Contenido
- La anatomía de la cámara
- Revertir de forma predeterminada
- Combinando las cámaras
- Configuraciones simples
- Errores y aberraciones
- Procesamiento de sobreexploración
- Alineando la perspectiva
- Panorámica nodal
Si bien apenas hay una imagen generada por computadora sin ellos, los artistas a menudo pasan por alto las cámaras virtuales, que comprensiblemente prefieren enfocarse en la geometría de la escena, la iluminación y la animación. Una cámara, con su aparente simplicidad, permanece detrás de escena tanto literal como metafóricamente.
Sin embargo, posee algunas características y propiedades no demasiado obvias, que pueden ayudarlo o obstaculizarlo durante el proyecto. Me ocuparé de estas cosas aquí, para que pueda conocer mejor su cámara CG.
La anatomía de la cámara
Anatómicamente, una cámara CG se describe mediante coordenadas tridimensionales de posición y rotación (como cualquier otro objeto), ángulos de visión horizontal y vertical y dos planos de recorte: cerca y lejos. Juntar estas propiedades forman la vista frustum, o la pirámide de visión de la cámara teórica.
Los planos de recorte están diseñados para optimizar el renderizado al excluir partes innecesarias de la escena y normalmente tienen poca importancia práctica, ya que el software los establece normalmente de forma automática.
Una cosa a tener en cuenta es que nada se recorta involuntariamente, especialmente cuando se transfiere una cámara entre aplicaciones y / o se cambia drásticamente la escala de una escena. En ciertos casos, también puede encontrar útiles los planos de recorte para cortar rápidamente la escena en porciones según la profundidad para una renderización separada.
Una vez que se conocen la posición y la rotación de la cámara, son dos ángulos de visión (horizontal y vertical) los que hacen el mejor trabajo al describir lo que se va a ver / renderizar exactamente. La relación entre ellos también nos proporciona la información sobre la relación de aspecto de la imagen final. (El ángulo o campo de visión se abrevia como AoV o FoV respectivamente).
Más a menudo, tendría un valor para el ángulo (ya sea horizontal o vertical), y el segundo se derivaría de la relación de aspecto de la imagen final, que es prácticamente la misma y fácilmente convertible. Hablaremos de esto y de la distancia focal, que es otro parámetro que describe los ángulos de la cámara, más adelante en el artículo.
Revertir de forma predeterminada
Cada pieza de software que puedo pensar tiene por defecto los ángulos de cámara promedio. Ya sea que el proyecto le permita configurarlos arbitrariamente o si necesita hacer coincidir una placa de acción en vivo, dejar estos valores en sus valores predeterminados sin siquiera considerar un ajuste es ignorar una oportunidad para mejorar el trabajo.
El campo de visión humano natural es un tema para una discusión más larga de la que tenemos espacio aquí, y la interpretación se basa en lo que uno definiría como "ver" y otros factores individuales. Sin embargo, a menudo se considera que un ángulo horizontal de 40-60 ° corresponde al campo de visión útil, el área en la que podemos distinguir objetos de un vistazo, sin mover los ojos o la cabeza.
Por lo tanto, los ángulos de cámara predeterminados deberían proporcionar un punto de partida decente para representar a un observador, pero desviarse de ellos le permite enfatizar el drama u otros aspectos artísticos de la imagen, haciéndola más interesante y expresiva en general. Los ángulos amplios generalmente facilitan el dinamismo y el drama al tiempo que introducen distorsiones, mientras que los angostos permiten enfocarse en los detalles y comprimir el espacio.
La posición, la rotación y el campo de visión es todo lo que realmente necesita saber para combinar perfectamente su cámara teórica con la mayoría de los editores 3D. Sin embargo, la vida tiende a hacer las cosas más difíciles, por lo que aquí es donde las cosas comienzan a complicarse.
Combinando las cámaras
En primera instancia, debemos comprobar cómo cada uno de los programas con los que estamos haciendo coincidir las cámaras mide el AoV: ¿horizontal, vertical, ambos o incluso diagonal? Luego, podemos simplemente "copiar y pegar" los datos si la medición es del mismo tipo, o hacer una conversión simple usando la relación de aspecto de la imagen como un coeficiente si difieren.
Sin embargo, es posible que esto no funcione, ya que uno de los programas que está utilizando podría depender de parámetros de la cámara del mundo real, como la distancia focal y el tamaño de apertura, para definir el campo de visión de la cámara, lo que nos llevaría al segundo punto: ¿qué pasa si necesita? hacer coincidir su cámara virtual con una del mundo real?
La dificultad es que es bastante difícil medir los ángulos de visión reales de una cámara física. Debido a esto, para describir el nivel de zoom en fotografía y cinematografía usamos la distancia focal, lo cual es una gran convención para aquellos que trabajan con cámaras reales a diario, pero hace que las cosas sean mucho menos sencillas cuando se aplica al mundo de los gráficos por computadora. Aquí hay una descripción muy aproximada de cómo se relaciona con el ángulo de visión (AoV).
La luz pasa a través de la lente, se enfoca y se proyecta o se voltea sobre una película o un sensor; usemos la palabra "película" por razones nostálgicas. Acercar o alejar la película del punto focal hace que las diferentes partes de la imagen parezcan más nítidas o más suaves. Este es un movimiento relativamente pequeño en un área definida por el diseño de la lente y marcada como la distancia focal de la lente (F), la distancia desde el punto focal a la película.
Configuraciones simples
Las lentes con un número focal más alto tendrán la película ubicada más lejos del punto focal. Sin embargo, dado que la película tiene un ancho constante (X), cuanto más larga sea la lente, más estrecho será su ángulo de visión. En realidad, suele ser la lente la que se mueve, no la película hacia atrás, pero eso es irrelevante para nuestra discusión.
Otra cosa que podemos cambiar en nuestra configuración es volver a colocar la película frente al punto focal: todos los ángulos y relaciones permanecerán geométricamente iguales, pero ahora la configuración será más simple y se corresponderá mejor con una cámara CG.
Sabiendo todo esto, ahora podemos convertir la distancia focal en el ángulo de visión. Lo primero que debemos notar es que la distancia focal por sí sola no nos dice absolutamente nada sobre el ángulo de visión a menos que sepamos el tamaño de la parte posterior de la película (o el tamaño del sensor, como a menudo se lo conoce en CG).
Lo bueno es que las lentes suelen estar marcadas con una distancia focal que corresponde a una película de 35 mm. Por lo general, es la palabra importante aquí, ya que nadie garantizaría realmente que este sea el caso; simplemente tendrá que consultar la documentación de su modelo de cámara / lente en particular.
Sin embargo, incluso con película de 35 mm existen problemas, ya que el área real expuesta a la luz (y esta es el área que define el ángulo) es más pequeña, aproximadamente 24 mm. También tiene el problema adicional de que casi todas las cámaras DSLR tienen su propio tamaño de sensor.
Errores y aberraciones
Como si esto no dificultara las cosas lo suficiente, su software 3D probablemente tendrá su propio sistema para describir el tamaño y las proporciones de la apertura virtual con coeficientes de sobreexploración y reglas para qué dimensión (ancho o alto) es la dominante.
Aún más confuso, tendrá que interrogar todas estas medidas para averiguar qué eje (horizontal o vertical) se describe y si los tamaños se dan en pulgadas o milímetros. Ah, y recuerde que es posible que también tenga que hacer una suma o dos (verificando dos veces si la función tangente usa grados o radianes, por ejemplo) y no simplemente confiar en el manual de secuencias de comandos.
Por último, debemos tener en cuenta que el error de tales conversiones aumenta por el hecho de que con las cámaras "físicas", siempre hay aberraciones físicas. La conclusión es que, si tiene la opción, apéguese al ángulo de visión en lugar de a la distancia focal cuando transfiera los datos de su cámara entre diferentes programas.
Procesamiento de sobreexploración
Sin embargo, si necesita usar la distancia focal en lugar del ángulo de visión, hay un buen truco CG, que puede hacer. Esto se puede utilizar cuando necesite sobreexplorar: renderice una imagen más amplia de la misma escena para que la parte del medio coincida perfectamente. Esto le permite agregar zoom, agitar o simplemente recomponer la imagen en la composición, y es especialmente útil cuando se utilizan técnicas de proyección de cámara virtual.
El problema es que si aumentara el AoV, el tamaño ocupado en el cuadro por la imagen original cambiaría en proporción no lineal. Entonces, si, por ejemplo, duplicamos el AoV, nuestro encuadre inicial no será exactamente la mitad del ancho o alto de la nueva imagen.
La mejor opción es dividir la distancia focal por dos. La ventaja de utilizar la distancia focal es que el tamaño de la imagen cambia proporcionalmente, por lo que un objeto fotografiado con una lente de 50 mm se verá 1,5 veces más pequeño que una toma con una lente de 75 mm desde el mismo punto.
Entonces, si desea renderizar una versión más amplia de la imagen, mientras conserva el renderizado inicial que coincide píxel a píxel en el centro, debe dividir la distancia focal por el mismo número que multiplica la resolución de salida. Este es un truco útil, ya que funciona de la misma manera en cualquier aplicación.
Alineando la perspectiva
Mostrar la escena desde un punto bajo, especialmente con una lente ancha, es una forma de acentuar su escala y significado. Este es un método que se usa a menudo en la visualización arquitectónica. Sin embargo, otra cosa que a menudo se desea en las representaciones de visualización arquitectónica es preservar las verticales, y eso solo sucederá cuando la cámara apunte exactamente en paralelo al suelo.
Como consecuencia, la línea del horizonte tiene que coincidir con el centro vertical de un encuadre, lo que da como resultado una imagen que no es muy buena en composición.
A menos que esté utilizando un sombreador de cámara elegante que compensa las líneas verticales por usted (como el de V-Ray, por ejemplo), el camino a seguir es expandir el ángulo de visión vertical, renderizar la imagen centrada (con la cámara apuntando paralelo al plano del suelo) y luego formatee (recorte las áreas innecesarias) en 2D. En tales casos, también vale la pena considerar renderizar solo una región parcial del marco para ahorrar tiempo.
Y como estamos hablando de cuestiones de perspectiva, cuanto más lejos estén los objetos de una cámara, más se necesitarán para llenar la vista. Esto significa que a menudo es práctico utilizar objetos en primer plano o lentes telefoto (ángulo estrecho) para crear una impresión de ajetreo con menos recursos en el encuadre.
Panorámica nodal
La rotación de nuestra cámara teórica sin cambiar su posición imita lo que se llama una panorámica nodal en cinematografía y no presenta cambios de paralaje en las imágenes resultantes, es decir, todos los objetos mantienen sus posiciones entre sí; incluso la forma de los reflejos no cambia. Esto es muy útil para tomas de efectos visuales, ya que permite el uso de una pintura mate 2D en lugar de una solución 3D completa.
También significa que las imágenes renderizadas de esta manera se pueden unir sin problemas. Sin embargo, si intenta unirlos de una manera sencilla, no funcionará, lo que se puede ver en los dos cuadros del ejemplo anterior.
La forma correcta de hacerlo sería proyectarlos primero en una esfera, centrada alrededor de las cámaras. De manera similar, al crear una animación panorámica a partir de un fotograma fijo, es mejor proyectar primero la imagen en una esfera, o al menos imitar este comportamiento con una distorsión aplicada después de la animación panorámica en 2D.
Con suerte, los aspectos enumerados en este artículo serán útiles para mejorar su experiencia artística. Hemos estado analizando las capacidades de una cámara CG, que es básicamente una simplificación de su contraparte de la vida real, y en la barra lateral aquí he enumerado los efectos que puede obtener con la película pero que deberían agregarse a las tomas CG.
Replicar estas características puede agregar un soplo de vida al marco, pero exagerarlas puede hacer que toda la imagen parezca artificial. Se trata de mantener el equilibrio y lograr la imagen más nítida posible.
Palabras: Denis Kozlov
Denis Kozlov es un generalista de CG con 15 años de experiencia en las industrias del cine, la televisión, la publicidad, los juegos y la educación. Actualmente trabaja en Praga como supervisor de efectos visuales. Este artículo apareció originalmente en el número 180 de 3D World.
