Реконструкция подвижной камеры и захват движения.
Введение.
В современной киноиндустрии практически любой фильм содержит визуальные эффекты. Это придает фильму современность и позволяет воплощать в жизнь любые фантазии сценаристов и режиссеров. Безусловно, все это требует дорогостоящего оборудования для реализации технологических решений, с помощью которых и создаются современные визуальные эффекты.
Можно выделить две основные задачи при проектировании. Первая – воссоздание пространственных измерений съемочного кадра для последующего моделирования пространственной среды, в которую интегрируются реальные артисты. Этот процесс получил название реконструкции камеры. Вторая – захватить движение специально подготовленного артиста для последующей анимации трехмерного персонажа. Эта технология позволяет сэкономить время при анимации и придать реалистичность движениям трехмерным персонажам.
Для решения данных задач в условиях малобюджетной видеостудии была предложена технология съемки на три несинхронизированные камеры с последующей программной обработкой видеоматериала с целью получения пространственных характеристик кадра, трекингом.
В данном учебнике детально описаны все этапы работы по реконструкции камеры и захвату движения персонажа, начиная от подготовки артистов к съемке и заканчивая созданием движущегося скелета будущего персонажа. Особо детализирован этап работы с программой трехмерного трекинга, как наиболее важного во всем процессе. Следует отметить, что данная технология показывает качественные результаты при создании видеороликов стандартного и HD форматов. Кроме того, она хорошо работает и в случае, когда требуется только реконструкция камеры, экономя время и предоставляя более высокую точность в сравнении с технологиями использующими только одну камеру.
1. Видеосъёмка для захвата движения
1.1 Подготовка и начало работы
Перед началом работы необходимо точно определить, какой кадр вы собираетесь снимать и нужна ли в нем подвижная камера – от этого зависит вся дальнейшая работа. Поскольку предложенная методика отрабатывалась на практике, то сцена в кадре была разработана максимально сложная, ограниченная только техническими характеристиками студийного оборудования. В создаваемом кадре предполагается снять двух актеров и поместить их в трехмерный интерьер. Кроме того, предполагается захватить движение одного актера и с помощью технологии захвата движений осуществить анимацию трехмерного персонажа, осуществить реалистичный контакт реального актера с трехмерным персонажем. И, последняя сложность заключается в том, что это снимается подвижной камерой, траекторию которой нам тоже нужно будет построить. Такая сложенная сцена позволяет в одном эксперименте оценить возможность применения используемого инструментария как для применения в таких сложных сценах, так и более простых частных вариантах.
Рассмотрим эти процессы на основе некоторого видеоматериала. Съёмка материала, пригодного для захвата движения, имеет некоторые особенности.
Для начала работы нам понадобится три видеокамеры. Они будут снимать синхронно, но с разных ракурсов. В случае, когда нам не нужна только реконструкция подвижной камеры, можно обойтись и двумя. Но в нашем случае нужны три камеры, что обусловлено необходимостью захвата движения.
Для захвата движения мы воспользуемся технологией, основанную на использовании пассивных оптических маркеров и съемки видеоматериала на три несинхронизированные камеры. Оптический маркер (в дальнейшем маркер) – это точка, которая отслеживается программой для построения траектории движения камеры, либо траектории движения персонажа. Соответственно, в качестве маркера нужно использовать довольно крупный предмет яркого цвета, желательно контрастного с фоном.
Для нашей работы используем шарики для настольного тенниса – они имеют подходящий размер, яркий белый цвет, они лёгкие и не мешают движениям. Единственной проблемой могут стать логотипы производителей, нанесённые на поверхность шарика. Их придётся либо закрасить белой краской, либо устанавливать маркеры так, чтобы логотип не было видно в камеры.
Следующий вопрос, после изготовления маркеров, куда их устанавливать? Прежде всего, необходимо выяснить, какие маркеры нам нужны и для чего.
1
2
3
4
55
6
7
8
10
14
13
12
11
9
15
16
19
17
18
22
200
21
23
27
26
24
25
29
28
30
31
33
32
Рис. 1 Расположение маркеров в съёмочном пространстве
1.1.1 Два типа маркеров
На рис.1 на видим множество маркеров, расположенных на актёре и на плоскостях, обозначающих стену и пол. Маркеры, расположенные на полу и стене – статичные. По ним будет осуществлять реконструкция камеры. Другие маркеры, расположенные на актёре – подвижные. На основе их перемещения будет строиться движение персонажа. Как видим (рис.1), маркеры с 1 по 14 – статичные, а с 15 по 33 – подвижные.
Статичные маркеры изготовлены из шариков для пинг-понга, разрезанных пополам и приклеенных скотчем к условным плоскостям. Подвижные же маркеры – те же шарики, но целые, их пришлось закреплять одновременно двухсторонним и обычным скотчем, иначе при движении они переставали держаться на актёре.