FARO激光掃描儀使得電腦生成影像與真人圖像得到精確匹配

leiri Laboratory Limited

激光掃描：在涉及視覺特效的電影場景中必不可少

Picture Element Inc.（以下簡稱“PictureElement”）設(shè)在與日本著名的住宅區(qū)世田谷區(qū)相鄰的東寶工作室（Toho Studio）內(nèi)，是一家電影后期制作公司，該公司將真人圖像與電腦生成的影像合成在一起來制作用于電影、電視劇和廣告片的視覺特效。

“2013年，我們才開始使用FARO Laser ScannerFocus3D，但是截至2014年5月，我們已經(jīng)用它制作了五部電影，”在電影制作行業(yè)中擁有30多年經(jīng)驗的PictureElement總裁兼技術(shù)制作人Tetsuo Ohya先生解釋說， “現(xiàn)在，它對我們的工作（如CG建模，合成真人圖像和其他各種圖像，并將CG圖像整合到電腦動畫電影之中）至關(guān)重要。”

“我們使用Focus3D制作了《魔女宅急便》這部電影中的20個片斷，”Picture Element的制作經(jīng)理ToshiyaHarada先生透露， “我們還掃描了整個神戶市立水果鮮花公園來創(chuàng)建三維模型，以此作為正在制作中的電影《Miracle Debikuro君的戀愛魔法》的背景。”用于各種影視制作的點云數(shù)據(jù)

利用Focus3D所獲取的掃描數(shù)據(jù)已被用于各種影視制作。在《魔女宅急便》中的一個場景中，他們對一只名叫Gigi的黑貓使用了CG模型，這只黑貓爬上真實的桌子和石頭臺階，然后躍出屏幕。點云數(shù)據(jù)被用來精確地匹配真人和CG圖像。他們必須對真實場景進行測量以便匹配CGI，但是彎曲的表面（例如這里的石頭臺階）無法用人工方法進行測量。“利用Focus3D進行掃描能夠讓精確地將黑貓的CG圖像與實景圖像進行匹配。”Picture Element的數(shù)字影像技師兼VFX總監(jiān)Naotaro Takahashi先生指出。

Harada先生繼續(xù)說： “另一個場景是《MiracleDebikuro君的戀愛魔法》中裝飾了圣誕燈的果園的場景。我們利用Focus3D掃描了場景中的一切，包括建筑物、公園和噴泉。利用這些數(shù)據(jù)，我們?yōu)樘匦艄鈭鼍皠?chuàng)建了三維模型。”

對于在果園開展的該項目來說，因為公園中有一所U形建筑，我們不得不分別進行多次掃描。使用Focus3D，我們在該建筑周圍的不同位置進行了12次掃描，最后將它們進行整合來構(gòu)建一個點云數(shù)據(jù)集。

接下來的整個場景的掃描，包括從平臺到噴泉周圍的四個位置，共創(chuàng)建了18個點云數(shù)據(jù)集。由于Focus3D尺寸小、重量輕，非常便于攜帶，整個掃描項目只用了很短的時間。Harada先生指出： “我們在該項目中使用了Focus3D，該設(shè)備的操作非常簡單，能夠輕松地測量遠在120米處的物體。”

FARO SCENE和Geomagic Studio這兩套軟件被用來處理點云數(shù)據(jù)和創(chuàng)建三維模型。

利用掃描片斷在遠處拍攝

在另一部真人電影《追擊的巨人》中，長崎的Gunkanjima（也被稱為“軍艦島”）被選為外景拍攝地。該島過去由煤礦主占據(jù)，但目前已被廢棄并且無人居住。在這部影片中使用了許多掃描圖像，F(xiàn)ocus3D幫助獲取了后期場景構(gòu)建所用的數(shù)據(jù)。

“我們前往此地受到很大限制并且拍攝時間非常有限，”O(jiān)hya先生說。“由于建筑物的結(jié)構(gòu)和地形非常復(fù)雜，在這種情況下，除了使用Focus3D之外，我們別無它法。我們基本掃描了島上的一切。因為我們尚未確定在何處拍攝以及如何進行拍攝。基于所收集的點云數(shù)據(jù)，我們查看了鏡頭片段并使用這些數(shù)據(jù)來重新創(chuàng)建縮微模型或CG圖像。”

換句話說，利用Focus3D所收集的數(shù)據(jù)被用作三維事故板。該設(shè)備具有許多獨一無二的優(yōu)點，例如，它能夠以三維方式記錄現(xiàn)場的詳細信息并能夠從不同的角度檢查場景。

在電影背景中，建筑物的天花板并非始終適合進行拍攝。在這種情況下，可以使用CG在后期制作過程中將想要的背景合成到電影場景中。在三維圖像中，天花板的形狀會隨著攝像機的移動而發(fā)生改變，只有預(yù)先利用Focus3D獲得高度精確的場景掃描圖像，合成的CG天花板圖像才會具有逼真的效果。

偶遇Focus3D

Focus3D現(xiàn)已成為Picture Element完成后期制作必不可少的設(shè)備，而該公司發(fā)現(xiàn)這款設(shè)備，也是因為一部以DNA調(diào)查為主題的電影《白金數(shù)據(jù)》。

Ohya先生回憶道：“在以未來的日本為背景的這部電影中，有一幕場景是警察在調(diào)查犯罪現(xiàn)場的過程中使用激光掃描儀來進行取證。Focus3D僅是被用作為電影道具。但作為影視制作專家，F(xiàn)ocus3D本身更讓我們感興趣。后來，我們通過掃描布景真正地試用了該設(shè)備。查看過點云數(shù)據(jù)后，我們發(fā)現(xiàn)它對于我們來說是一個切實可行的解決方案。正是在那時，我們決定在工作流程中引進該設(shè)備。”

利用FARO Laser Scanner Focus3D創(chuàng)建電影背景的三維模型。

他繼續(xù)說： “我們所遇到的挑戰(zhàn)是如何快速、精確和輕松地進行測量。我知道激光掃描儀很有用，但我們認為我們花不起2000萬日元來購買這樣的設(shè)備。幸運的是，我們發(fā)現(xiàn)了物美價廉的Focus3D。”

自引進該設(shè)備以來，Picture Element的該團隊只用了半天的時間來進行培訓(xùn)，就掌握了基本的掃描技巧。從那以后，通過多次練習(xí)，該團隊學(xué)會了使用靶球等標記來連接多個點云集。 “利用清晰的配準標記，F(xiàn)AROSCENE云處理軟件能夠以較高的精度自動地識別和連接這些點云集，” Takahashi先生說。“經(jīng)過多次掃描后，我們掌握了最佳的掃描實踐并學(xué)會了如何準確地放置標記。從那時起，我們的工作一次也沒有失敗過。”

提高制作精度和制作效率

在合成真人和CG圖像時，Picture Element過去依靠建筑圖紙、地圖、等高線圖等信息來創(chuàng)建場景的三維模型。

如果沒有圖紙，該團隊會使用根據(jù)照片所估計的數(shù)據(jù)或使用量具或激光測距儀人工獲取的測量結(jié)果來制作CG圖像。

Takahashi先生告訴我們， “使用這種方法，即使花費大量的時間，測量結(jié)果的精確度也非常差并且制作結(jié)果不夠自然。有時，人物看上去就像漂浮在空中或沉入地下。自從使用Focus3D以來，我們再也沒有出現(xiàn)過上述問題。”

而且，Picture Element現(xiàn)在能夠在極短的時間內(nèi)創(chuàng)建任何場景的三維模型。Ohya先生說： “CG現(xiàn)在被頻繁地用于電影制作，許多人都認為不使用CG就無法制作電影。對于電影制作來說，縮短建模時間和提高精度是非常重要的問題。”

Picture Element正考慮將Focus3D用于海外拍攝。Focus3D已成為該公司必不可少的設(shè)備。