线上, 在一起进行投入。所以在一段时间里面, 我认为会是相当热闹的局面。但实际上同一起跑线这个事情又是不存在的, 一定有公司走在前面。那些有储备的、有基础、有很好战略的公司, 会走得更远。

目前光线已经投资了几家和V R有关的公司。最早的一家, 3年前就开始投资了。这个团队是中国最早研究A R (Augmented Reality增强现实技术) 的公司。AR是未来更有前景, 应用更广泛的技术。但是目前的技术条件还不太容易实现, 从带宽, 技术条件方面, 都还需要改善。但是VR作为一个比AR的更加早期一些的产品的形式, 现在市场已经快要成熟了。

我们投资的公司, 在AR和VR中有一个交叉。他们三年前就已经关注到了VR的领域, 并开始在技术做很多的研究。尤其在软件上, 他们领先于国内的同行。后来我们又投资了另外两家公司。这两家公司分别在VR、用户互动和视频技术方面处于国内比较领先的地位。所以现在是三家公司合在一起, 以技术为先, 集中实施VR战略, 我们将打造新的VR生态。在VR生态里, 包括VR的播出平台, VR的拍摄设备, VR的终端, VR云, 以及相关的一整套的VR的技术解决方案。在每一个我刚才提到过的领域中, 我们都有了成熟的想法, 或者说有非常充分的技术准备。

我们将在近期推出中国第一台拥有自主软件的VR摄影机。目前在市场中有VR摄影机售卖, 但它的拍摄设备大部分是进口的。我们是中国第一个把自主软件和拍摄设备进行结合的公司, 所以它卖的其实不仅仅是一个设备。

我认为, 要做好VR, 终端要看内容, 内容需要生产, 而生产最重要的一部分是拍摄。因此这套设备, 我们公司选择和北京七维视觉科技有限公司联合开发, 让它 (摄像机) 可以兼顾民用、专业两个层次的需求。我也准备把这个设备技术用在《鬼吹灯》之《龙岭迷窟》的拍摄当中。根据我们的设想, 会有相当长的一段惊险镜头用全景技术进行拍摄。

为了配合公司的VR战略, 我们即将开通“先看网”, 并在其中开通VR频道, 聚合更多的内容, 同时我们会推出一个VR云, 来为VR内容的生产商提供技术服务。

在我的规划中, “先看网”是一个独立的视频收费网站。现在很多视频网站都在布局收费业务, 那我们进入晚了吗?我觉得不仅现在不晚, 而且将来一段时间也不晚, 因为只有在独立的付费网站出现后, 才能标志这个市场开始进入到一个相对成熟的阶段。现在其他网站的内容通常比较分散, 观众存在一个选择的难度, 我们要做的更加精品一些, 更加集中在精品影视剧内容, 降低用户的选择难度。让用户能获得非常丰富的观影体验。最成功的案例就是美国HBO, 是只播电影的网站, 而且是收费的, 但它成为了全美国最赚钱的电视频道。

在内容方面, 光线的电影、动画片、游戏、预告片以及秀场等其他我们正开展的业务, 都会加入到VR生态池中。接下来, 整个光线系统的内部资源将会和我们投资的公司一起探讨, 在VR生态中, 我们将各自承担什么角色, 各自提供什么样的内容。在光线对外投资的公司里, 至少有6、7家的内容与VR有高度吻合性, 所以他们会成为我们VR生态中很重要的一部分。

VR是新技术, 但其实未来的竞争其实更多是内容的竞争, 当然硬件发展和内容是相互推动的。

在技术终端方面, 国内外的公司都在推出新的产品, 而且产品的改进速度非常之快。所以现在还没有一个统一的标准, 这是比较令人头疼的地方。发展到最后会有相应的标准出台, 不符合这个标准会被淘汰掉。每个人都希望自己能成为行业标准, 我看这有相当大的难度。当然, 如果你做好的话, 会形成局部的标准, 大部分的公司, 实力还不够。相比之下, 美国的公司可能会更强一些。

在内容方面的话, 虽然现在还没有很好的内容, 但我知道很多的公司在做内容的规划。在我看来互动娱乐这一块会是率先发展起来的, 游戏就是其中一个。秀场、直播、线下的场所娱乐, VR的那种体验、还有电影的某一些片断, 或者预告片, 动画片。这些都是可能接下来会成为热点的一些领域。

这几年, 科技和文化、内容和技术的融合, 正在变成一种潮流。按以往的商业模式来讲, 企业不可能做硬件, 同时又做内容。但是这些年已经有成功的案例, 所以我觉得商业模式也在发生变化。硬件和内容两者之间存在很多的互补性。

为了打造出一个内容生态系统, 达到彼此资源共享, 相互帮助, 相互合作的目的。在影视方面, 我们投资了新丽传媒, 橙子映像, 锋芒文化及邓超工作室, 风格横跨电影、电视剧、话剧等多个风格。我们还跟阅文集团合资公司, 并与一些著名的IP成立了合资公司。动漫公司我们有一个彩条屋, 管理我们投资的15家动画公司。我们还投资了5家游戏公司以及出版公司等等。可以说, 光线的内容投资已经延伸到最初始的文学领域, 这可以帮助我们提前锁定一些优秀的作品。

在新媒体、互联网方面, 我们也已经投资了近10家公司, 此外还有场景娱乐公司以及正在投资、洽谈的话剧公司等等。我认为, 我们投资的这些公司, 在下一个阶段会逐渐的释放出他的价值。

深耕本土还是国际化?

以上无论是内容制作还是业务投资, 都是在本土的布局, 但现在很多业内公司都在寻求国际化。我的同事总是叮嘱我说千万不要说人家国际化不好, 但我实际上只是提醒我们的同行要警惕国际化陷阱。

总体来讲, 我认为中国影视公司都还没有到国际化的时候, 甚至若干年之后, 是不是有这个能力, 我觉得都是值得考虑的事情。想打进国际市场, 但是我们对国际市场了解吗?我们对用户、观众了解吗?如果不了解的话, 又凭什么产生一个判断, 这个判断包括公司投资判断, 就股权投资的判断, 也包括项目的投资判断, 凭什么?

比如香港离我们这么近, 这么小的地方, 中国有哪一家内地的公司, 有能力为香港市场制作影片, 同时又取得非常好的收益?而国际市场则更加复杂, 文化跟我们有非常大的差异。同样他们也搞不清楚我们。所以他们在中国市场竞争力并不一定有国内的公司强。所以这些基本的逻辑还是要搞清楚, 在决定到底有没有能力, 有没有必要去做之前。

所以我至少不会同意“将来只有一种公司能在中国市场生存”这种说法, 此外, 如“只有国际化的公司, 在国际收购、投资或者制作国际项目的公司, 才会成为中国娱乐市场、影视市场的老大, 其他的公司都没有戏”, “光做本土内部的公司没有戏”, 这些判断我也都不能同意。

但中国电影体系还不够成熟, 这确实是一个现实状况。我们用13年时间, 基本上走完了西方几十年的路, 但有的优秀人才没有加入进来, 整个行业运作也不规范等等, 这些问题导致整个市场不够协调, 制作也不够专业, 分工也不够明确。

但这个状态正在迅速被改变。比如大概两三年前, 我可能一年看不到几部好的剧本, 现在我一年可以看到几十部好剧本, 都是当年最冒尖的几部作品的水平, 说明中国的编剧在迅速成长, 很多的专家, 专业的编剧, 年轻实力导演……各种各样的人都在加入到这个行业里面。

现在的这些年轻导演有更先进的理念、没有包袱, 了解观众, 接受了更专业的培养。以前的老导演在俄罗斯理念下培养出来了制作的方法、理念, 而现在的年轻人跟世界最先进的东西接轨, 而且他们锻炼的机会比过去高太多了。我们现在最年轻的导演20多岁就拍第一个片子, 以前是不可能的。机会多、培养成长就快。一个新导演拍了三个片子之后, 会成为相对成熟的导演。真正有天赋的导演, 一个片子就会成功, 所以现在需要给他机会。

很多国家的影视制作水平目前看来比中国要高, 中国虽然整体水平弱一些, 但是提升非常快。这里面有一个原理——一个行业火了, 13亿人的精英会往这方面集中, 人才培养方面会有更大的成功概率, 就一定会出现一大批优秀的人才。回头来看, 不管是韩国、中国香港, 人才的总量跟我们差太多了。香港七八百万人口中的精英和韩国六七百万人口中的精英, 跟中国13亿人中的精英竞争, 甚至我们看到美国2亿人口中的精英跟13亿人中的精英去竞争, 我觉得这里面有一个概率问题。

关于电视摄像中光线的运用 篇8

1 电视摄像的用光特点

1.1 时间上的特点

电视表现出来的是一段时间内的景物, 和照片不同, 它的光源是持续的而不是瞬间的。所以要特别注意光色的正确还原和色调、影调的衔接。而通过光色和影调的不间断变化就能得到动态、连续的光影节奏。比如, 在户外进行拍摄的时候, 不同时间段的光线特点是不一样的, 包括光线强度、色温、光线和地面的夹角。清晨的时候, 用3200K色温的光源拍摄出来的效果可能很好, 但是到了中午, 如果不进行调整, 由于中午的色温已经发生了变化, 就可能出现偏色的问题。

1.2 空间上的特点

从空间上来说, 固定的拍摄方向是不可能满足电视摄像的要求的, 摄像师是要随着摄像主体的移动而移动的, 所以摄像师要有很强的光线造型能力。随着拍摄方向和角度的不断变化, 摄像师要随时对影调、色调和光线结构进行改变, 让它和画面空间的变化相适应。电视摄像是一个动态的过程, 充满许多的不可预知性。所以, 摄像师要把握好各种变化给光影结构带来的影响, 随时改变光线的处理方式。比如, 在阳光照射到的房间中进行拍摄时, 根据拍摄角度的不同, 画面的清晰度就不同, 这个时候摄像师就要在两个角度的拍摄中注意对曝光的调控。

1.3 造型上的特点

对电视摄影来说, 连续画面的拍摄对光线有着复杂多样的要求, 不像照片是在一瞬间完成的, 光线的造型作用不会有什么变化。在电视摄像过程中, 摄像主体和摄像器材的移动、环境的变化都会导致光线对画面的造型作用发生改变, 影响整体效果。所以, 一个优秀的摄像师必须要掌握动态用光技巧, 要有很强的光线造型能力。比如, 一个演员从阴暗的地方走到明亮的地方, 他的外貌和动作都会由模糊不断变得清晰, 这就是光线的改变而带来的造型上的差异。这种运用光线来渲染气氛、刻画人物的方法是电视摄像中常用的方法。

2 电视摄像中光线的运用方法

2.1 确定好主光光位

在室内拍摄时, 为了提高现场的明亮度, 满足摄像机的工作需要和塑造统一、逼真的光线造型效果, 通常都要使用到人工光, 这些都是要对主光光位进行确定的。主光光位和人物的活动区域、主机位有着密切的联系。首先, 要对拍摄中镜头最多的机位 (主机位) 进行确定。因为摄像机位和光线的角度决定着光线的照明方向, 所以在确定好主机位之后, 才能安排各种各样的照明光线。其次, 就是要通过人物的活动区域大小来确定主光的照射范围、强度、高度。

2.2 光线的变化

比如在进行人物专访拍摄的时候, 前一个场景是白天在办公室开会, 下一个场景可能是在外出的车上, 在这个转变过程中光线就有很多个因素在发生变化。除此之外, 在同一个镜头中, 也可能出现前一秒还是艳阳高照, 后一秒就是乌云密布的情况。在这个过程中, 光线的强度、性质、角度都会发生不同的变化, 并给环境氛围、画面的阴暗分布和画面色彩的正确还原带来很大的影响。对于这种随时可能出现的突发情况, 摄像师要做好心理准备并及时进行调整或者弥补等。

2.3 掌握色温的变化

我们都知道摄像器件对光源成分的记录不会以人眼的感觉为转移。摄像师要想得到正确的彩色还原, 就要在光线色温发生变化时及时调整摄像机的白平衡。当然, 光源的色温会受到自然规律、人工、技术的影响而发生变化。比如自然光的色温在一天之中都是在不断地发生变化, 中午色温最高, 早晨和傍晚就很低。

并且色温还会随着气候的变化而变化, 比如阴天的色温就比晴天的色温高。另外, 在使用人工光进行照明时, 光源的色温也会随着电压的不同而不同, 电压高色温也会比较高。但是, 可以通过在人工光源外加透明色纸的方法改变光源成分和色温, 比如加上暖色的灯光纸会使色温降低。

2.4 营造好空间氛围

电视摄像主要是通过空间事物的立体线条透视技术来加强事物的立体感, 当然也可以使用室内人工增光技术。比如把有效的光源聚集在比较暗的事物上可以增强视觉效果和加强事物的立体感。此外, 还可以通过调节光源和光源之间的距离来加强事物的立体效果, 还能同时展现事物本身的特点。

除了光源, 事物周围的环境对事物的整体效果也有影响。在处理视觉效果时, 常常因为只看到周边事物而忽略了周边环境对主体的烘托作用, 才使得整体效果不是特别好。所以在渲染空间氛围时要避开瓷砖、镜面这些反射强的事物, 因为这些事物可能会形成很高的亮点从而影响到拍摄效果。

3 结语

综上所述, 在电视摄像中要想塑造好的画面, 首先要充分了解电视摄像的用光特点, 然后对应其特点掌握相应的用光技巧。这对电视摄像师来说都是必须的, 但也是最能体现摄像师水平的一方面。希望这篇文章能对电视摄像工作者在以后的工作中有一点帮助。

参考文献

[1]李丹驻马店电视台.浅谈电视摄像应注意的几个方面[N].驻马店日报, 2010.

基于深度的光线投影体绘制算法 篇9

体数据的可视化已成为医学应用领域诊断和手术的必备辅助。医学辅助的一个主要方面就是通过体数据的可视化为专家提供有价值的诊断信息。随着CT及MRI检测精度的提高,如何在大数据量基础上提取特征信息成为一个难点。

以肿瘤图像信息获取为例。传统的体绘制方法通过对全局数据设定不透明度值[6],突出显示肿瘤并忽略其它信息。其主要缺陷是必须对数据进行精确的预分割来保证绘制的效果以及没有对上下文信息进行保存。近年来研究者提出了若干新的方法。例如,多维转换函数[6]增加了对梯度、曲率的计算;视角相关的三维数据变形[4]通过赋予特征数据更大的空间来提出特征;基于距离的聚焦部位体绘制法[3]首先把距离参数加入到绘制过程来提取特征信息,但未能很好地解决聚焦部位的定位问题。

本文提出的基于深度的光线投影体绘制算法把深度信息引入到绘制过程,通过深度和观察角度的交互,有效绘制体数据内部层次的信息,并在绘制目标信息的同时将其上下文信息予以保存和绘制。

1光线投影原理

光线投影原理是一种典型的以图像空间为序的直接体绘制算法[1]。它从屏幕上的每一个像素点出发,沿设定的视点方向,发出一条射线,如图1,这条射线穿过三维数据场;沿这条射线选择若干个等距采样点,由距离某一采样点最近的八个体素的颜色值及不透明度值做三线性插值,求出该采样点的不透明度值及颜色值。在求出该条射线上所有采样点的颜色值和不透明度值以后,可以采用由后到前或由前到后的两种不同的方法将每一采样点的颜色及不透明度进行组合,从而计算出屏幕上该像素点处的颜色值。

2基于深度的光线投影体绘制过程

在复杂医学应用中,组织与组织之间相互重叠,内部信息被隐藏,特征信息是体数据中一定深度下的目标信息,与此目标信息相关的对特征判断有帮助的信息被称为该特征信息的上下文信息。把深度参数加入绘制算法,深度参数与特征信息相关联,使得特征信息和它的上下文信息被重点显示出来。

深度成为帮助寻找特征信息的重要参数,深度是指绘制起始点到目标点的物理距离,一定深度下的图像是对小于此深度的信息予以透明化的结果,通过基于深度的交互,信息被由外向里地绘制出来,反向的绘制也是可行的;基于深度的光线投影体绘制是把高于目标深度的信息以及其上下文信息都保存,但对低于目标深度的信息予以忽略的方法,这样有利于对特征的提取和判断。

图2是基于深度的光线投影体绘制过程,组织2在组织1内部,一般绘制时组织2被隐藏在组织1内部,通过基于深度的光线投影体绘制,图2a在深度1的情况下组织2仍然被组织1包围,组织2不能被绘制出来;图2b在深度2的情况下组织2的小部分(黑色)被绘制出来;图2c是在深度3的情况下所绘制出的组织2内部的情况以及其上下文信息;图2d是在深度4的情况下组织2已经被透明化,只看到组织1的部分信息。可以看出在对深度参数调整的过程中,隐藏在内部的特征信息是被逐渐绘制出来的。

基于深度的体绘制采用光线投影原理,是一个把三维数据场以二维图片显示的过程。在这个过程中需要确定三维数据场对图片像素点的贡献,医学数据场是一种规则的体数据场,在光线投影过程中首先需要对数据分类,赋予颜色值,同时需要赋予透明度值,图像的合成最后由计算数据场对像素点的贡献所得。

3算法

本文提出的基于深度的光线投影体绘制算法是在对三位数据场计算透明度值的阶段,把深度因素考虑进来,采样点最后的颜色值和透明度值不只是由强度值决定,而是由本身强度值和深度函数共同决定,在绘制过程中,根据采样点的深度得到相应的深度强度值,再把深度强度值与所获得的透明度值加以合成,最后得到新的透明度值;在这一步基础上再按照传统的光线投影过程进行颜色值的合成。基于深度的光线投影体绘制算法绘制的流程如图3所示,深色所标示的部分是把深度因素考虑进来后的计算过程。

3.1深度函数

深度函数表达了深度与深度强度值的关系,由深度决定深度强度值,通过深度函数,使得深度反应在最后的绘制过程中。本文提出的算法是交互的,交互首先是基于深度的交互,交互过程指定深度值,深度值被应用到深度函数,然后在绘制过程中根据深度函数决定最后的透明度值。相应的深度函数是一个分段函数β(x):

undefined

数值k是交互所得的深度值,当深度小于k时,为高强度值(High),当深度大于k时,为低强度值(low)。

透明度值α(x)的重采样计算公式:

undefined

深度强度值参与合成后的透明度值γ(x)为:

γ(x)=α(x)β(x)

最后应用光线投影原理合成,其中Cλ(xi)为前一采样点的颜色值,γ(xi)为合成后的透明度值,则合成后的颜色值C(x)为:

Coutλ(ui)=Cinλ(ui)(1-γ(xi))+Cλ(xi)γ(xi)

3.2合成方法

深度函数被应用到所有的体数据当中,根据数据的透明度值和深度函数来计算决定最后的透明度值。计算过程采用深度合成法和DBMIP(Depth based Maximum Intensity Project)法。

3.2.1 深度合成法

深度合成法是把投影光线上采样点强度值累计合成,光线投影过程首先等距离地设定采样点,然后发出投影线,进行重采样;在投影线当中根据当前位置和起始位置得出深度,应用深度函数决定出强度值参数,由透明度值和强度值决定合成后的透明度值,然后依投影光线依次把透明度值合成。这样得到的图像是与一定深度相关的目标信息和上下文信息。

3.2.2 DBMIP法

最大强度投射法(MIP)[5]是指在每一条投影线上,最后的强度值由最高强度值来决定。深度最大强度投射法(DBMIP)是指在每一条投影线上由最高强度值和深度共同决定最后的值,这样得到的信息是图像的轮廓信息,一定深度对应着该深度下的目标轮廓和上下文信息。

3.3绘制步骤

算法应用光线投影原理,把深度作为绘制的重要参数,绘制的过程是深度和光线投影两者的结合。步骤如下:

a) 数据预处理,把数据初步的分割,赋予相应的颜色值。

b) 基于数据量设定深度函数节点。

c) 进行光线投影重采样,应用深度函数求解透明度值。

d) 把透明度值与强度值合成,绘制图像。

e) 调整深度函数,重新绘制输出。

4结果与讨论

对人体头部192张512×512×12bits的CT数据应用基于深度的光线投影体绘制算法,算法在CPU奔腾4,内存1G的PC上实现,图4所示为绘制的结果,左上角图片所示为只能看到被表皮覆盖的头部侧面的景象,右上角图片所示能透过皮肤观察到耳朵部分和周围骨块的情况,左下角图片所示是随着深度的增加,头颅内部被绘制出来。同时需要查找某一组织时,可以通过旋转角度和调节深度定位,如右下角图片所示为与右上角图片同一深度下从头颅后面观察的情况。

在整个绘制过程中,通过深度的不断提高,从头部侧面开始,内部信息逐渐被绘制出来,同时头部信息也是作为整体被绘制出来,保证了对特征的信息的判断提供帮助。

5结语

本文提出了一种基于深度的光线投影体绘制算法,算法基于深度和观察角度交互,通过这种交互有效地定位目标信息并保存上下文信息。算法提出了把深度因素考虑到绘制过程当中,并且基于光线投影原理,绘制过程依赖于观察角度,这样也提供了基于观察角度交互的一个机制,交互建立在观察角度以及深度的基础上,从而能由外向里或者由里向外地实现目标信息定位。

下一步的工作将重点关注特征信息定位的交互性和实时性及提取效果的优化。

摘要：针对特征信息抽取,在传统光线投影体绘制过程中引入深度参数,提出了一种基于深度的体绘制算法。通过深度及角度交互,指导特征信息及其上下文信息的绘制。该算法将采样点深度转换成相应深度强度值,按给定方法与已知透明度值合成,得到新透明度值。在此基础上再进行颜色值合成,生成图像。给出了结果,分析了采用算法前后的效果。

关键词：深度,合成,交互,体绘制,光线投影

参考文献

[1]Levoy M.Display of Surfaces from Volume Data.IEEE Computer Graphicsand Applications,1988,8:29-37.

[2]Viola I,Kanitsar A,Groller M E.Importance-Driven Volume Render-ing.Proc.IEEE Visualization’04,2004:139-145.

[3]Zhou J,Doring A,Tonnies K.Distance Based Enhancement for FocalRegion Based Volume Rendering.Proc.Bildverarbeitung fu¨r dieMedizin’04,2004:199-203.

[4]Carpendale M S T,Cowperthwaite D J,Fracchia F D.Distortion Vie-wing Techniques for3-Dimensional Data.Proc.IEEE Symp.InformationVisualization’96,1996:46-53.

[5]Hauser H,Mroz L,Bischi G I,Groller ME.Two-Level Volume Render-ing.IEEE Trans.Visualization and Computer Graphics,2007,7(3):242-252.

[6]Hladuvka J,Konig A,Groller E.Curvature-Based Transfer Functions forDirect Volume Rendering.Proc.Spring Conf.Computer Graphics(SC-CG’00),2000:58-65.

[7]张纯,毛菁霞.基于图形硬件加速的体绘制关键技术综述[J].计算机工程与设计,2005,26(7):1732-1734.

[8]唐泽圣,等.三维数据场可视化[M].清华大学出版社,1999.