CG物體在動(dòng)態(tài)實(shí)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(jí)工作站上，高效的把實(shí)拍的素材和3DstudioMax，Maya等主流三維軟件建立的場(chǎng)景完美合成，實(shí)現(xiàn)視角的統(tǒng)一對(duì)位，操作簡(jiǎn)單，效果實(shí)用。

【關(guān)鍵詞】BOUJOU 跟蹤

二. Boujou簡(jiǎn)介。

Boujou提供了完全的3D攝像機(jī)自動(dòng)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(guān)攝像機(jī)和材料的原始信息是必不可少的，Boujou通過使用一個(gè)與真實(shí)攝像機(jī)相稱的虛擬攝像機(jī)，使你在拍攝影像中加入3D對(duì)象變得更加簡(jiǎn)單。Boujou通過在拍攝范圍內(nèi)進(jìn)行跟蹤，自動(dòng)識(shí)別特征，再把這些特征結(jié)合在一起，形成許多軌道，然后Boujou利用技術(shù)工藝為實(shí)拍影像的每一幀攝像機(jī)計(jì)算出精確、復(fù)雜地3D數(shù)字，在跟蹤過程中，保持3D的連貫性，一些小的對(duì)象移動(dòng)被排除。因?yàn)锽oujou在場(chǎng)景中自動(dòng)跟蹤特征，遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝于使用操作去做，其處理工具能夠分析，并且在極短的時(shí)間內(nèi)最大程度地修飾特征。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是能夠產(chǎn)生更加廣闊地精確校準(zhǔn)（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(cuò)誤，這將影響影像完整跟蹤的準(zhǔn)確性）。如果你有100條軌道，將能夠統(tǒng)計(jì)和分析它們的前后矛盾，然后把錯(cuò)誤的跟蹤刪除掉，連貫性地重復(fù)這個(gè)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(zhǔn)。

二. 在Boujou中跟蹤取得影片的攝像機(jī)跟蹤數(shù)據(jù)，應(yīng)用在三維軟件中。

1.在Boujou中導(dǎo)入一個(gè)圖像序列

Boujou支持的圖像文件格式；

AVI ，你的機(jī)器上需要安裝相關(guān)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(gè)攝像機(jī)

Camera（攝像機(jī)）對(duì)話框用來設(shè)置你所知道的一些與攝像機(jī)相關(guān)的選項(xiàng)設(shè)置，比如lensfocal length（鏡頭焦矩），雖然，這并不是必需的，但是在大多數(shù)的處理過程中，這些信息將能有效和迅速地幫助進(jìn)行跟蹤處理。攝像機(jī)對(duì)話框會(huì)自動(dòng)根據(jù)圖像的分辨率在Boujou的內(nèi)部列表中選擇一個(gè)攝像機(jī)類型，如果分辨率不能和列表中的攝像機(jī)類型相匹配，一個(gè)自定義的，并且像素比為1的攝像機(jī)會(huì)被自動(dòng)選擇。

3. 播放一個(gè)圖像序列

影像起初播放的時(shí)候會(huì)很慢，Boujou將自動(dòng)把每幀裝入緩存。提示：較長的圖像序列會(huì)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(gè)書簽范圍

當(dāng)前你的圖像序列太大，以致無法將整個(gè)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(gè)或一系列幀設(shè)置書簽將成為可能，你可以使用書簽把序列劃分為多個(gè)小節(jié)，以便得到更加快速地實(shí)時(shí)播放。

5. 調(diào)整軌道的可視范圍

在一些點(diǎn)上調(diào)整2D軌道的可見數(shù)量。

6. 跟蹤攝像機(jī)

攝像機(jī)跟蹤能在特征跟蹤后自動(dòng)開始（特征跟蹤對(duì)話框中有一個(gè)復(fù)選框，選中它，特征跟蹤完畢后，攝像機(jī)將會(huì)自動(dòng)開始），攝像機(jī)跟蹤將會(huì)重新獲得攝像機(jī)的原始運(yùn)動(dòng)（位置、方向和焦距），并且大多數(shù)特征點(diǎn)的三維位置在場(chǎng)景中被發(fā)現(xiàn)。

7. 判斷特征跟蹤質(zhì)量

為了得到成功的攝像機(jī)跟蹤，在特征跟蹤時(shí)必須要完成以下幾點(diǎn)：

①應(yīng)該產(chǎn)生了幾個(gè)長的軌道。

②在任一時(shí)間內(nèi)應(yīng)該至少有6個(gè)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(yīng)該被限制在一個(gè)平面上。在很多圖像序列中，這些必要的條件都會(huì)被滿足，不過，某些情況有可能會(huì)影響這些特征適當(dāng)?shù)乇惶幚恚纾耗阋苍S有一個(gè)圖像序列，某個(gè)軌道被隱藏在電線桿的后面。如果攝像機(jī)的跟蹤質(zhì)量無法被接受，可以手動(dòng)編輯跟蹤軌道，以便改善攝像機(jī)跟蹤成功的可能性。下面的“編輯自動(dòng)產(chǎn)生的軌道”部分，將詳細(xì)地描述這個(gè)處理過程。

8. 編輯自動(dòng)產(chǎn)生的軌道

看上去不正確的軌道能夠被刪除，以幫助攝像機(jī)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(shù)量比較多，攝像機(jī)跟蹤將不那么精確。

9. 連接軌道碎片

你將會(huì)看到History標(biāo)簽面板中，Delete Track已經(jīng)被顯示，如果編輯了足夠的特征軌道，試著再做一次攝像機(jī)跟蹤。

10. 命名軌道

命名軌道允許你強(qiáng)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(shí)候，在解釋過程中永遠(yuǎn)都不被丟棄，這將非常地起作用，因?yàn)橛行r(shí)間Boujou 會(huì)丟棄好的軌道，并且去解錯(cuò)誤的軌道。

11. 插入定位器

如果在攝像機(jī)跟蹤后插入定位器，將會(huì)非常地有用，為了定義一個(gè)沒有被自動(dòng)跟蹤的點(diǎn)，你應(yīng)該插入定位器，例如，你可能想跟蹤窗戶的四個(gè)角，但是自動(dòng)跟蹤只為它們其中的三個(gè)產(chǎn)生了預(yù)測(cè)點(diǎn)。為了定義這個(gè)點(diǎn)，應(yīng)該將圖像放大，并且從頭到尾地穿過幾個(gè)幀放置定位器，如果你在幾個(gè)間隔幀中放置定位點(diǎn)，即幀1、10和20，Boujou會(huì)自動(dòng)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(yù)測(cè)點(diǎn)沒有在特征上面創(chuàng)建，并且這個(gè)特征點(diǎn)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(yīng)該加在那個(gè)特征上面。

②一個(gè)特征稍后在拍攝影像的外面重新出現(xiàn)，如果是這種情況定位器軌道能夠用來把2個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)綁定到一起，有時(shí)也被稱為“stitching （縫合）”。

12. 描述場(chǎng)景外形

定義坐標(biāo)系統(tǒng)非常地有好處，當(dāng)把跟蹤信息輸入到3D制作程序的時(shí)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(chǎng)景外形），例如：你想把一個(gè)虛擬對(duì)象加到一個(gè)平坦的道路上面，應(yīng)該在Boujou中明確地定義出表面的地平面坐標(biāo)。

13. 插入一個(gè)3D 測(cè)試對(duì)象

在輸出之前，插入3D測(cè)試對(duì)象，是檢查攝像機(jī)跟蹤質(zhì)量的最快速、簡(jiǎn)單的方法。

14. 輸出一個(gè)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(dòng)畫制作程序

值得注意的是Boujou 使用Y—up軸，右手坐標(biāo)系統(tǒng)。

16.將Boujou數(shù)據(jù)在三維軟件中導(dǎo)入

僅僅輸出你感興趣的場(chǎng)景點(diǎn)，這樣將大大地方便和簡(jiǎn)化工作區(qū)的管理。

以上是Boujou的一些基礎(chǔ)使用方法，具體的實(shí)施對(duì)實(shí)拍素材要求比較高。現(xiàn)在類似的軟件還有REALVIZ MatchMover，由于Boujou的使用方法相對(duì)來說簡(jiǎn)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(tái)網(wǎng)絡(luò)部包裝科）

【責(zé)編/燦岑】