Алгоритми за настройване триточково осветление при наблюдение или заснемане на сценични обекти

email: kdzhurov@uni-ruse.bg

При следене на обекти има нужда от редуциране броя на настройките на светлинните източници. За постигане на тази цел възниква нужда от оптимизиране на настройките на насоченост на осветителните тела. [1, 2].

Сценичното осветление може да бъде разделено на няколко вида: театрално, филмово, осветление на сгради, интериорно осветление. Получаването на естетичен ефект и възприемане на осветения обект може да бъде постигнато по различен начин с използване на специален ефект реализиран по предварително зададена идея. Осветлението е изкуство само по себе си. То може да служи и за наблюдение на обект с цел извличане на информация. Всяка сцена, която трябва да бъде създадена има свои уникални изисквания по отношение на светлината. За стандарстно осветление на един типичен обект фотографите използват триточкова схема на осветление. Тази схема може да е и различна, в зависимост от нуждите на сцената. Тeзи методи могат да се прилагат и в компютърните анимации [3, 5]. Те са наложени като стандарт при заснемането на хора и обекти.

На фиг.1 са показани разположение на осветителни тела T­1, T2 и T32 изпълняващи функциите на ключова, запълваща и задна светлини, представени в 3D изглед. Открито сходство между схемата на разположение на източниците на светлина и разположението на радиоантени при радиохолографията. Направен е трансфер на знания от областта на радиолокацията с разнесени станции в областта на сценичното осветление. Разстоянията между телата са приети като базови и са означени с B1, B2, B3 . Разстоянието между T1 и обекта O е означено с R1, а проекцията на разстоянието R1 върху равнината XOY е означено с Rпр1. Другите разстояния от източници T2 и T3 са означени съответно с R2 и R3. Проекциите на тези разстояния върху равнитата XOY са означение с Rпр2 и Rпр3. Ключовият светлинен източник е с рефлектор ограничаващ светлинния поток в определен ъгъл α1. Ъгъл β1 е заключен между нормалата на потока на ключовия източник и базата B1. Перпендикулярът спуснат от заснемания обект към базата B1 е означен с h1. Запълващата светлина също е ограничена с рефлектори, като снопа е с ъгъл α2. Ъгъл β2 е заключен между нормалата на потока на запълващия светлинен източник и базата B2. Задната светлина е ограничена с рефлектори, като снопа е с ъгъл α3. Ъгъл β3 е заключен между нормалата на потока на задния светлинен източник и базата B3.

Фиг. 1. 3D сценарий на разположение на светлинни източници на снимачна сцена или при наблюдение на обект

step1. Зададени са :

H на обекта, R1 – разстояние от T1 до Обекта, B1, B2, B3 – Съответни базови разстояния, ε1 – ъгъл на място на основния прожектор;

step2. Rпр1 = R1cos ε1;

step3. Rx1 = Rпр1.cosβ1;

step4. h1 = Rпр1.sin β1;

step5. B1 – Rx1 = D1;

step6. Rпр2 = ;

step7. β2 = arctg h/Rпр2; ε2 = arctg H/Rпр2;

;

step8. Ry3 = Rпр1.cos β3;

step9. B3 – Ry3 = D3;

step10. h3 = Rпр1.sin β3;

step11. Rпр3 = ;

step12. β3 ` = arctg h2/D3;

step13. ε3 = arctg H/Rпр3;

5. Експериментална част.

Симулация в среда C++ по зададените алгоритми за определяне регулирането на осветителните източници.

Фиг. 2. Входен прозорец на програма за част от изчисляването параметри на T1, T2 и T3 в среда C++

Фиг. 3. Част от програмата в среда C++ за определяне параметри на осветителните тела

При снимачния процес на късометражния филм “Mustela nivalis” е направен експеримент и с настройване на основните светлинни източници в сцена на зелен фон. Използвани са 3 светлинни източника от типа QL II – 1000 със цветна температура 3200К и възможност за настройка на силата на излъчваната светлина чрез промяна на мощността от 100W до 1000W. При направения опит са използвани следните стойности на разположение на светлинните източници:

База – разстояние между двете осветителни тела B1 = 10 m;Разстояние от ключовия източник на светлина до обекта R1 = 5m;Ъгъл на място (заключен между R1 и проекцията на R1 върху равнината XOY) на ключовия източник ε1 = 10deg; Ъгъл (заключен между проекцията на разстоянието R1 върху равнината XOY и базата B1) β1=30deg;Ъгъл на място (заключен между R2 и проекцията на R2 върху равнината XOY на вторичния светлинен източник ε2 = 8deg;Ъгъл (заключен между проекцията на разстоянието R2 върху равнината XOY и базата B) β2=23deg.

Фиг.4 Кадър с използване на триточкова светлинна схема

При заснетия обект се наблюдават основно три области. 1 – област, осветена от ключовата светлина, 2 – област, осветена от запълващата светлина, 3 – област осветена от задната светлина. Ключовата светлина е основна. Тя създава тъмни сенки в неосветената част на обекта. За да се постигнат по-слаби сенки се прилага и запълващо осветление, в случая постигнато с отражателен диск. При този подход запълващата светлина се изпълнява от отражател, чиято сила на осветяване е пропорционална на светлината от основния източник. За избягване на неприятни вливания на задния фон в обекта се използва и задна светлина. За филтриране на цветния фон в прозрачен е използван подходящ филтър “keylight” на компанията “Foundry” в софтуерна среда “Adobe After effects”. На фиг. 6 е представен финален резултат след обработка на изображението с помощта на филтър “keylight”. Липсата на добра настройка на светлината би направила обекта да стои нереално в поставената сцена, също така може да доведе до поява на нежелан шум и загуба на качество в изображенито. [5,6]

7. Заключение.

Предложените алгоритми могат да послужат за автоматизиране процеса на настройка на прожектори в сцената, което може да доведе до намаляване броя на обслужващия персонал. Идеята е при настройка на единия източник, (ключовата светлина), останалите два светлинни източника да се насочат автоматично към обекта. По този начин може да се постигне и лесно проследяване на обект.

[1] Блейк Б., Д. Салин, Как да правим всичко с Macromedia Flash MX 2004, Софтпрес 2004

[2] Ламърс Д., Л. Гудинг. Maya 4 учебен курс, Софтпрес 2002

[3] Нилсен Я. Web. Дизайн, Лицензиран превод на Designing Web Usability: The Practice of Simplicity. Софтпрес 2006

[4].Steiglitz K, A Digital Signal Processing Primer with Applications to digital audio and computer music, Department of computer science Princeton University 1995

[5]. http://www.studiolight-bg.com