摄像机位置和镜头参数解算方法
- 格式:pdf
- 大小:275.56 KB
- 文档页数:8
摄像机位置和镜头参数解算方法
用老方法通过一张静态图片解算摄像机位置和镜头参数(Deducing the camera position and lens from a still image,but doing it "old school".)
虽然这是一个通过图片来测量和获取摄像机数据的好方法,但它并不是万能的。同样,有时候在电影胶片和其它拍摄素材中我们也需要找出摄像机的相关信息,在没有跟踪程序的前提下,我们可以通过基础几何学的方法来解决。
这里有几个关于摄像机拍摄的十分重要的技术我们需要提前掌握。
第一,什么是摄像机的相对位置?
摄像机离地面的高度
俯仰角度(dutch tilt 荷兰式上下直摇—又称“Dutch Angle”及角度外镜头(off-angle shot),摄影机偏斜到一边,画面的顶端和底部与该场景的水平轴线并非平行的镜头;当结合其它摄影机角度时,称为斜角镜头(oblique)而不称荷兰式或角度外镜头)
倾斜(水平)角度
第二,使用的是什么镜头
垂直夹角
水平夹角
这些信息对于在镜头中添加三3D物体甚至准备数字Matte paintings十分有用。这个方法可以用照片和画板来解决,但是用数码像片和photoshop会更简单。
你需要准备一张没有被剪切的相片—能够看到整个图像区域(1:1)
如果图像来自电影胶片的话,它最好能达到胶片的曝光边缘,从而确保胶片没有被剪裁,这样我们才能获得正确的纵横比。
在场景中,必须有两条可见的互相垂直的直线—正如我图中的这个建筑,或者是其它结构—最好是人造的。
在photoshop中打开这张图片,—首先要找到它的视觉中心(就是这张画面的几何中心),连接左上(TL)右下(BR)和右上(TR)左下(BL)对角线,这两条线的相交点就是这个画面的中心,然后通过中心点画出水平和垂直线,如下图所示
接下来我们就要通过两点透视的原理找出左边&右边的灭点,首先要扩展photoshop画布(canvas)的左右空间,从而为画出画面的透视线提供足够的的空间。点击photoshop中的图像(image) 下拉菜单选择画布大小(canvas size),在新尺寸(new size)中输入比如说大概300%的值,这样画布就扩展出足够的空间,画布的背景色最好选择灰色阶,而不是黑色或是白色。
2. 现在,找出图中人造物中的透视线并且延长它,直到找到它们的相交点—包括左边和右边。
左边的叫做左灭点(Left V anishing Point),右边的叫做右灭点(Right V anishing Point),连接这两个点—这就是我们所说的地平线(horizon line),如果它比视觉中心点低的话,你的摄像机是仰拍。反之,如果它比视觉中心点高的话,你的摄像机是俯拍,至于俯仰的角度是多大,我们马上会得到。
3. 分别从左灭点(LVP)和右灭点(RVP)向下拉出一条低于图片的垂直线,并在这两条线之间画一条水平线(horizontal line),我们称之为灭点距离(VPD),平分这条线段得到这条线的中心点,并以它为圆心从线的一端到另一端画一个圆弧,我们称之为灭点中心(VPC)。
4. 从视觉中心点向下拉一条垂直线直到与灭点中心(VPC)的圆弧相交。
从相交点到灭点距离(VPD)之间的长度就是焦点到摄相机的距离(focal distance),我们称之为焦距(FD)。
5. 分别从图片的左右边缘向下延伸一条垂直线与灭点距离线相交,并做上标记LV(视觉区域左边缘left of vision)&RV (视觉区域右边缘right of vision),连接FD-LV和FD-RV。
这两条线之间的夹角(在这个例子中,50度)就是我们的水平视角(horizontal lens angle)。
6.用同样的方法,我们会得到垂直视角(vertical lens angle)。在图的左边画一条垂直线,并通过延长图片的上下边缘与这条线得到TV(视觉区域左边缘top of vision)&BV (视觉区域右边缘bottom of vision),找到这两点的中心,画一条垂直线,用之前得到的焦距(FD)找到与灭点中心的相交点。把这个相交点分别与TV&BV相连。
在这个例子中,我们的垂直视角(vertical lens angle)大概是40度
7. 下面我们来找出摄像机的俯仰角度,用之前得到的焦距找到与灭点中心的相交点与TV-BV垂直线和地平线的相交点连接,那么焦距(FD)与这条线形成的夹角就是摄像机的俯仰角度,在这个例子中,我们的摄像机是仰拍的,角度大概是3.2度。
8.那么摄像机的离地高度是多少呢?现在,我们能看到两个灭点之间的地平线,接下来,我们需要在镜头中寻找能够猜测出缩放比例的细节,地平线大概经过红色建筑物窗户的一半,或是刚到灰色建筑物窗户的下沿,我猜测的高度大概是1.7米,假设路是平的话,那么这就是我们想要的摄像机高度。
通过计算墙上的砖块来检验—大概有20层砖的高度,每层砖有85mm厚,那么我们的1.7米十分准确。
这并不是一个完整的推算技术,但是十分有用。