Virtuális szereplők élő környezetben.
A cikk a Computer Panorama - 2004. szeptemberi számában jelent meg először. (Hollywoodi trükkök - otthon)

Az elmúlt tíz évben sok minden változott a számítástechnikában. A teljesítmény növekedésével és az egyre kifinomultabb, sokoldalúbb szoftverek révén egy otthoni számítógép is alkalmas olyan összetett célfeladatok megoldására, mint például a mozgóképes utómunka.
Otthoni számítógépünkkel manapság már nem csak a képanyagok megvágását és feliratozását tudjuk elvégezni. Korábban elképzelhetetlen, trükkös képeket, képsorokat tudunk otthoni masinánkból elővarázsolni. Ehhez legtöbbször nem is kell méregdrága kiegészítő eszközöket, célhardvereket vásárolnunk. (feltételezve, hogy nem moziban szeretnénk elkápráztatni barátainkat.)

A mozifilmek elképesztő trükkjei nagyjából négy csoportba sorolhatók:
1.Virtuális tárgyak, "szereplők", élő környezetben, (Jurassic Park)
2.élő szereplők virtuális környezetben, (Matrix)
3.montázsolt élő felvételek, (Kontroll: "elugrás" a metró elől)
4.vagy az előbbi változatok különböző kombinációi egy többszörösen manipulált képsorozatban.

Hasonló trükköket mi magunk is készíthetünk. (Természetesen nem árt, ha rendelkezünk egy videó-, vagy egy jobb minőségű webkamerával a képrögzítéshez.)

Elméleti tudnivalók.

A számítógéppel generált tárgyak, "szereplők" behelyezése egy élő felvételbe, talán az egyik legkönnyebben megvalósítható digitális trükkök egyike. Természetesen ne gondoljuk azt, hogy befektetett munka és tapasztalat hiányában, rögtön szemet kápráztató képsorokat gyárthatunk. Vannak azonban primitív esetek, melyeket kis odafigyeléssel, könnyedén megvalósíthatunk. Először is gondoljuk végig, hogy mire kell figyelnünk az ilyen trükköknél! Képzeljünk el egy helyszínt. Például egy vasöntödét. Miért pont ezt? Mert ez egy kirívóan speciális eset és jól példázza a megfigyelni való dolgokat. Tehát vasöntöde. Képzeljünk el egy itt készült fotót, melyen mondjuk barátunk látható. A helyszín meglehetősen sötét, szórt fények világítják meg őt, melyek valószínűleg vörös, sárgás színűek. A helyszín és a környezet tehát döntően befolyásolja az ott tartózkodók megvilágítását. Ez a törvényszerűség nem csak ilyen speciális esetben igaz, hanem egy hétköznapi fényképen is jól megfigyelhető. A sötét és világos területek közti különbség nagyban függ a környezetben található tárgyak, épületek fényvisszaverő képességétől. Egy űr-béli fényképfelvételen egy asztronauta árnyékos testrészei teljesen feketék, hiszen ott csak a nap világítja meg őt és semmi sincs, ami visszaverje rá a fényeket. A földi környezetben már más a helyzet. A fényképen látható személy árnyékos testrészei is jól láthatóak, a környezetéből rávetődő, visszavert napfény, továbbá a légkör minimális, de érzékelhető fényszórása miatt. Ezen felül a páratartalom is jelentősen befolyásolja a fényes és árnyékos területek közti különbséget. Gondoljunk egy magas hegy csúcsaira. Párás időben a csúcsok korántsem olyan kontrasztosak, mint mikor tiszta az idő. Ezek ugyan egyszerű, kézenfekvő megfigyelések, de nem árt, ha szem előtt tartjuk őket a trükk készítése során.

Előkészületek.

Az első trükkünket egy fényképpel fogjuk elkövetni. Miért pont fotó? Miért nem rögtön egy videó felvétel? Fontos, hogy kis falatokkal kezdjük, mert a sikertelenség, vagy kudarc, könnyen kedvünket szegheti. Tehát akkor lássuk a képet. Akinek rendelkezésére áll egy digitális fényképezőgép, vagy kamera az percek alatt hozzájuthat egy képhez. Aki még a hagyományos eszközökkel dolgozik, annak sajnos marad a szkennelés. Szóval a képen legyen mondjuk egy asztal melyen hétköznapi tárgyak pihennek. Természetesen bármilyen helyszín jó, ha van konkrét elképzelésünk a trükk végeredményét illetően. Például fotózhatunk városrészletet, parkoló autókat is. Miután beszkenneltük, vagy memóriakártyáról áttöltöttük gépünkre a fényképet, vizsgáljuk meg az előző fejezetben leírt dolgokat. Jelen esetben az asztalról készített képet:

Fények: sok fényt kap a jelenet az ablak felől. Mivel üveglappal fedett az asztal, valószínű, hogy alulról is verődik a tárgyra nagyon enyhén, kismértékben szórt fény. A fal fehér, de nem fényes, ennek ellenére számítanunk kell rá, hogy onnan is kell majd világítani. Mi a helyzet az időjárással? Mivel szobában vagyunk és kicsi a távolság, nincs jelentősége a páratartalomnak, hacsak nem főznek valamit.

Ezeket a kérdéseket minden esetben tegyük fel magunknak, bármilyen trükköt is készítünk. A legalapvetőbb és legfontosabb vizuális tényezők legtöbbször ezek! (a fény iránya, mértéke; kontraszt-fényerő arányok; színtelítettség; színharmónia a környezettel) Valójában ha ezeket a paramétereket helyesen mérjük föl, azzal a trükk legnagyobb buktatóit védjük ki.

Programok nyújtotta lehetőségek.

Közel egy évtizeddel ezelőtt, Hollywoodban is hasonló problémával néztek szembe a trükkmesterek: élőben felvett szereplőket kellett összemontírozni virtuális szereplőkkel. Szükség volt egy olyan eljárásra, amellyel kényelmesen, a számítógép előtt ülve megoldható a probléma. Ez volt a Front Projection Image Map.

Ez egy textúra vetítési eljárás, amely során a modellező program a megadott képet a kamera szemszögéből vetít rá a létrehozott virtuális jelenetre. A kép teljesen kitölti a kamera által látott képet. Ezzel az eljárással megoldható kétdimenziós képek, felvételek perspektíváit, továbbá a képen látható alakzatok térbeli kiterjedését rekonstruálni. Például képzeljünk el egy fényképet, amelyen egy levegőben repülő labda látható, semmi más. Fogjuk ezt a képet és töltsük be a modellező programunkba (Lightwave3D, 3D Studio MAX, Maya, Softimage stb.) Hozzunk létre egy gömböt, melyet szintén betöltünk a jelenetbe. A labdás fotót a gömbre feszítsük rá, mint Front Projection Image Map-ot. Majd Background Image-ként is adjuk meg ugyanezt a képet. Így a szerkesztő ablakban a kamera-nézetre kapcsolva, ezt a képet fogjuk látni. Most az elkészített gömböt, méretezzük és helyezzük el úgy, hogy az teljesen fedje és kitöltse a képen látható labda alakját.
Ha ezt a képet kiszámoltatjuk, gyakorlatilag az eredetivel teljesen megegyező képet fogunk kapni. Azzal a különbséggel, hogy ha a szerkesztőben a gömbünk mögé beállítunk egy tárgyat, akkor azt a gömb el fogja takarni. (vagyis a képen látható labda.) Ezzel az eljárással a fényképen lévő labdát, "kiemeltük" a háttérből. Ugyanez az eljárás segít az útra vetődő árnyékok megjelenítésében, ha egy virtuális járművet helyezünk el mondjuk egy parkolóban és a mi esetünkben is ez fog segíteni az asztal tükröződésének megjelenítésében.



A trükk létrehozása.

Akkor hát vágjunk bele: készítsünk egy lapot és készítsünk egy "szereplőt". A lap az asztalt fogja modellezni. A lapot töltsük be a layouterbe, majd a fényképet adjuk meg textúrának, Front Projection Image Map-ként. Ezután a lapot lehetőleg ne mozdítsuk el a helyéről és ne is forgassuk el! A nézőpontot a kamera mozgatásával találjuk meg! Sokat segít, ha az előzőekben már említett módon, a képet beadjuk a szerkesztőablak hátterébe. Így a kamera szemszögéből látjuk majd a képet és sokkal könnyebb lesz felvenni a fényképezésnél használt távolságot, illetve pozíciót. Merthogy most azt kell tennünk.

A lap helyzetének egybe kell esnie a képen látható asztallappal. Ez igényel némi ügyességet, de percek alatt megoldható, még a kezdők számára is. Ha ez megvan, akkor már csak a szereplőnket kell elhelyeznünk az asztalon. Vigyázzunk a méretarányokra és a kamera látószögére! Ha a szereplő túlságosan nagynak tűnik, akkor szűkítsük a látószöget és vigyük hátrébb a kamerát! Ezáltal a perspektíva "összenyomódik". Miután elhelyeztük a szereplőnket, gondoskodjunk a megvilágításról. A mi esetünkben az ablak felől érkezik a legtöbb fény, ezért a legnagyobb lámpát a jelenet fölé, a jobb oldalra, képen kívülre helyezzük el! Látható például a csészén, hogy a fal jelentős fényt ver vissza, ezért a jelenet bal oldalára, a képen kívülre szintén el kell helyeznünk egy lámpát. Fényereje körülbelül hatoda-nyolcada a főfényt adó lámpának. Az árnyékra nagyon figyeljünk oda! Ha jól megnézzük az eredeti képet, akkor látjuk, hogy szinte nincsenek is határozott árnyékok, csak sötét foltok. A Lightwave tulajdonosok itt veszik jó hasznát a Shadow Map-nak, melyet spot lámpánál lehet beállítani.

Ez azért előnyös "árnyék fajta", mert ennél állítani lehet a szélek elmosódottságát. Persze sokan vannak akik legyintenek és azt mondják, hogy Area Light! Igen, a testszerű fényforrások is ideálisan használhatóak lennének, mivel azok is hasonlóan elmosott árnyékot eredményeznek, de a számolási időt hajszaggatóan hosszadalmassá teszik. Egy filmnél ezt nem engedhetnénk meg magunknak, hacsak nem vagyunk rettentően gazdag, Silicon gép tulajdonosok. Fontos odafigyelni az "Elméleti tudnivalók" fejezetben kitárgyalt dolgokra! Hasonlítsuk össze az eredeti kép és a beleillesztett szereplőnk fényerő-kontraszt arányait! Létfontosságú, hogy harmóniában legyenek egymással, különben a trükkünk nem éri el a kívánt, hiteles hatást.

Próbálkozhatunk más környezettel is. Valamivel könnyebben megvalósítható egy utcarészlet, borús időben. Itt is szórt fénnyel kell számolnunk, ezért Area Light, vagy Shadow Map használata lesz szükséges. Egyszerűbb a környezet fényeit lemodellezni, hiszen jórészt csak "föntről" kap fényt az object. A fényerő-kontraszt arányokra itt is különös figyelmet kell fordítani.

Miután szereztünk némi gyakorlatot a képek manipulálásával, kipróbálhatjuk az animációt is. Ha mozgóképre teszünk virtuális szereplőt, akkor fontos, hogy a kamera stabilan, fixen álljon a felvétel alatt!

Kifinomult módszerek.

A korábbi labdás példákban megismertük a Front Projection Image Map-ot. Természetesen sokkal precízebb takarásokat is el tudunk végezni, mint egy egyszerű labda. Egy felüljáró korlátját is könnyedén kitakarhatjuk, ha a Photoshopban készítünk maszkot.

Ezt úgy tudjuk a legkönnyebben elkészíteni, ha az eredeti képet betöltjük és a lasszóval az előtérben lévő tárgyat körbevágjuk. A tárgy "mőgé" kerül majd a szereplő, tehát magát a tárgyat (korlát, oszlop) fehérre, a környezetét pedig feketére színezzük. Ezután a képet kimentjük, anélkül, hogy a tárgyat, vagy a most készített fekete-fehér maszkot elmozdítanánk a képen. Végül egy lapra feszítjük a layouterben, mint Clip Map-ot. Természetesen ezt is Front Projection Image Map-al, mind a mellett, hogy az eredeti, módosítatlan képet Color Map-ként feszítjük ugyanerre a lapra. Ezzel a maszkolás pixel pontos, precíz lesz.

Vector