製作深度圖
這裡我們提供以下製作深度圖的方式：
- 使用Potoshop來製作深度圖 (延伸應用：自製「裸眼3D顯示」)
- 使用3DS Max來製作深度圖 (延伸應用：自製「裸眼3D顯示」)
- 使用生成式AI來製作深度圖 (延伸應用：自製「裸眼3D顯示」)
這裡所要介紹製作「深度圖」的方法，並非是唯一的，也沒有標準的製作程序；完全要看2D平面影像的內容而定。以下就來舉例說明如何以Photoshop軟體來製作「深度圖」。
簡單物件的深度圖製作
- 建立「視點」(Eye Point)
必須要有一個「視點」來模擬我們的眼睛觀看3D物件。這個「視點」通常是設定在3D物件的最前方或是在灰階(Gray Level)值為255的地方。
如下圖，新增一個圖層「Eye Point」，然後在這個圖層使用「直線工具」畫一個紅色十字當成我們所要的「視點」位置。
- 分析要分割出多少3D物件
首先，根據這個3D場景內的2D影像，分析要分割出多少3D物件，3D物件分割得愈多(或愈細)，則3D立體效果與品質可以製做得愈佳。
現在，我們根據實際需要，將下圖的2D影像分析出4個部位要割出來的3D物件。
- 定義灰階值(Gray Level)
任何我們要製作的「深度圖」都是由可以反應出物件距離的灰階值來組成的。所以，當我們要製作一個2D影像的「深度圖」時，在我們的腦海裡必須要建立一個灰階表(Gray Scale)，這樣我們才可以找到這個2D影像各部位所對應的灰階值。這個「灰階表」我們可以視為3D物件灰階值的對照表。
下圖我們可以看到一個標有灰階值000(最遠)到255(最近)的「灰階表」，延著這個2D影像的透視方向(約傾斜45度)展現出來。
- 框選(或分割)3D物件
使用Photoshop裡的「多邊形套索工具」，我們可以非常精確地框選(或分割)出所需要的3D物件，以便將來要套用灰階值。
- 選擇「多邊形套索工具」來框選3D物件。同時，為了避免在「深度圖」的邊緣因為「消除鋸齒」與「羽化」所造成漸層陰影的柔邊效果而影響「深度圖」處理後的3D影像品質，請勿勾選「Anti-alias」(消除鋸齒)並保持「Feather」(羽化) 為「0 pixel」。
- 使用「多邊形套索工具」來框選第1個3D物件。
- 根據這個3D物件最遠位置約位於「灰階表」128的地方，所以新增一個圖層並命名為「Object 1 (Gray Level 128)」。
- 使用「漸層工具」(Gradient Tool)，來製作第1個3D物件的灰階圖。
[步驟一]
在使用「漸層工具」(Gradient Tool)之前，如下圖先將「前景」(Foreground)的顏色設定為128。
[步驟二]
將「背景」(Background)的顏色設定為255。
[步驟三]
選擇「漸層工具」(Gradient Tool)裡的「線性漸層」(Linear Gradient)並選擇「由前景到背景」(Foreground to Background)為漸層的方向。
[步驟四]
使用「線性漸層」，將第1物件由其最遠位置到「視點」填滿。
- 同樣地，我們可以參照上面的執行步驟使用「多邊形套索工具」與「線性漸層」來製作其他3D物件的灰階圖。
[步驟一]
使用「多邊形套索工具」來框選第2個3D物件(如下圖)。
[步驟二]
根據這個3D物件最遠位置約位於「灰階表」128的地方，所以新增一個圖層並命名為「Object 2(Gray Level 128)」。
[步驟三]
設定「前景」與「背景」灰階值，再以「漸層工具」按住按住滑鼠左鍵，由物件之最遠位置拖至「視點」。
[步驟四]
接下來，我們將繼續另二個3D物件灰階值(Gray Level)的建立。 .
根據這個3D物件最遠位置約位於「灰階表」64的地方，所以新增一個圖層並命名為「Object 3(Gray Level 64)」。
設定「前景」與「背景」灰階值，再以「漸層工具」按住按住滑鼠左鍵，由物件之最遠位置拖至「視點」。
最後，我們就要來框選第4個3D物件與建立它的灰階值。
根據這個3D物件最遠位置約位於「灰階表」64的地方，所以新增一個圖層並命名為「Object 4(Gray Level 64)」。
設定「前景」與「背景」灰階值，再以「漸層工具」按住按住滑鼠左鍵，由物件之最遠位置拖至「視點」。
- 當每個3D物件的灰階值都建立完成後，接著我們需要一個灰階值為000的圖層(「Background (Level 000)」來作為這些3D物件的背景。
- 終於我們將得到如下的「深度圖」，並請將它儲存成無壓縮的BMP影像格式。
- 其它漸層工具
有時候在許多場合，我們不能只用一種「線性漸層」工具，去建立所有3D物件的「深度圖」；而是要使用不同的漸層工具如「反射性漸層」、「放射性漸層」、「角度漸層」、…等。
分離色版成深度圖
這是一種暨簡單又快速可以製作深度圖的方法。將一般2D影像的R、G、B三個色版分離出來，再選擇一個較符合使用的色版來處理即可。
[步驟一] 分離色版 (Split Channels)
開啟2D影像，然後選擇「色版」(Channels)頁面去處理「分離色版」(Split Channels)。
這時，我們可以得到R、G、B三個分離的灰階影像如下。
[步驟二] 選擇最適合的色版
我們所需要的深度圖必須是有很好的漸層灰階與黑色的背景。接下來，我們將要把剛剛分離出來的R、G、B三個灰階影像調整為「負片效果」(Invert)，以便取得黑色的背景。然後再從中選出最適合的色版。很明顯地，從下圖中Channel R是我們的首選。
[步驟三] 修圖
最後，我們要使用「加亮工具」(Dodge Tool)、「加深工具」(Burn Tool)與「海綿工具」(Sponge Tool)來修圖，將Channel R修整到最符合我們需要為止。
明暗漸層效果佳的2D影像圖
有時候，我們會碰到明暗漸層效果佳的2D影像圖(如下圖)，此時只要將它直接轉變為「灰階」模式，再調整為「負片效果」即可。
[步驟一]
使用「影像(Image)/模式(Mode)/灰階(Grayscale)」功能，我們可以將此彩色影像圖轉變為灰階圖。
[步驟二]
使用「影像(Image)/調整(Adjustments)/負片效果(Invert)」功能，我們可以將此灰階圖直接調整為我們所要的深度圖。
火燄的處理方式
要從火燄裡去分割出3D物件是一件相當困難的事；但是我們卻可以將此火燄影像的R、G、B色版分離出來，再選擇其中一個最符合我們需要的即可。
[步驟一]
開啟一個火燄影像。
[步驟二]
選擇「色版」(Channels)頁面去處理「分離色版」(Split Channels)，然後選擇Channel G作為我們的深度圖。
[步驟三]
如有需要，可以使用「加亮工具」(Dodge Tool)、「加深工具」(Burn Tool)與「海綿工具」(Sponge Tool)來修整其明暗度。
樹枝的處理
這是高難度的處理方式之一，因為樹枝不僅多而且細，我們不可能為一根根樹枝各別分割成3D物件，這需要用「去蕪存菁」的技巧來處理。
[步驟一]
開啟影像。
[步驟二]
選擇「色版」(Channels)頁面去處理「分離色版」(Split Channels)，然後選擇Channel B作為進一步處理。
[步驟三]
使用「影像(Image)/調整(Adjustments)/負片效果(Invert)」功能，我們可以將Channel B處理成負片效果以便取得黑色的背景。如有需要，可以使用「加亮工具」(Dodge Tool)、「加深工具」(Burn Tool)來加強不同樹枝的明暗度。
[步驟四]
使用「濾鏡(Filter)/模糊(Blur)/高斯模糊(Gaussian Blur)」功能，我們可以非常有效地消除遠方細小的樹枝而達到「去蕪存菁」的效果，並將前方的樹枝凸顯出來。
煙火的處理
煙火係由許多細微的火線所構成，但我們並無法一一為它們分割成3D物件，所幸它本身就有明暗的層次，我們只要參考前面樹枝的處理方式即可。
[步驟一]
開啟影像。
[步驟二]
選擇「色版」(Channels)頁面去處理「分離色版」(Split Channels)，然後選擇Channel G作為進一步處理。
[步驟三]
我們可以將河的區域圈選以後，再使用「漸層工具」(Gradient Tool)， 以灰階000 ~ 255由遠到近將它填滿。
[步驟四]
使用「加深工具」(Burn Tool)，我們可將煙火處理暗一些。
[步驟五]
使用「濾鏡(Filter)/模糊(Blur)/高斯模糊(Gaussian Blur)」功能，我們可以非常有效地消除遠方細小的煙火而達到「去蕪存菁」的效果，並將前方的煙火凸顯出來。
另外，Photoshop 2021 (或以上的版本)已開始提供自動轉製「深度圖」的功能。其使用方法如下：
[步驟一]
必須先登入Adobe Creative Cloud；或是先申請一個帳號，再登入。
[步驟二]
在Photoshop內，開啟一張2D影像。
[步驟三]
點選「Filter」\「Neural Filters」
[步驟四]
(1) 開啟 (Enable) 「Depth Blur」(2) 不勾選「Focus subject」(3) 勾選「Output depth map only」(4) 按下「OK」
[步驟五]
自動轉換成「深度圖」。
[步驟六]
點選「Image」\「Adjustments」\「Invert」：將「深度圖」反相。
[步驟七]
最後完成圖
- 當我們在3DS Max建構完成一個3D場景時，我們可以使用3DS Max功能列中的「Rendering\Render」來進行渲染(Render)。
- 在「Render」的對話框裡點選「Render Element」的頁面。
- 使用滑鼠左擊「Add」以叫出「Render Element」的對話框，並選擇「Z Depth」項目。此時我們要指定儲存「深度圖」(Z Depth)的路徑、檔名與檔案格式( 請用無壓縮BMP影像格式)。另外，我們也必須根據3D場景指定「深度圖」(Z Depth)的範圍(Z Min與Z Max)。
- 接下來，請選取「Camera」並在「Modify\Environment Ranges」裡設定Camera的攝影範圍(Near與Far)，此範圍必須是在前面所指定Z Depth的範圍裡。例如：我們可以設定「Near」為150，「Far」為450；如此範圍才會在前面所指定Z Depth的範圍(100 ~ 500)裡。
- 當我們如前面將Camera的攝影範圍設定好，並且勾選了「Show」，則在Camera的視野(Camera view)表示，不僅會有「Camera 目標面」(Camera Target Plane)，還會加入「前景面」(Foreground Plane)與「背景面」(Background Plane)。(如下圖)
為了要得到最佳的「深度圖」(Z Depth)，我們應該要將3D場景中之所有3D物件(3D Models)安置在「前景面」(Foreground Plane)與「背景面」(Background Plane)之間。
假如3D物件(3D Models)的安置超出了「前景面」(Foreground Plane)，則彩現(Render)時，這3D物件(3D Models)之Z Depth值將會是255，而不會大於255，因為Z Depth的灰階值(Gray Level)最大是255；同樣地，如果3D物件(3D Models)的安置超出了「背景面」(Background Plane)，則彩現(Render)時，這3D物件(3D Models)之Z Depth值將會是0，而不會小於0，因為Z Depth的灰階值(Gray Level)最小是0。
請注意：在「深度圖」(Z Depth)的表達上，「前景面」(Foreground Plane)的灰階值(Gray Level)為255；而「背景面」(Background Plane) 的灰階值(Gray Level)為0。
- 然後在「Render」對話框中選擇「Common」的頁面，並確認將「Common 參數」(Common Parameters)裡的必要設定如「Time Output」、「Output Size」、「Render Output」、「Save File」、…等設定妥當，並在「Viewport」選項中選擇「Camera01」 (如例) 開始彩現(Render)這個3D場景。
- 當3DS Max開始渲染(Render)3D場景時，它也會同時將其「深度圖」(Z Depth)產生出來，並存入前面所指定的路徑位置。
目前市場上已有相當成熟的 3D 技術，可以將 2D 影像或影片自動轉換成深度圖 (Depth Map)，進而渲染成多視角影像或影片。這些技術的發展受益於深度學習和生成式AI(Generative AI)的進步，讓 2D 轉 3D 的過程更加快速且精準。
以下是目前市場上可以製作出高品質深度圖的其中三個AI工具：
1. immersity AI：這是一個可以在網站上直接上傳2D影像，然後自動轉換成Depth Map，並且可以下載來使用。
2. Quick Depth 2：這是一款After Effexts的外掛(Plugin)軟體，可以快速將2D影像(影片)，自動轉換成Depth Map。
3. Depth Scanner：這是一款After Effexts的外掛(Plugin)軟體，可以快速將2D影像(影片)，自動轉換成Depth Map。
當深度圖製作完成後，接下來就是將它渲染成「多視點3D」影像(或影片)，然後再進一步以「裸眼3D」顯示出來。目前有一款i-Magic3D 軟體，可以協助我們使用市面上容易取得的3D光柵板，與任何OLED/LCD面板、筆電、平板電腦、Android或iPhone手機，來建構自己的「裸眼3D顯示」，詳細請參考：自製裸眼3D顯示。