Studio wirtualne
 System Synthevision
 System Synthevision w postprodukcji
 System wielowarstwowy
 Uwagi końcowe


Studio wirtualne

    Studio wirtualne to nowy sposób łączenia planu przedniego z planem tylnym, w którym wykorzystuje się kluczowanie obrazu metodą chroma key. W klasycznym chroma key nowe tło wkluczowane zamiast tła niebieskiego było nieruchome i nie miało nic wspólnego z ruchem kamery planu przedniego. Najczęściej ta kamera także musiała być nieruchoma, aby nie zepsuć efektu wkluczowania nowego planu tylnego. Dopiero technika komputerowa pozwoliła przekroczyć barierę ruchu zarówno tła, jak i planu przedniego. Co więcej, możliwe stało się wytwarzanie i przetwarzanie trójwymiarowej grafiki w czasie rzeczywistym i łączenie jej w jeden obraz z grającymi żywymi aktorami. Niektóre techniki przetwarzania trójwymiarowej grafiki mają swoje korzenie w systemach symulatorów sprzętu wojskowego.

    Studia wirtualne są najczęściej niewielkimi pomieszczeniami, które pokryte są niebieskim tłem. Aktorzy pracujący w studiu wirtualnym powinni nauczyć się poruszać w trójwymiarowej przestrzeni, mając elementy wirtualnej scenografii zarówno za sobą, jak i przed sobą (rys. 1).

Rys. 1. Przykładowe studio wirtualne.

    W prostym studiu wirtualnym następuje połączenie obrazu z rzeczywistej kamery, będącej w ruchu i zmieniającej pochylenie, panoramę oraz ostrość i zoom, z obrazem tła zmieniającym się w takt ruchów kamery, który został wytworzony lub przetworzony w komputerze. Każdy ruch kamery rzeczywistej jest natychmiast zrealizowany w przetwarzanym komputerowo obrazie tła. Obraz tego tła jest jakby filmowany hipotetyczną kamerą umieszczoną w założonym przez realizatora punkcie przestrzeni. Przyjęło się, że w tym punkcie znajduje się tzw. kamera wirtualna w odróżnieniu do kamery rzeczywistej, istniejącej naprawdę. Otrzymany złożony obraz wygląda tak, jakby pochodził z jednej kamery.

 Powrót


System Synthevision

    Pierwszy system opracowany w telewizji NHK wykorzystujący nowe techniki nazywał się Synthevision. Na rys. 2 pokazano połączenie urządzeń wykorzystanych przy realizacji programów tym systemem.



Rys. 2. Konfiguracja urządzeń w systemie Synthevision.

    Kamera filmująca plan przedni dostarcza, oprócz sygnału wizyjnego, także informacje o ruchu. Dane te są wytwarzane w sensorach ruchu umieszczonych na obiektywie (zoom, ostrość) lub w głowicy statywu kamerowego (pochylenie, panorama). Systemy bardziej zaawansowane dają dodatkowo informacje we współrzędnych x, y, z, czyli o zmianie położenia statywu kamerowego (łącznie ze zmianą wysokości). Najbardziej skomplikowany system daje informacje o ruchach dolki z umieszczoną na niej kamerą (rys. 3).



Rys. 3. Zastosowanie dolki w studiu wirtualnym.

    Niezmiernie ważnym zagadnieniem jest wykalibrowanie systemu, czyli uzyskanie synchronizmu ruchu kamery rzeczywistej i kamery wirtualnej. Kamera wirtualna musi mieć takie same możliwości techniczne jak kamera rzeczywista. Oś optyczna zoomu wirtualnego musi pokrywać się dokładnie z osią optyczną zoomu rzeczywistego. Stan początkowy zoomu w obu kamerach musi być jednakowy.

 Powrót


System Synthevision w postprodukcji

    Łączenie w układach chroma key planu poprzedniego z planem tylnym możliwe jest również w postprodukcji. W tym celu należy zarejestrować sygnał wizyjny z kodem czasowym, a oprócz tego z tym samym kodem czasowym należy zapisać w pamięci komputera dane o ruchu kamery (rys. 4). Podczas postprodukcji następuje odtworzenie w tym samym czasie, zgodnie z kodem czasowym, zarówno wizji planu przedniego, jak i informacji o ruchach kamery. Dane te sterują komputer przetwarzający obraz planu tylnego (rys. 5).



Rys. 4. System Synthevision w postprodukcji (zapis).




Rys. 5. System Synthevision w postprodukcji (odtwarzanie).

 Powrót


System wielowarstwowy

    W celu uzyskania pseudotrójwymiarowego obrazu wykorzystuje się wiele warstw planu tylnego. Każda warstwa jest przetwarzana osobno, gdyż jej geometria zależy od pozornej odległości od planu przedniego. Ruch kamery planu przedniego będzie inaczej wpływał na warstwę najbliższą, a inaczej na warstwę najdalszą (rys. 6). Możliwe jest także umieszczenie aktora w środku planu pomiędzy warstwami przetwarzanymi przez komputer.



Rys. 6. Schemat blokowy systemu wielowarstwowego.

 Powrót


Uwagi końcowe

    Istotną sprawą jest zależność czasowa pomiędzy planem przednim i planem tylnym. Opóźnienie ruchu tła powstaje na skutek czasu potrzebnego na transfer danych z detektorów ruchu kamery planu przedniego i przetworzenie tych danych w pomocniczym komputerze przed przekazaniem ich do procesora obrazu. Duże opóźnienie wprowadza również procesor obrazu (2 pola). Aby plan przedni zgadzał się z planem tylnym, musi być opóźniony o około 3 pola.

    Kolejnym istotnym problemem jest światło w studiu wirtualnym. Aby obraz był bardziej realistyczny należy w wirtualnej scenografii uwzględnić odbicia, rozproszenie i pochłanianie światła oraz cienie. W tym celu mierzy się światło w rzeczywistym studiu i dane o nim przenosi się do przestrzeni wirtualnej.

    Studio wirtualne, jak na współczesne czasy, to kosztowna inwestycja. Ma ona jednak sens przy realizowaniu programów, gdzie wykonanie scenografii jest bardzo trudne lub niemożliwe.

    Studia wirtualne wykorzystują komputery o coraz to większych możliwościach. Te dotychczas stosowane mają jeszcze ograniczone możliwości przetwarzania obrazu wizyjnego w czasie rzeczywistym. Producenci ciągle pracują nad ulepszeniem istniejących systemów wirtualnych wprowadzając nowe szybsze procesory obrazu, a także myślą nad zredukowaniem dosyć dużych kosztów studiów wirtualnych dających dobrą jakość obrazu telewizyjnego.

 Powrót


Źródło: