Inhalt
- Die Anatomie der Kamera
- Von der Standardeinstellung zurücksetzen
- Passend zu den Kameras
- Einfache Einstellungen
- Fehler und Aberrationen
- Overscan rendern
- Perspektive ausrichten
- Knotenschwenken
Während ohne sie kaum ein CG-Bild gerendert wird, werden virtuelle Kameras von den Künstlern oft übersehen, die es verständlicherweise vorziehen, sich auf Szenengeometrie, Beleuchtung und Animation zu konzentrieren. Eine Kamera mit ihrer scheinbaren Einfachheit bleibt buchstäblich und metaphorisch hinter den Kulissen.
Trotzdem besitzt es einige nicht allzu offensichtliche Merkmale und Eigenschaften, die Sie während des Projekts entweder unterstützen oder behindern können. Ich werde diese Dinge hier ansprechen, damit Sie Ihre CG-Kamera besser kennenlernen können.
Die Anatomie der Kamera
Anatomisch wird eine CG-Kamera durch dreidimensionale Positions- und Rotationskoordinaten (wie jedes andere Objekt), horizontale und vertikale Blickwinkel und zwei Schnittebenen beschrieben: nah und fern. Zusammen bilden diese Eigenschaften den Sichtstumpf oder die Sichtpyramide der fiktiven Kamera.
Schnittebenen dienen zur Optimierung des Renderns, indem nicht benötigte Teile der Szene ausgeschlossen werden. Sie haben normalerweise nur eine geringe praktische Bedeutung, da sie am häufigsten automatisch von der Software festgelegt werden.
Eine Sache, auf die Sie achten müssen, ist, dass nichts unbeabsichtigt abgeschnitten wird - insbesondere, wenn Sie eine Kamera zwischen Anwendungen übertragen und / oder den Maßstab einer Szene drastisch ändern. In bestimmten Fällen können Sie auch die Schnittebenen nützlich finden, um die Szene für ein separates Rendern schnell in Teile zu unterteilen, die auf der Tiefe basieren.
Sobald die Position und Drehung der Kamera bekannt sind, beschreiben zwei Blickwinkel (horizontal und vertikal) am besten, was genau gesehen / gerendert werden soll. Die Beziehung zwischen ihnen liefert uns auch Informationen über das Seitenverhältnis des endgültigen Bildes. (Winkel oder Sichtfeld werden als AoV bzw. FoV abgekürzt.)
Häufiger haben Sie einen Wert für den Winkel (entweder horizontal oder vertikal), und der zweite Wert wird aus dem Seitenverhältnis des endgültigen Bilds abgeleitet, das ziemlich gleich und leicht konvertierbar ist. Wir werden dies und die Brennweite - ein weiterer Parameter, der die Winkel der Kamera beschreibt - später in diesem Artikel ansprechen.
Von der Standardeinstellung zurücksetzen
Bei jeder Software, die mir einfällt, werden standardmäßig durchschnittliche Kamerawinkel verwendet. Unabhängig davon, ob Sie sie im Projekt beliebig einstellen können oder ob Sie eine Live-Action-Platte anpassen müssen, ignorieren Sie die Möglichkeit, die Arbeit zu verbessern, wenn Sie diese Werte auf ihren Standardwerten belassen, ohne auch nur eine Anpassung in Betracht zu ziehen.
Das natürliche menschliche Sichtfeld ist Gegenstand einer längeren Diskussion, als wir hier Raum haben, und die Interpretation basiert auf dem, was man als „Sehen“ und anderen individuellen Faktoren definieren würde. Ein horizontaler Winkel von 40-60 ° entspricht jedoch häufig dem nützlichen Sichtfeld - dem Bereich, in dem wir Objekte auf einen Blick unterscheiden können, ohne die Augen oder den Kopf zu bewegen.
Daher sollten die Standardkamerawinkel einen angemessenen Ausgangspunkt für die Darstellung eines Betrachters bieten. Wenn Sie jedoch von diesen abweichen, können Sie das Drama oder andere künstlerische Aspekte des Bildes hervorheben und es insgesamt interessanter und ausdrucksvoller machen. Weitwinkel fördern im Allgemeinen Dynamik und Drama, während sie Verzerrungen verursachen, während enge Winkel es ermöglichen, sich auf Details zu konzentrieren und den Raum zu komprimieren.
Position, Drehung und Sichtfeld sind alles, was Sie wirklich wissen müssen, um Ihre fiktive Kamera perfekt mit den meisten 3D-Editoren abzustimmen. Das Leben hat jedoch die Tendenz, die Dinge schwieriger zu machen, und hier werden die Dinge immer komplizierter.
Passend zu den Kameras
In erster Linie müssen wir überprüfen, wie jedes der Programme, mit denen wir die Kameras abgleichen, den AoV misst - horizontal, vertikal, beide oder sogar diagonal? Dann können wir die Daten einfach kopieren und einfügen, wenn die Messung vom gleichen Typ ist, oder eine einfache Konvertierung durchführen, wobei das Bildseitenverhältnis als Koeffizient verwendet wird, wenn sie sich unterscheiden.
Dies funktioniert jedoch möglicherweise nicht, da eines der von Ihnen verwendeten Programme möglicherweise auf realen Kameraparametern wie Brennweite und Blendengröße basiert, um den FoV der Kamera zu definieren. Dies bringt uns zum zweiten Punkt: Was ist, wenn Sie es benötigen? um Ihre virtuelle Kamera an eine reale anzupassen?
Die Schwierigkeit besteht darin, dass es ziemlich schwierig ist, die tatsächlichen Blickwinkel für eine physische Kamera zu messen. Aus diesem Grund verwenden wir zur Beschreibung der Zoomstufe in Fotografie und Kinematographie stattdessen die Brennweite. Dies ist eine großartige Konvention für diejenigen, die täglich mit echten Kameras arbeiten, macht die Dinge jedoch in der Computergrafikwelt viel unkomplizierter. Hier ist eine sehr grobe Beschreibung, wie es sich auf den Blickwinkel (AoV) bezieht.
Licht tritt durch die Linse, wird fokussiert und projiziert oder auf einen Film oder Sensor gespiegelt - verwenden wir aus nostalgischen Gründen das Wort "Film". Wenn Sie den Film näher an den Brennpunkt oder weiter vom Brennpunkt weg bewegen, erscheinen verschiedene Teile des Bildes schärfer oder weicher. Dies ist eine relativ kleine Bewegung in einem Bereich, der durch das Objektivdesign definiert und als Brennweite des Objektivs (F) markiert ist - die Entfernung vom Brennpunkt zum Film.
Einfache Einstellungen
Bei Objektiven mit einer höheren Brennweite befindet sich der Film weiter vom Brennpunkt entfernt. Da der Film jedoch eine konstante Breite (X) hat, ist sein Blickwinkel umso enger, je länger die Linse ist. Eigentlich bewegt sich normalerweise das Objektiv - nicht der Film zurück - aber das ist für unsere Diskussion irrelevant.
Eine andere Sache, die wir in unserem Setup ändern können, ist, den Film wieder vor den Brennpunkt zu stellen - alle Winkel und Verhältnisse bleiben geometrisch gleich, aber jetzt ist das Setup einfacher und entspricht besser einer CG-Kamera
Wenn wir das alles wissen, können wir jetzt die Brennweite in den Blickwinkel umwandeln. Das erste, was zu bemerken ist, ist, dass die Brennweite allein absolut nichts über den Blickwinkel aussagt, es sei denn, wir kennen die Größe des Filmrückens (oder die Sensorgröße, wie sie oft in CG genannt wird).
Eine gute Sache ist, dass Objektive normalerweise mit einer Brennweite markiert sind, die einem 35-mm-Film entspricht. Normalerweise ist hier das wichtige Wort, da niemand wirklich garantieren würde, dass dies der Fall ist; Sie müssen lediglich die Dokumentation Ihres Objektiv- / Kameramodells überprüfen.
Selbst bei 35-mm-Filmen treten jedoch Probleme auf, da der tatsächliche Bereich, der Licht ausgesetzt ist (und dies ist der Bereich, der den Winkel definiert), kleiner ist (etwa 24 mm). Sie haben auch das zusätzliche Problem, dass fast jede DSLR-Kamera ihre eigene Sensorgröße hat.
Fehler und Aberrationen
Als ob dies die Dinge nicht schwierig genug machen würde, verfügt Ihre 3D-Software wahrscheinlich über ein eigenes System zur Beschreibung der Größe und der Proportionen der virtuellen Apertur mit Koeffizienten für das Überscannen und Regeln, für die die Abmessung (Breite oder Höhe) die dominierende ist.
Noch verwirrender ist, dass Sie alle diese Messungen abfragen müssen, um herauszufinden, welche Achse (horizontal oder vertikal) beschrieben wird und ob die Größen in Zoll oder Millimetern angegeben sind. Oh, und denken Sie daran, dass Sie möglicherweise auch ein oder zwei Summen ausführen müssen - überprüfen Sie beispielsweise, ob die Tangentenfunktion Grad oder Bogenmaß verwendet - und vertrauen Sie nicht einfach dem Skripthandbuch.
Schließlich sollten wir uns bewusst sein, dass der Fehler solcher Konvertierungen durch die Tatsache erhöht wird, dass es bei „physischen“ Kameras immer physische Aberrationen gibt. Wenn Sie die Wahl haben, sollten Sie sich beim Übertragen Ihrer Kameradaten zwischen verschiedenen Programmen eher an den Blickwinkel als an die Brennweite halten.
Overscan rendern
Wenn Sie jedoch die Brennweite anstelle des Blickwinkels verwenden müssen, gibt es einen netten CG-Trick, den Sie ausführen können. Dies kann verwendet werden, wenn Sie überscannen müssen - rendern Sie ein breiteres Bild derselben Szene, damit der Mittelteil perfekt übereinstimmt. Auf diese Weise können Sie das Bild beim Zusammensetzen vergrößern, verwackeln oder einfach neu zusammensetzen. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie Projektionstechniken für virtuelle Kameras verwenden.
Das Problem ist, dass sich bei einer Erhöhung des AoV die Größe des Originalbilds im Frame im nichtlinearen Verhältnis ändern würde. Wenn wir beispielsweise die AoV verdoppeln, beträgt unser anfänglicher Rahmen nicht genau die Hälfte der Breite oder Höhe des neuen Bildes.
Die bessere Option besteht darin, die Brennweite durch zwei zu teilen. Der Vorteil der Verwendung der Brennweite besteht darin, dass sich die Bildgröße proportional ändert, sodass ein mit einem 50-mm-Objektiv aufgenommenes Objekt 1,5-mal kleiner aussieht als eine Aufnahme mit einem 75-mm-Objektiv vom selben Punkt aus.
Wenn Sie also eine breitere Version des Bildes rendern möchten, während das anfängliche Rendering von Pixel zu Pixel in der Mitte übereinstimmt, müssen Sie die Brennweite durch dieselbe Zahl teilen, mit der Sie die Ausgabeauflösung multiplizieren. Dies ist ein praktischer Trick, da er in jeder Anwendung auf die gleiche Weise funktioniert.
Perspektive ausrichten
Das Zeigen der Szene von einem niedrigen Punkt aus, insbesondere mit einem Weitwinkelobjektiv, ist eine Möglichkeit, ihre Größe und Bedeutung hervorzuheben. Dies ist eine Methode, die häufig in der Architekturvisualisierung verwendet wird. Eine andere Sache, die bei Architektur-Visualisierungs-Renderings häufig gewünscht wird, ist die Beibehaltung der Vertikalen. Dies geschieht nur, wenn die Kamera genau parallel zum Boden zeigt.
Infolgedessen muss die Horizontlinie mit der vertikalen Mitte eines Rahmens übereinstimmen, was zu einem Bild führt, das kompositorisch nicht sehr gut ist.
Wenn Sie keinen ausgefallenen Kamera-Shader verwenden, der vertikale Linien kompensiert (wie zum Beispiel den in V-Ray), müssen Sie den vertikalen Blickwinkel erweitern und das Bild zentriert (mit der Kamera) parallel zur Grundebene zeigen) und dann in 2D neu formatieren (nicht benötigte Bereiche ausschneiden). In solchen Fällen lohnt es sich auch, nur einen Teilbereich des Frames zu rendern, um Zeit zu sparen.
Je weiter die Objekte von einer Kamera entfernt sind, desto mehr davon werden benötigt, um die Ansicht auszufüllen. Dies bedeutet, dass es häufig praktisch ist, Vordergrundobjekte oder Teleobjektive (Engwinkelobjektive) zu verwenden, um einen geschäftigen Eindruck mit weniger Assets im Rahmen zu erzeugen.
Knotenschwenken
Das Drehen unserer fiktiven Kamera ohne Änderung ihrer Position ahmt eine sogenannte Knotenpfanne in der Kinematographie nach und weist keine Parallaxenänderungen in den resultierenden Bildern auf - das heißt, alle Objekte behalten ihre Position relativ zueinander bei. Auch die Form der Reflexionen ändert sich nicht. Dies ist sehr nützlich für visuelle Effektaufnahmen, da anstelle einer vollständigen 3D-Lösung ein mattes 2D-Gemälde verwendet werden kann.
Dies bedeutet auch, dass auf diese Weise gerenderte Bilder nahtlos zusammengefügt werden können. Wenn Sie jedoch versuchen, sie auf einfache Weise zu nähen, funktioniert dies nicht. Dies ist in den beiden Frames im obigen Beispiel zu sehen.
Der richtige Weg wäre, sie zuerst auf eine Kugel zu projizieren, die um die Kameras zentriert ist. In ähnlicher Weise ist es beim Erstellen einer Schwenkanimation aus einem Standbild am besten, das Bild zuerst auf eine Kugel zu projizieren oder dieses Verhalten zumindest mit einer Verzerrung nachzuahmen, die nach der Schwenkanimation in 2D angewendet wird.
Hoffentlich sind die in diesem Artikel aufgeführten Aspekte hilfreich, um Ihre künstlerische Erfahrung zu verbessern. Wir haben uns die Fähigkeiten einer CG-Kamera angesehen - was im Grunde eine Vereinfachung ihres realen Gegenstücks darstellt - und in der Seitenleiste hier habe ich Effekte aufgelistet, die Sie möglicherweise mit Filmen erzielen, die aber zu CG-Aufnahmen hinzugefügt werden müssten.
Das Replizieren dieser Funktionen kann dem Rahmen einen Hauch von Leben verleihen, aber wenn Sie sie übertreiben, kann das gesamte Bild künstlich aussehen. Es geht darum, das Gleichgewicht zu halten und das sauberste Bild zu erzielen, das Sie können.
Wörter: Denis Kozlov
Denis Kozlov ist ein CG-Generalist mit 15 Jahren Erfahrung in der Film-, Fernseh-, Werbe-, Spiele- und Bildungsbranche. Derzeit arbeitet er in Prag als VFX-Supervisor. Dieser Artikel erschien ursprünglich in der 3D World Ausgabe 180.
