在跟蹤設備與其他三維渲染系統集成方面,根據跟蹤數據使用的場景或階段不同,可以將系統管線分為實時和后期兩個階段。在實時階段,跟蹤設備軟件端可以通過插件與第三方DCC(Digital Content Creation,數字內容創作)軟件或實時渲染引擎進行通信,將攝影機的外參(6DOF的位姿變換數據)以及鏡頭內參(焦點、焦距、鏡頭畸變等)參數實時地傳輸給引擎中的虛擬攝影機,最終渲染出位置、透視、視場等顯示正確的畫面;在后期階段,經過前期跟蹤數據的實時傳輸與錄制,后期部門可以選擇對跟蹤數據進行清洗修正再利用,減少攝影機反求操作,可以極大地提高后期工作效率。
目前LED虛擬化制作技術從原理上可以看作是增強現實技術在影視行業的應用,該技術被廣泛地應用于影視制作、大型演出直轉播等泛娛樂行業,不同的應用場景對于跟蹤系統提出了新的不同需求。由于LED顯示屏幕的廣泛參與,實時渲染的虛擬背景直接顯示并且被攝影機同步記錄下來,這使得虛擬場景與真實場景之間的坐標系匹配更為重要。動態畫面和復雜閃爍的光環境變化也給跟蹤技術帶來了新的挑戰。
對于跟蹤系統而言最重要的系統屬性是跟蹤的精度、穩定性及魯棒性。
在電影虛擬化制作發展的歷史中,攝影機跟蹤方式伴隨著科技的發展、日漸更新的創作需求也在一步步發生變換,從最原始的機械跟蹤,到體系龐大場地限制的由外向內跟蹤,再到目前應用廣泛的由內向外跟蹤,這些技術的發展無一不是為影視創作提供更大的自由。但目前最廣為人知的劇集《曼達洛人》等影片則回溯了技術發展歷程,選擇了曾經被虛擬化制作“淘汰”的由外向內跟蹤技術OptiTrack動作捕捉系統。針對此現象,當前LED虛擬化制作技術對跟蹤系統的需求,只有由外向內跟蹤的設備更能滿足。
除了精確度、穩定性與魯棒性,實時性作為跟蹤系統的另一重要性能也需要考慮,即跟蹤系統數據實時處理及傳輸速度。這個在此處是指從攝影機產生運動到運動捕捉軟件得到剛體的運動數據,再經過算法處理優化,傳遞到第三方DCC或實時渲染引擎的時間。LED虛擬化制作技術的核心概念是攝影機內視效拍攝,即攝影機直接拍攝得到真實畫面與虛擬背景的合成結果。在LED屏上,我們使用相對固定的外視錐形成的光照環境,來模擬真實的光照與色彩匹配,使用內視錐作為攝影機直接拍攝的背景,內外視錐的渲染要分別單獨進行。由于硬件計算能力的限制,從攝影機產生運動到對跟蹤數據進行捕捉、解算、傳輸,再到引擎渲染生成畫面,該過程還無法完全實時完成。運動速度較大時,前景內容與LED屏幕顯示的畫面內容將會產生漂移,人對前后景撕裂的變化非常敏感,因此在渲染端及信號傳輸端硬件限制的前提下,建議盡可能選擇處理算法數據傳輸高效的攝影機跟蹤系統。
審核編輯黃宇
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