Maniglie e tangenti

Le spline sono linee digitali create dai differenti software di computer grafica. Matematicamente le spline vengono generate grazie ad equazioni vincolate da punti chiamati control points o control vertex. Questi punti determinano l’andamento della curva. Le spline sono usate in molti ambiti, dal semplice fotoritocco per nascondere parti di immagini fino al complesso rotoscoping per i film.

Per ogni punto della spline abbiamo una maniglia, handle, che ci permettere di modificare l’andamento della curva passante per il punto scelto. Queste maniglie sono tangenti alla curva e la lunghezza ne determina la pressione sulla curva. Una maniglia si definisce morbida se entrambi i segmenti della tangente (a sinistra e a destra del punto) fanno parte della stessa linea. L’allungamento dei segmenti ne comporta una variazione nella pressione sulla curva aumentando o diminuendo la curvatura della spline in prossimità del punto.

Curvatura

Le maniglie possono venir spezzate in due segmenti aventi in comune solo un punto della curva. La maniglia definita broken romperà quindi l’assetto di curvatura della spline regalando un comportamento asimmetrico e una maggiore flessibilità per l’utente.

La curvatura della spline può essere linear, bicubic, etc. Un curvatura lineare fa si che le linee che congiungono due control point siano segmenti. Bicubic invece ne assicura una maggiore interpolazione prendendo più punti in considerazione.

Ogni punto può essere animato singolarmente in ogni frame ma in generale conviene valutare il sorgente prima di spostare punti a caso. Se stiamo tracciando il contorno di una immagine che varierà prospetticamente di poco nel video, ci converrà operare sulla traslazione, rotazione e scala dell’intera curva anziché operare sui singoli cv.

Il workflow è infatti quello di agire sulle componenti matriciali di tutta la curva per poi migliorare ogni singolo cv in un secondo momento, ereditando le trasformazioni  dell’oggetto. Più difficile a dire che a fare ma è importante capire che analizzare un footage è di estrema importanza. Buttarsi su un rotoscoping di 1000 frame muovendo ogni singolo cv può essere dispendioso in termini di tempo e insoddisfacente in tempi di qualità; i cv potrebbero vibrare e muoversi indipendentemente dalle forme dell’oggetto rendendo la maschera imprecisa e fastidiosa da vedere.

Semplifichiamo il rotoscoping

Molto spesso per velocizzare i tempi di rotoscoping è necessario dividere un oggetto in piu parti logiche. Prendiamo ad esempio una gambia di un individuo. Quest’ultima è composta da alcune parti non deformabili. Omero, tibia e caviglia.

La soluzione migliore è creare 3 differenti maschere per ogni parte, questo ci permetterà di non modificare la forma ma soltato le traslazioni, rotazioni e scala. Le maschere dovranno avere elementi in comune affinchè la loro unione sia uguale ad una singola maschera applicata su tutta la gamba.

Il vantaggio di questa soluzione non è solo nel tempo ma anche nella qualità. Un tale metodo permette di modificare al minimo i control vertex delle spline garantendo soluzioni piu stabili senza tremolii e artifatti visibili ampiamente durante il playback. Consideriamo anche che creare una singola maschera complessiva potrà sembrare più veloce ma perderemo tanto di quel tempo nel mettere a posto i cv che ci pentiremo di aver fatto questa scelta.

Tecnicamente si tratta di interpolazioni lineari dei cv, con una singola maschera questi non seguono percorsi logici e dovremo intervenire aggiungendo piu keyframe del necessario.

Un utile alleato di selezione

Una maschera di colore consiste in una selezione di pixel dal frame basata sull’uniformità di scena (chroma). In molti casi, infatti, è utile estrarre alcuni oggetti evitando di ricorrere al rotoscoping. Il risultato dipende da diversi fattori: grana, qualità di sampling, condizioni di illuminazione, materiali degli oggetti ripresi e i soggetti stessi. E’ consigliabile usare questa tecnica quando i soggetti non sono molto in movimento e i materiali di scena sono opachi con pochi o zero riflessi. Quanto più è flat, meglio è, infatti l’influenza della luce va ad influenzare il keyer e la luce ne altera la cromaticità. Un buon metodo di selezione consiste nel selezionare un range di colori direttamente dal footage e poi selezionare un range affine di chroma per migliorare la selezione. E’ chiaro che la selezione può creare dei bordi molto seghettati, aliasing, modificabile mediante strumenti di blur ma chiaramente inefficaci se il footage è troppo rovinato. Una variazione eccessiva di colori e  un sampling/grain  errato possono confondere il keyer ottenendo risultati pessimi.

Cosa ce ne facciamo?

Beh i risultati possono essere vari ma l’idea migliore è usare questo tipo di selezione per modificare ad esempio la tinta di un oggetto. Un background di un oggetto uniforme può tranquillamente cambiare colore in pochi clic a patto che si controlli accuratamente tutto il processo nella sequenza. Nel mondo dei vfx, il tempo è davvero denaro e velocizzare quei processi tediosi è importante. Meglio dedicare più tempo a processi creativi e  lasciare le scartoffie in mano agli algoritmi.

Extra

Le maschere di colore hanno una notevole utilità anche in zone con colori molto contrastati e uniformi. Sottrare il verde dal rosso, o il blu dal verde può portare a ottimi risultati di selezione.

These words are stricly connected. You can’t have Motion Blur with fast Shutter Speed and the Shutter Speed is another name of the Shutter Angle. There are some rules you shouldn’t break. You don’t have to shoot with a ( 1/shutter speed ) less than frame rate. In some cameras, shutter is real and for other ones is virtual. A dslr has a mirror for a single image (shutter). For videos the shutter is digital. How convert shutter speed in shutter angle? The key is the frame rate.
Shutter Angle / 360 = Frame rate * Shutter Speed.
This is the formula. So for example : If i shoot at 1/125 sec at 59.94 fps, i have a shutter angle of 172 degrees. Equivalent to 69 degrees if shooted at 24 fps. In some cg softwares you have to put the length of the shutter, usually this is the Frame rate * Shutter Speed. Most of them consider this value calculated from a fixed frame rate of 24 fps. So when you try to insert the value (Frame rate * Shutter Speed), you should calculate the formula using 24 insted of your shooted frame rate.
On the example above, the value ( 59.94 * (1/125)) is wrong, the software thinks the shutter angle is 172 while it is virtually 69 = (24 * (1/125) * 360).

Concetto.

La sottrazione di maschera è una di quelle cose magiche che solo un computer può fare. Il concetto è sottrarre un personaggio o qualsiasi altro oggetto in movimento da un background. Con questa tecnica prima si riprende un plate pulito e successivamente il character in movimento. Ovviamente questa tecnica vale nel caso in cui il background non vari. Se la camera è ferma e il background statico, allora siamo di fronte a una situazione ottimale; nel caso in cui invece la camera sia in movimento, è opportuno utilizzare il motion control.

Problemi.

Il concetto è abbastanza semplice ma nel mondo reale le cose non sono mai cosi. Da una sottrazione illustrata precedentemente, si può immaginare un output con matte perfettamente bianco. Chiaramente le cose non sono cosi. Il nostro matte non è solido ovunque, vediamo quindi di analizzare il problema. Inizialmente c’è da considerare che i due video hanno delle differenze anche se millimetriche sui colori dei pixel, in più qualsiasi fattore di terze parti può influenzare la scena ( variazione di illuminosità, vento, grana del sensore ). A questi problemi si aggiunge anche il colore del foreground che può essere molto simile a quello del background e quindi disturbare in maniera evidente il risultato finale. Ci accorgiamo quindi che è utile usare colori complementari tra foregound e background ma spesso non siamo in condizioni di poter scegliere.

Dal risultato ottenuto dalla sottrazione, un raw matte, andiamo ad ottimizzare il matte con livelli, curve, contrasti, ecc affinchè il matte sia approssimativamente esatto. Chiaramente è difficile ottenere un risultato buono ma in casi particolari questa tecnica può funzionare molto bene.