Uživatel:Vozakdom

Z HPM wiki
Přejít na: navigace, hledání

Dominik Vozák

Obsah

Semestralni prace - Stereoskopicky system

Semestralni prace = stereoskopicky system 2 kamer pro nataceni 3D obrazu


DV-avatar.jpg
DV-kino.jpg
DV-3DTV.jpg


Osnova:

1.základní informace o stereoskopii (3D).

2.způsoby snímání (možnosti zapojení kamer)

3.chyby ve snímání

4.způsoby zobrazení


Základní informace

Pojem 3D

V posledních letech se ve filmovém průmyslu začala častěji objevovat a následně i velice široce rozvíjet technika označována jako 3D. Ale o co se vlastně jedná a co tato zkratka znamená? Metoda 3D je termín pro označení techniky, která se používá pro zobrazení nebo prohlížení zdánlivě trojrozměrných objektů na plochém médiu. Jako ploché médium v tomto případě označuji zobrazení na filmovém plátnu, obrazovce popřípadě i na papíře. Jde o tzv. dvojrozměrný prostor. Trojrozměrný svět je pomocí kartézské soustavy popsán pomocí tří rovnic, tudíž každý předmět v tomto světě má výšku, šířku a hloubku. Jinak řečeno má svůj objem. Tyto 3 rozměry se snažíme v metodě 3D zobrazit

Stereoskopie

Základním stavebním kamenem je stereoskopie. Je to technologie, díky které můžeme navodit prostorový vjem jen za pomocí dvourozměrného obrazu. K tomu, abychom viděli trojrozměrně (vnímali i pocit hloubky) potřebujeme dvě oči. Pro každé oko je potřeba dodat mírně odlišný obraz. Proto tedy vidíme obraz dvakrát a ze dvou různých pohledů. Obrazy jsou posunuty v horizontální rovině, to vše díky roztečí našich očí. Náš mozek je schopen dva rozdílné obrazy vyhodnotit a následně pak z nich získat trojrozměrný obraz. Tento obraz zahrnuje také informaci o vzdálenosti k pozorovanému objektu.

Obr.převzat z gali-3d.com

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Způsoby snímání

Prostředky k realizaci

V dnešní době si může 3D video natočit téměř každý. Jediné, co k tomu potřebujete, je kamera, počítač pro úpravu videa a nápad, který se zrodí v hlavě. Nicméně kvalita takovéhoto záběru v porovnání s profesionálním je značně odlišná. Pokud použijete standartní videokameru, v soudobém světě spíše digitální videokameru dostanete se k výsledku, který zřejmě nebude vhodný pro promítání na veřejnosti. Jeden ze základů pro natáčení kvalitnějšího 3D obrazu jsou kvalitní HD videokamery (High Definition = vysoké rozlišení). Pohybují se v široké cenové nabídce od několika tisíců až statisíců. Tyto kamery natáčejí ve vysokém rozlišení, což je pro nás žádoucí, protože potřebujeme „zaplnit“ projekční plátno, například v kině. Jen pro srovnání např. standartní DV kamera (Digital Video) pracuje s rozlišením 720x480 pixelů, kdežto profesionálnější 3D-HD kamery pracují s rozlišením vyšším zhruba 1920x1080 pixelů. Kdybychom chtěli promítnout obraz ze standartní DV kamery na plátně IMAXU, které má rozlišení přibližně 3840x2880 pixelů, tak by to byl celkem nepříjemný vizuální zážitek.

Obr.- srovnání rozlišení (zdroj: the3drevolution.com)



Na obrázku lze vidět, že záběr pořízený standartní DV kamerou (vpravo nahoře) je na plátně IMAXU velice nedostačující. Pro IMAX kina se dnes snímá obraz pomocí speciálních kamer s technologií IMAX s vysokým rozlišením.


V případě snímání 3D obrazu bude zapotřebí 2 kvalitní HD videokamery se správným nastavením.






Nastavení kamer

Pro tyto kamery je velice důležité, aby mezi nimi byly minimální rozdíly, co se týče nastavení a snímání obrazu (kvalita obrazu, rozlišení, fps). Proto je téměř nutné, aby tyto kamery byly identické. Tyto 2 kamery se připevní vedle sebe na konstrukci do optimální vzdálenosti, což je ve většině případů přibližně 65mm. Tato vzdálenost ovlivňuje výsledný vzhled. Při menší vzdálenosti se výsledný obraz zdá zploštělý až neskutečný. V opačném případě při zvětšování této vzdálenosti se obraz zdá zmenšený a některé objekty vypadají jako miniatury. Tento jev se označuje jako hyper-stereoskopie. Standardně se tedy vzdálenost mezi dvěma kamerami volí právě již zmíněných 65mm, což je přibližně vzdálenost lidských očí (interokulární vzdálenost). Pokud jsou kamery příliš prostorově objemné, aby se daly do této vzdálenosti umístit, lze využít jiného způsobu upevnění kamer. Pokusím se popsat metody upevnění podrobněji.


side-by-side rig
montáž „side-by side rig“ (zdroj: 3dfilmfactory.com)
montáž „side-by side rig“ (zdroj: 3alitydigital.com)

Obě kamery jsou připevněny a speciálně montovány, jak jsem již zmínil. Těmto montážím se anglicky říká „Rig“. Je několik způsobů uchycení. Jedním z nich je umístění, kde se kamery připevní vedle sebe na společnou konstrukci. Anglicky se tomuto uchycení říká „side-by-side rig“. Tento způsob uchycení kamer je vhodné použít, pokud se snažíme zachytit objekty, které se nacházejí ve větší vzdálenosti (5 a více metrů) nebo jsou tyto objekty větších rozměrů. Budovy jsou klasickým případem. Zároveň lze velice jednoduše ovlivňovat interaxiální vzdálenost, což je vzdálenost jednotlivých kamer, což má následný vliv na koncový obraz, jak jsem ji popsal dříve. S takovýmto zapojením se lehce manipuluje, a proto je v takovýchto případek silně využíváno. Vhodné je použít speciální přístroj, který dokáže obě kamery vzájemně propojit a naprosto přesně synchronizovat z hlediska času. Tímto přístrojem dokážeme v naprosto přesný okamžik zapnout funkci snímání u obou kamer a dokonce i tyto kamery synchronně zoomovat (měnit ohniskovou vzdálenost), pokud je potřeba. Pro snímání 3D obrazu je tento přístroj téměř nepostradatelný, ušetří značné množství práce. Špatná synchronizace nám může přidělat práci a způsobí nám chybu. Viz. Níže v textu- chyby při snímání 3D





beam splitter rig
montáž „beamsplitter rig“ (zdroj: 3dfilmfactory.com)
montáž „beamsplitter rig“ (zdroj: 3dfilmfactory.com)


Další metoda montáže je takzvaná „beam splitter rig“. Zde jsou kamery umístěny kolmo na sebe. Jedna z nich je umístěna horizontálně a druhá vertikálně. Obraz je snímán přes polopropustné zrcadlo, které je umístěno pod úhlem 45o. Jedna kamera snímá skrz toto zrcadlo, druhá odrazem. Obě kamery sdílejí stejný prostor pro snímání. Jedna z těchto kamer je umístěna na kolejnici, tedy nezávisí na velikosti jednotlivých kamer. Proto se tento způsob dá použít téměř pro všechny druhy snímacích kamer. Ideální je mít opět obě kamery totožné. Je to nejrozšířenější způsob při soudobém snímání 3D obrazu pro snímání objektů, které jsou velikostně menší. Využívá se pro záběry v těsné blízkosti (pod 5m), případně pro zachycení detailů


______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Chyby, kterých se můžeme dopustit při snímání 3D

Pohyb kamery

Velmi zásadní problém při snímání 3D je nadměrný pohyb kamery. Velmi rychlé pohyby s kamerou, která se snaží zachytit obraz, nejsou příliš vhodné. Nežádoucí jsou také otřesy kamery, ke kterým může docházet vlivem okolního prostředí. Tyto jevy mají velmi negativní vliv na zachycený obraz, který se poté téměř nedá sledovat. Při sledování 3D obrazu se oči musí přizpůsobovat o něco déle než při pozorování 2D snímků. Pokud se snaží pozorovatel zaměřit například na pohybující se pozadí, bude to velice obtížné, až téměř nemožné a proto divák ztratí koncentraci a nebude se schopen na takovýto obraz dívat, zavře oči. Pokud se v záběru vyskytuje bod, na který se může divák zaměřit, ať je to herec, případně objekt v popředí, oči pozorovatele se na tento bod zaměří a částečně přestanou vnímat pohybující se pozadí.

Hranice snímku

Je velice důležité, aby nedocházelo ke změně a úpravě velikosti snímku. Také objekty zachycené na snímku by se měli měnit co nejméně. Při snímání bychom si měli dávat velice dobrý pozor na to, aby se na snímku vyskytovali pouze objekty, které chceme zachytit. Tyto objekty by neměli být následně ze snímku vystřihnuty. Nejvíce zapamatovatelný zážitek z 3D inscenací jsou objekty „vystupující“ z plátna a přitahující pozornost. Tyto objekty by neměli být narušeny a vystřihnuty ze snímků, jelikož by to mohlo narušit výsledný efekt.


Kontrast

ukázka chyby kontrastu(zdroj: the3drevolution.com)


V případě snímání 3D bychom se měli vyhnout vysokému kontrastu. Tmavé scény nejsou příliš význačné a nadměrně osvětlené (bílé) scény pro změnu vykreslují dojem zdvojení. Přílišné extrémy těchto dvou prostředí ničí 3D scénu. Jak je na obr. 15 vidět ve tmavé scéně je použita baterka, která vytvoří chybu ve výsledném snímku.


Synchronizace kamer

přístroj pro synchronizaci kamer(zdroj: youtube.com)




Velice zásadní problém nastává, pokud nedojde ke správnému synchronizování obou kamer. Obě kamery by měly být totožné, jak již bylo na začátku zmíněno. Důležité je, aby tyto kamery byly synchronizovány naprosto stejně, co se týče času. Dnes se již vyrábějí přístroje, které spustí obě kamery ve stejný okamžik, tudíž vyruší vliv špatného časování. V případě špatné synchronizace by byl výsledný 3D dojem značně redukován.





______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Zobrazovací metody

Jak jsem již na úplném začátku zmínil za zobrazení výsledného 3D efektu vděčíme především stereoskopii. Existuje několik metod stereoskopické projekce. Ale všechny pracují na stejném principu. Každému oku je promítán jiný obraz a výsledný dojem skládá až náš mozek. Různé metody projekce se liší právě v tom, jakým způsobem se má promítat určitý obraz na jednotlivé oči diváka. Pokusím se trošku nastínit některé z nich.

Anaglyf

DV-anaglyph.jpg
DV-anaglyphbryle.jpg

Je nejméně náročná a zároveň nejméně kvalitní metoda stereoskopie. Základem této technologie jsou brýle s 2 odlišnými filtry. Jedna očnice je červená a druhá modrá. Snímek, který sledujeme, se skládá ze dvou obrazů a je tvořen pouze základní dvojicí barev. Každé oko vidí pouze jeden obraz a o výsledný hloubkový vjem se postará až náš mozek.



Pasivní 3D projekce

Je metoda pro širší okruh pozorovatelů. Je vhodná pro promítání v kinech. Při této metodě se používají brýle s dvěma filtry, které nejsou barevné, nýbrž se jedná o polarizační filtry. Jeden filtr propouští pouze kmitající světlo v horizontálním a druhý ve vertikálním směru. Obraz musí být promítán pomocí dvou projektorů, které obsahují také již zmíněné filtry. Každý z projektorů vysílá tedy obraz pro jedno oko. Je také potřeba speciální projekční plátno, které nesmí měnit polarizaci světla.

Aktivní 3D projekce

Projekce je složitější metoda. Při této metodě nám sice stačí pouze jeden projektor, ale ten musí promítat obrazy střídavě pro obě oči. Frekvence střídání obrazů musí být vyšší. Pro každé oko je během jedné sekundy promítnuto 60 snímků, čili výsledná frekvence by měla dosahovat 120Hz. Opět pomocí speciálních brýlí, které jsou synchronizovány s projektorem, můžeme pozorovat výsledný 3D obraz. Tyto brýle střídavě zakrývají obě oči a díky synchronizaci každé oko uvidí jen obraz pro něj určený.

Autostereoskopické displeje

Využívají speciální fólie, který láme směr obrazu. Při této metodě není potřeba žádných speciálních brýlí.

Srovnání všech metod

DV-zobrazovani.jpg
Obr. - srovnani zobrazovacich metod (zdroj:gali-3d.com)


______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Zdroje

http://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy

http://cs.gali-3d.com/stereoskopie-princip-3d/

http://en.wikipedia.org/wiki/Stereo_camera

http://www.the3drevolution.com/3dscreen.html

http://www.pixel.cz/s2232-3d-stereoskopicka-produkce

http://3dfilmfactory.com/index.php?option=com_content&view=article&id=52:3d-camera-rigs&catid=38:3modules&Itemid=76

http://www.stereo3d.com/vidrec.htm

http://www.hdcameraguide.com/guide/camera/canon-3d-hd-technology

http://www.digizone.cz/clanky/trojrozmerne-zobrazovani-a-3d-televize/

http://www.youtube.com/watch?v=WHBMXzBPZS4&feature=player_embedded

http://blog.onthewings.net/2010/01/04/stereo-correspondence-test/


zobrazovani:

http://cs.gali-3d.com/stereoskopie-aktivni-3d/

http://www.3dcameracompany.com/3d-camera-systems/

http://home.zcu.cz/~havriva5/

http://www.crystalcanyons.net/Pages/3DGuidebook/Digital3D.shtm













Pokusy

Semestralky ostatní:

NVIDIA Tegra3 (Josef Zitko)

RAM v multimédiích (Stanislav Zdvihal)

FPGA (Jiří Diviš)

Cluster (Karel Vencovský)

FireWire (Tomáš Fridrich)

Herní fyzikální akcelerátory - PhysX (Vojtěch Mádr)

Grafické akcelerátory (Jana Štěpánová)

Cvičení z HPM

editace wiki: http://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Image_markup

http://cs.wikipedia.org/wiki/N%C3%A1pov%C4%9Bda:Jak_editovat_str%C3%A1nku


poznámky ze cvičení:

qmon

ctrl-z   / do pozadi
qsub

sh soubor

ls-l soubor

./soubor

chmod +x soubor


Případně by se dalo napsat jaké komponenty potřebuji pro zapojení svého rozpracovaného projektu. (2bezpečnostní kamery, přes linku rs485, pomocí protokolu pelco D (řízení) zpracování obrazu v PC, počítání disparitní mapy) Nebo zpracovat problematiku videograbberů

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Nástroje