1. مهمان گرامی، جهت ارسال پست، دانلود و سایر امکانات ویژه کاربران عضو، ثبت نام کنید.
    بستن اطلاعیه

ترکیب تصاویر واقعی با مدلهای سه بعدی

شروع موضوع توسط minaaa ‏14/2/14 در انجمن گرافیک

  1. کاربر ارزشمند

    تاریخ عضویت:
    ‏9/12/10
    ارسال ها:
    19,869
    تشکر شده:
    6,402
    امتیاز دستاورد:
    113
    یکی از زیباترین و هیجان انگیزترین بخش های کار در جلوه های ویژه تلفیق مدلهای سه بعدی با تصاویر واقعی است. مدلهای سه بعدی یا CG 3D Models توسط کاربران در نرم افزارهای سه بعدی مانند Maya , 3ds Max , Softimage , Cinema 4D و ... ساخته می شوند و سپس با تصاویر فیلم برداری شده ترکیب خواهند شد. این فرایند نیاز به رعایت نکاتی است که در این مطلب به آنها خواهیم پرداخت.
    [​IMG]

    ما در اینجا قصد نداریم که به ساخت مدل سه بعدی بپردازیم در نتیجه انتظار داریم که دوستان توانایی ساخت مدل سه بعدی را داشته باشند. در مبحث Composite مدلهای سه بعدی و تصاویر واقعی ، دو حالت کلی را در نظر میگیرم. در حالت اول، مدلهای سه بعدی تعاملی با دیگر موضوعات درون صحنه نخواهند داشت. این بدان معناست که مدل سه بعدی با کاراکترهای اصلی درگیر نمی شود، یا سوار آنها نمی شویم یا ... در این حالت مدل سه بعدی در تصویر واقعی قرار میگیرد اما به صورت مستقل عمل میکند.
    [​IMG]

    به تصویر بالا از فیلم Narnia دقت کنید. در این بخش از صحنه مدل سه بعدی کاملا از کاراکترهای صحنه جدا می باشد. در این بخش از فیلم کاراکتر شیر تعاملی با دیگر کاراکترهای واقعی ندارد و این موضوع باعث می شود که کار ترکیب کننده تصاویر ساده تر باشد. همانطور که حتما در بخش های دیگر این فیلم دیده اید ، کاراکترهای اصلی در بخشی از صحنه ها با مدل های سه بعدی درگیر شده و با آنها تعامل دارند.
    [​IMG]

    اما در نوع دوم، همانطور که ذکر شد مدل سه بعدی به صورت مستقل عمل نمیکند. به عنوان مثال در تصویر بالا می توانید ببینید که مدل سه بعدی بروی بدن کاراکتر قرار گرفته است. پس نمیتواند به صورت مستقل در صحنه قرار گیرد. در این نوع، نیازمند استفاده از روشهای تکمیلی برای قرار گیری مدل خواهیم بود. در آینده در مورد نحوه قرار گیری مدل های سه بعدی در محل صحیح آنها به تفصیل صحبت خواهیم کرد.
    مبحث قرارگیری محل صحیح مدل توسط روشهای Camera Tracking و Object Tracking انجام خواهد شد. که در این مطلب به آنها نخواهیم پرداخت زیرا در قسمت های قبل به آن اشاره کرده ایم. اینبار میخواهیم ببینیم که چه عاملی باعث می شود که زمانی که یک مدل سه بعدی را به یک تصویر واقعی اضافه میکنیم، نتیجه کار به صورت طبیعی باشد.
    برای ترکیب مدلهای چند نکته را باید مد نظر داشته باشیم. رعایت اصول اولیه در اینکار باعث می شود که ساخت جلوه های ویژه به صورت دقیق و با اشتباه کمتری صورت پذیرد.
    مرحله اول از ترکیب : اول اینکه هیچ گاه مدل سه بعدی را به صورت کامل و به صورت فایل نهایی وارد تصویر نکنیم. شما می بایست این کار را مرحله به مرحله انجام دهید. ابتدا مدل را به صورت رنگی و ساده بدون رندرینگ و نورپردازی وارد صحنه سه بعدی کنید.
    [​IMG]

    نیازی نیست که در ابتدای کار متریال ها و ... را به درستی اعمال کنید. در مرحله اول فقط جاگذاری صحیح مدل مورد توجه قرار میگرد. حتی نیازی به حذف پس زمینه و ... نخواهد بود. مدل سه بعدی را مستقیما وارد صحنه نمایید. فراموش نکنید که مهمترین بخش در این مرحله پیدا کردن محل دقیق و حرکت مدل سه بعدی در صحنه است. در نتیجه تلاش کنید بدون اینکه به جزییات مدل سه بعدی بپردازید، فقط محل قرارگیری و حرکت مدل را تعیین کنید. بعد از جاگذاری مدل سه بعدی در صحنه و اینکه مطمئن شدید زوایا و حرکت مدل سه بعدی شما درست تعیین شده است نوبت به رسیدگی به جزییات می رسید.
    [​IMG]

    در اینجا در صورتی که تعاملی بین مدلهای سه بعدی و موضوعات درون صحنه باشد می بایست که به درستی اعمال شوند. با توجه به اینکه مدل سه بعدی شما از جزییات کمی بهره میبرد، سرعت تغییرات شما بسیار بالا خواهد بود و میتوانید به راحتی ویرایش مدل را انجام دهید.
    [​IMG]

    مرحله دوم : مرحله دوم کار اضافه کردن جزییات به صحنه می باشد. در این مرحله هدف ما ایجاد جزییات دقیق برای مدل سه بعدی و ترکیب تصاویر است. شما در این مرحله Material های لازم را برای مدل خود آماده میکنید و به آن نسبت می دهید. این کار باید به دقت و وسواس خاصی انجام شود. امروزه و با پیشترفت موتورهای رندرینگ، شما میتوانید هر آنچه را تصور میکنید تولید نمایید. در نتیجه سعی کنید زمان و دقت مناسبی را برای تولید متریال ها به خرج دهید.
    توجه کنید که استفاده از روشهای ساخت مدل و متریال باید مطابق نیاز روز صنعت جلوه های ویژه باشد. استفاده از ابزارهایی مانند متریال های SSS برای پوست شخصیت ها امروزه به صورت یک اصل در آمده و در صورتی که شما خالق یک شخصیت هستید می بایست در رندرینگ آن نهایت دقت را داشته باشید.
    [​IMG]

    بعد از ساخت متریال نوبت به نورپردازی می رسد که یکی از اصول اولیه در Compositing می باشد. اعجاز متریال و نورپردازی را میتوانید در تصویر زیر از محصولات Ubisoft مشاهده نمایید.
    [​IMG]

    در اینجاست که یکی از سخت ترین بخش های کار یعنی نورپردازی خودنمایی میکند. اینکه چگونه نورپردازی مدل سه بعدی مطابق با صحنه واقعی ما باشد سوالی همیشگی خواهد بود. شما باید توجه داشته باشید که منابع نوری شما عینا مطابق با منابع نوری محیطی باشد که در آن فیلم برداری صورت گرفته است. مهمترین عنصر در این بخش زاویه و محل قرار گیری خورشید و دیگر منابع نوری است. لطفا به تصویر زیر توجه فرمایید. اثر نورپردازی صحیح را میتوانید در این تصویر مشاهده نمایید.
    [​IMG]

    دومین نکته بسیار مهم که در CG Compositing ایجاد اثر Reflection و Refraction صحیح است. زمانی که یک مدل سه بعدی درون یک صحنه واقعی قرار میگیرد می بایست انعکاس ها و شفافیت ها درآن به درستی رندر شود. خوب می دانیم که برای ایجاد جلوه Reflection نیازمند محیطی هستیم که سطح مدل ما بتواند آن را در بازتاب های نور مشاهد و رندر نماید. اما ما فقط یک مدل سه بعدی در اختیار داریم و یک صحنه که به صورت فیلم ( دوبعدی ) ضبط شده است. برای انعکاس محیط می بایست ، اطراف مدل سه بعدی در تمامی زوایا مطابق تصویر واقعی اشیایی قرار داشته باشید. به عنوان مثال یک آسمان مطابق تصویر در بالای سر مدل ، دیوارها، ساختمان ها ، ماشین ها و ... در اطراف مدل سه بعدی باشند تا در زمان رندر، افکت انعکاس بروی مدل به درستی و مطابق با تصویر واقعی تشکیل شود.
    [​IMG]

    سوال اینجاست که چگونه میتوانیم از این صحنه برای انعکاس استفاده نماییم. چگونه میتوان نورپردازی صحنه های را درست انجام داد؟ چگونه میتوان Global Illumination را به صورت درستی پردازش کرد در حالی که محیطی را که در تصویر فیلم برداری شده است ، اطراف مدل سه بعدی نداریم. و ...
    این موضوع در زمان ساخت فیلم Matrix نسخه اول بشدت ذهن تهیه کنندگان جلوه های ویژه را مشغول کرده بود و به همین دلیل سبب شد تا مفهوم HDRI وارد صنعت جلوه های ویژه و رندرینگ شود. قبلا در سایت به صورت مفصل HDRI را بررسی کرده بودم و میتوانید با یک جستجو به آن دسترسی داشته باشید. در ساخت جلوه های ویژه امروزی ، در زمان فیلم برداری از صحنه هایی که قرار است مدل های سه بعدی در آنها قرار گیرند، تصاویر HDR آن صحنه ها را نیز ذخیره میکنند. برای این منظور از دوربین هایی با لنزهای Fish Eye استفاده می کنند و با برداشت چند تصویر با exposure های متفاوت ، اقدام به تولید HDRI های مورد نیاز نمایند و یا از طریق گوی کروم و بودن نیاز به لنز Fish Eye این کار را انجام دهند.
    [​IMG]

    در صورتی که ما تصویر HDR محیط را داشته باشیم چند عامل بسیار مهم برای ما فراهم خواهد شد. اول اینکه میتوانیم از منابع نوری درون صحنه استفاده کنیم، دوم انعکاس ها و بازتابهای نور ما بر اساس محیط واقعی شکل خواهد گرفت و چهار اینکه میتوانیم سایه ها را به صورت دقیقتری ایجاد نماییم. در نتیجه در صورت استفاده درست از تصویر HDR میتوان امیدوار بود که خروجی کار چیزی شبیه تصویر زیر باشد .
    [​IMG]

    البته در پروژه های چند سال اخیر استفاده از تصاویر HDRI در هالیوود به تنهایی مورد استفاده قرار نمیگیرد. بلکه از DHDRI یا تصاویرDynamic HDR استفاده میکنند. بنابراین با تغییر موقعیت کاراکتر سه بعدی در طول صحنه، موقعیت نورها متناسب با آن در تصاویر HDR های متوالی تغییر کرده و نورپردازی در نزدیک ترین حالت به واقعیت صورت می پذیرد.
    در نتیجه فراموش نکنید که HDRI ها یکی از اصول جدانشدنی برای تلفیق تصاویر و مدل های سه بعدی هستند. نکته دیگری که باید برای منابع نوری دیگری که در صحنه قرار میدهید رعایت کنید، اصول نورپردازی واقع گرایانه است. حتما بارها در سایت مازستا مطالعه کرده اید که در معرفی موتورهای رندر عرض کرده ام که این موتور Physically based است یا خیر. این بدان معناست که رفتار نور و رندرینگ آن در موتور مذکور مشابه رفتار نور در واقعیت بوده و به صورت کاملا فیزیکال رندر می شود.
    شما هم می بایست نکاتی را در مورد رندرینگ نور رعایت فرمایید. به عنوان مثال اصل بسیار مهم و قانون Inverse Square در نور می بایست به صورت دقیقی رعایت شود. این اصل که در فارسی به قانون میرایی نور معروف است، بیان میکند که شدت پرتوهای نور با فاصله گرفتن از منبع نور به صورت معکوس مجذور فاصله کاهش می یابد. به صورت ساده میتوان گفت که اگر 4 سانتی متر از یک منبع نور فاصله بگیریم، در آن نقطه شدت آن منبع نور 1/16 کم خواهد شد. این یک اصل فیزیکال است و در طبیعت در مورد منابع نوری رعایت می شود. شما نیز می بایست این قانون را که در تمامی نرم افزارها و موتورهای رندرینگ وجود دارد رعایت و اجرا نمایید.
    سایه ها نیز یکی دیگر از اصولی هستند که شما بدقت باید آنها را در زمان Composite رعایت فرمایید. با توجه به اینکه شما باید و باید و باید تصاویر خود را به صورت Multi-Pass رندر نمایید، میتوانید میزان و نوع سایه ها را در صورت نیاز تغییر و با تصویر اصلی هماهنگ سازید.
    [​IMG]

    به تصویر بالا دقت کنید. سایه شخصیت اصلی را با موجود فضایی مقایسه نمایید. با توجه به نوع نورپردازی محیط و حالت آسمان و نور خورشید، تقریبا میتوان گفت که شخصیت اصلی بدون سایه است. این موضوع در پای چپ بازیکن بیشتر مشخص بوده و هیچ ردی از سایه برای آن مشاهده نمیکنید. در صورتی که سایه موجود فضایی به راحتی درچپ و راست آن قابل تشخیص است. این نشان میدهد که در این تصویر منبع نور از سمت چپ تصویر و پشت سر شخصیت ها در حال تابیدن است که سایه آنها به سمت جلوی تصویر رفته است. در صورتی که بروی تصویر زوم نمایید، متوجه می شوید که سایه اندکی که برای شخصیت فیلم وجود دارد که بسیار نامحسوس است، با دقت در آن سایه متوجه می شویم نور دقیقا از پشت سر تابیده شده است زیرا سایه به صورت مستقیم به جلو آمده است، اما برای موجود فضایی کمی زاویه دار است. این موضوع با توجه به حجم فیلم و اینکه ما با وسواس و دقت به این تصویر نگاه میکنیم قابل تشخیص می باشد و گرنه در حالا کلی و حرکت سریع جانور به راحتی نمی توان آن را تشخیص داد.