CG物體在動態實景中的合成

【摘要】Boujou是用于影視后期合成的軟件，能夠在pc級工作站上，高效的把實拍的素材和3DstudioMax，Maya等主流三維軟件建立的場景完美合成，實現視角的統一對位，操作簡單，效果實用。

【關鍵詞】BOUJOU 跟蹤

二. Boujou簡介。

Boujou提供了完全的3D攝像機自動跟蹤，并且能夠從膠片或視頻材料中得到校正。在大部分情況下，有關攝像機和材料的原始信息是必不可少的，Boujou通過使用一個與真實攝像機相稱的虛擬攝像機，使你在拍攝影像中加入3D對象變得更加簡單。Boujou通過在拍攝范圍內進行跟蹤，自動識別特征，再把這些特征結合在一起，形成許多軌道，然后Boujou利用技術工藝為實拍影像的每一幀攝像機計算出精確、復雜地3D數字，在跟蹤過程中，保持3D的連貫性，一些小的對象移動被排除。因為Boujou在場景中自動跟蹤特征，遠遠勝于使用操作去做，其處理工具能夠分析，并且在極短的時間內最大程度地修飾特征。這樣做的優點是能夠產生更加廣闊地精確校準（例如：在其他的合成軟件包操作工具中，你有20條跟蹤軌道，其中的1條將可能有20%的錯誤，這將影響影像完整跟蹤的準確性）。如果你有100條軌道，將能夠統計和分析它們的前后矛盾，然后把錯誤的跟蹤刪除掉，連貫性地重復這個分析和排除過程，最后，Boujou能夠得到許多一致的跟蹤軌道，并且得到精確地校準。

二. 在Boujou中跟蹤取得影片的攝像機跟蹤數據，應用在三維軟件中。

1.在Boujou中導入一個圖像序列

Boujou支持的圖像文件格式；

AVI ，你的機器上需要安裝相關Code

Cineon，cin僅支持每像素30Bit格式

JPEG，jpg支持完全的JPEG格式

TIFF，tiff每像素24或32Bit

SGI，rgb，sgi，8、24或32Bit，

TGA，tga24或32bits，

Softimage，pic24或32bits，

PPM，ppm支持完全的PPM格式

PGM，pgm支持完全的PGM格式

PNG，png支持完全的PNG格式

2. 指定一個攝像機

Camera（攝像機）對話框用來設置你所知道的一些與攝像機相關的選項設置，比如lensfocal length（鏡頭焦矩），雖然，這并不是必需的，但是在大多數的處理過程中，這些信息將能有效和迅速地幫助進行跟蹤處理。攝像機對話框會自動根據圖像的分辨率在Boujou的內部列表中選擇一個攝像機類型，如果分辨率不能和列表中的攝像機類型相匹配，一個自定義的，并且像素比為1的攝像機會被自動選擇。

3. 播放一個圖像序列

影像起初播放的時候會很慢，Boujou將自動把每幀裝入緩存。提示：較長的圖像序列會超過緩存容量，可以使用書簽來播放圖像序列的局部部分，使之適合緩存容量，作為替代，也可以使用較低的resolution proxy（分辨率代理）

4. 指定一個書簽范圍

當前你的圖像序列太大，以致無法將整個序列裝入緩存，為了能夠使序列播放適合緩存的容易，為一個或一系列幀設置書簽將成為可能，你可以使用書簽把序列劃分為多個小節，以便得到更加快速地實時播放。

5. 調整軌道的可視范圍

在一些點上調整2D軌道的可見數量。

6. 跟蹤攝像機

攝像機跟蹤能在特征跟蹤后自動開始（特征跟蹤對話框中有一個復選框，選中它，特征跟蹤完畢后，攝像機將會自動開始），攝像機跟蹤將會重新獲得攝像機的原始運動（位置、方向和焦距），并且大多數特征點的三維位置在場景中被發現。

7. 判斷特征跟蹤質量

為了得到成功的攝像機跟蹤，在特征跟蹤時必須要完成以下幾點：

①應該產生了幾個長的軌道。

②在任一時間內應該至少有6個均衡的軌道分布。

③被跟蹤的特征需要在3D空間中被分配，不應該被限制在一個平面上。在很多圖像序列中，這些必要的條件都會被滿足，不過，某些情況有可能會影響這些特征適當地被處理，例如：你也許有一個圖像序列，某個軌道被隱藏在電線桿的后面。如果攝像機的跟蹤質量無法被接受，可以手動編輯跟蹤軌道，以便改善攝像機跟蹤成功的可能性。下面的“編輯自動產生的軌道”部分，將詳細地描述這個處理過程。

8. 編輯自動產生的軌道

看上去不正確的軌道能夠被刪除，以幫助攝像機跟蹤的正確解釋，例如特征之間存在T形連接（帶有許多T形連接的拍攝影像），并且存在數量比較多，攝像機跟蹤將不那么精確。

9. 連接軌道碎片

你將會看到History標簽面板中，Delete Track已經被顯示，如果編輯了足夠的特征軌道，試著再做一次攝像機跟蹤。

10. 命名軌道

命名軌道允許你強迫Boujou在解釋過程中始終使用它們，或者僅僅輸出你感興趣的軌道，比如軌道被處理的時候，在解釋過程中永遠都不被丟棄，這將非常地起作用，因為有些時間Boujou 會丟棄好的軌道，并且去解錯誤的軌道。

11. 插入定位器

如果在攝像機跟蹤后插入定位器，將會非常地有用，為了定義一個沒有被自動跟蹤的點，你應該插入定位器，例如，你可能想跟蹤窗戶的四個角，但是自動跟蹤只為它們其中的三個產生了預測點。為了定義這個點，應該將圖像放大，并且從頭到尾地穿過幾個幀放置定位器，如果你在幾個間隔幀中放置定位點，即幀1、10和20，Boujou會自動在它們之間插入軌道。

有兩種情況，可以或需要添加定位器。

①如果預測點沒有在特征上面創建，并且這個特征點需要到3D制作程序中作為參照來使用，如果是這種情況，定位器應該加在那個特征上面。

②一個特征稍后在拍攝影像的外面重新出現，如果是這種情況定位器軌道能夠用來把2個預測點綁定到一起，有時也被稱為“stitching （縫合）”。

12. 描述場景外形

定義坐標系統非常地有好處，當把跟蹤信息輸入到3D制作程序的時候，如果希望得到特定方向和尺寸的定位器輸出，你將需要describe scene geometry（描述場景外形），例如：你想把一個虛擬對象加到一個平坦的道路上面，應該在Boujou中明確地定義出表面的地平面坐標。

13. 插入一個3D 測試對象

在輸出之前，插入3D測試對象，是檢查攝像機跟蹤質量的最快速、簡單的方法。

14. 輸出一個圖像序列

如果你校正了透鏡變形，你可能想輸出未變形的序列，這些序列圖像將作為背景在3D制作程序中被使用。

15. 輸出到動畫制作程序

值得注意的是Boujou 使用Y—up軸，右手坐標系統。

16.將Boujou數據在三維軟件中導入

僅僅輸出你感興趣的場景點，這樣將大大地方便和簡化工作區的管理。

以上是Boujou的一些基礎使用方法，具體的實施對實拍素材要求比較高。現在類似的軟件還有REALVIZ MatchMover，由于Boujou的使用方法相對來說簡單高效，在資金有限的情況下影視視頻中要合入CG物體這款軟件還是很推薦的。

（作者單位：陜西電視臺網絡部包裝科）

【責編/燦岑】