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



Дата26.08.2016
Размер65.13 Kb.
Алгоритми за настройване триточково осветление при наблюдение или заснемане на сценични обекти
маг.инж.диз. Калоян В. Джуров

email: kdzhurov@uni-ruse.bg




ALGORITHMS FOR Three-point lighting ADJUSTING for monitoring or STAGE OBJECTS capture
eng. des. Kaloyan V. Dzhurov

Abstract: Every scene in the filming has requirements for lighting. Standard lighting could use a three-point scheme of light sources. Highlighting the object on the background could easily be achieved if these sources are adjusted automatically by certain algorithms. There is two algorithm with three-point adjustment of light sources simulation in MATLAB.

Key words: Key light, fill light, back light, algorithm, scene
Основен проблем – Липса на модел, оптимизиращ работата по настройване светлината при проследаване на обект или при снимане на обект на снимачната площадка. Настройката на светлинана отнема дълго време, тъй като всяко едно осветително тяло трябва да бъде насочено и настроено индивидуално. Трябва да бъдат настроени техните сила на светене и посоката на светене. Прожекторите, осветителните тела могат да бъдат обемни с голямо тегло. Проблемът с прецизната настройка на светлината може да се отрази върху качеството на изображението при снимане.[2]

Задача – Оптимизиране работата на оператора и режисьора на снимачната площадка по отношение на светлината. Трансвер на знания от една научна област в друга (Използване на принципи от радиолокацията в снимачната индустрия).

Цел – Създаване на алгоритъм за автоматично настройване на светлината в сцената. Улеснение работата на оператора. Редуциране нуждата от голям екип на снимачната площадка.

Актуалност – В света на снимачните дейности и сценичното осветление като наложен стандарт остава триточковото разположение на светлинните източници, което означава, че предложения метод би могъл да бъде широко приложим в голяма част от сценичните декори за филм, реклама, телевизионно предаване.
1. Въведение.

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].



2. Сценичното осветление - главен фактор при заснемане на обект. Влияние на светлината върху последваща компютърна обработка на заснетото изображение.

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.



3. Схема на разположение на Ключова (key light) и запълваща (fill light) светлини.

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


На фиг. 1 е представен 3D сценарий на разположение на светлинните източници T1, T2 и T3, където: T1 – ключова светлина. Първичен светлинен източник; T2 – запълваща светлина. Вторичен светлинен източник; T3 – задно осветление. Третичен светлинен източник; B1 – база, разстояние между двата прожектор T1 и T2; B2 – база, разстояние между двата прожектор T2 и T3; B3 – база, разстояние между двата прожектор T1 и T3; O – Проследяван обект. Обект на наблюдение. Заснеман обект; R1 – разстояние от T1 до O; R2 – разстояние от T2 до О; R3 – разстояние от T3 до O; Rпр1 – Проекция на R1 върху равнината XOY; Rпр2 – Проекция на R2 върху равнината XOY; Rпр3 – Проекция на R3 върху равнината XOY; ε1 – ъгъл между R1 и Rпр1; ε2 – ъгъл между R2 и Rпр2; ε3 – ъгъл между R3 и Rпр3; β1 – ъгъл между Rпр1 и B1; β2 – ъгъл между Rпр2 и B2; β3 – ъгъл между Rпр3 и B3; h1 – проекция на Rпр1 върху оста OX; h2 – проекция на Rпр2 върху оста OX; h3 – проекция на Rпр3 върху оста OX.
4. Алгоритъм за настройка на осветителните тела.

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.



Използвана литература:

[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



[6]. http://www.youtube.com/watch?v=7XGOQGn9HTQ
Изследванията са подкрепени по договор № BG051PO001-3.3.04/28, „Подкрепа за развитие на научните кадри в областта на инженерните научни изследвания и иновациите”. Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси” 2007-2013, съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз“.

The study was supported by contract № BG051PO001-3.3.04/28, "Support for the scientific staff development in the field of engineering research and innovation”. The project is funded with support from the Operational Programme "Human Resources Development" 2007-2013, financed by the European Social Fund of the European Union.


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница