3ds max: Den Poté - rekonstrukce scény, nasvícení a Camera Matching - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

26. července 2004, 00.00 | První ze série návodů, inspirovaných efekty
ve filmu "Den poté". Dnes si ukážeme, jak správně připravit scénu
od nafocení, přeměření a rekonstrukci až po nastavení kamery a nasvícení.
V příštích dílech si ukážeme, jak přidat do scény vodu s deštěm nebo
sníh. Návod je určen pokročilým uživatelům 3ds max.

Pár slov úvodem

Než se vrhnete do práce, doporučuji vám přečíst si aspoň jednou celý návod až do konce.

Nejdříve malé upozornění: nečekejte zde podrobný popis krok za krokem, jako tomu bývá u ostatních návodů. Většinou půjde spíše o obecné rady a ukázky postupů, které mohou vést k žádanému výsledků. Spousta grafiků totiž zvládá perfektně všechny nástroje 3ds max, ale nedokáže je vzájemně pospojovat a vytvořit komplexní dílo.

Dnešní část návodu toho s uvedeným filmem moc společného mít zatím nebude, zaměříme se "pouze" na přípravu scény a výsledkem bude dnes již nijak neuchvacující pohled na vyrenderované objekty vrhající stín, jak to známe už z jedenáct let starého Jurského parku.

Pro takto primitivní efekt by stačilo mnohem méně, než si v tomto návodu ukážeme, ale práce navíc nám pak zase ulehčí tvorbu vody a sněhu, které se budeme věnovat v příštích dílech. Dnes postupně vymodelujete všechnu geometrii scény, jak to ukazuje obrázek níže, nastavíte kameru a scénu nasvítíte.

Bude to těžké???

Nejprve je potřeba si uvědomit, že není efekt jako efekt. Něco jiného je, když vám zavolá nějaké dítě co právě dostalo kameru a vysvětlí vám, že si vyfotilo dědu jak odpaluje golfový míček a chce nad něj vyrenderovat UFO. A něco jiného je, když vám někdo zadá úkol znějící zhruba takhle: "...tak jsme natočili školníka jak běží po lesní cestě má to 15 vteřin a kamera ho zabírá zepředu a běží s ním a on na konci záběru skočí za kameru a chceme za něj dodělat běžícího Tyrannosaura no a ten samozřejmě na všechno bude vrhat reálný stín a bude dělat do bahna stopy a bude vidět jeho odraz v loužích co tam jsou a samozřejmě bude cestou lámat větve a odkopávat pařezy jo a bude na něj přes stromy dopadat sluneční světlo no a na konci do toho herce strčí nosem a on odéttne za tu kameru a bude to vypadat jak v Jurskym parku a Godzille dohromady a máš na to týden zítra ti ten záběr donesu na DVDčku jo a dostaneme za to Oscara a vysmějem se Glumovi...". V prvním případě je to práce pro amatéra, v tom druhém to pak je fuška i pro firmy jako ILM nebo Weta Digital. Takový záběr vám pak ale nikdo jen tak nedodělá. Při natáčení scén později upravovaných na počítači je potřeba, aby bylo na už při natáčení na place přítomno několik odborníků z firmy, která bude mít vizuální efekty na starosti a je nezbytně nutné, aby režisér, kameraman i herci alespoň trochu problematice efektů rozuměli. Docela by mě zajímalo, jak dlouho museli malému Danieli Radcliffovi při natáčení Harryho Pottera a Kamene mudrců vysvětlovat, na co že je ten bluescreen... Dost už ale bylo teoretizování, pojďme se vrhnout do práce.

Jde se na věc

Samotná práce tedy nezačíná jako obvykle v pohodlí domova před monitorem, ale hezky na place. Už při natáčení záběru je nutné všechno si promyslet a případně udělat nějaké kompromisy. I dnes, kdy mají trikaři k dispozici špičkové nástroje pro camera tracking a kompozici, můžeme ve filmech často vidět různé ústupky. Přeci jen je dnes pořád ještě jednodušší dodělat efekty do scény natáčené statickou kamerou a nechat příšerku projít před hercem nebo vedle něj, než za ním. Při prvních pokusech je určitě nejvhodnější použít jen statickou fotografii a necpat do scény moc detailů. Mnou použité školní hřiště je ideální. Scéna není prázdná, ale zase neobsahuje příliš složitých objektů. Po vyfocení přichází to nejdůležitější - přeměření scény. Bez údajů o rozměrech by jste totiž asi těžko vymodelovali geometrii scény a zrekonstruovali kameru. Nebudete potřebovat nic víc, než tužku, papír a metr. K přeměření nějaké interiérové scény by mělo stačit klasické dvoumetrové vysouvací pásmo, pro nějakou větší exteriérovou scénu bude pochopitelně vhodnější použít něco delšího, abyste se neuměřili k smrti. Dvacetimetrové pásmo jde pořídit už kolem dvou set korun, což podle mě není nijak velká suma, zvláště s ohledem na to, že se v budoucnu určitě ještě někdy bude hodit. Nemusíte měřit kdejaký detail, stačí například rozměry budov a vzdálenosti mezi jednotlivými objekty. Musíte ale mít dostatek údajů na to, aby jste byli schopni scénu alespoň zhruba vymodelovat v maxovi. Pro pozdější nastavení kamery je také nutné, aby všechny změřené body neležely v jedné rovině, například na zemi, ale v různých výškách. V mém případě jsem změřil rozměry hřiště, vzdálenost od zadního okraje hřiště ke stěně školy s basketbalovými koši, šířku chodníku a jeho vzdálenost od hřiště a od školy, výšku obrubníku a převýšení mezi hřištěm a chodníkem, rozměry jednotlivých stěn vzadu a výšku mříží a jejich vzdálenost od země. Pak je také dobré podívat se, odkud svítilo slunce. Filmaři někdy natočí záběr ještě jednou s nějakým referenčním objektem, například bílou kuličkou, která se pak vymodeluje v 3D prostoru a scéna se podle ní nasvítí tak, aby vyrenderovaná kulička vrhala stejný stín a vypadala jako ta natočená. Tím se ale zabývat nemusíte.

Teď už u počítače

Zapněte 3ds max a v menu Customize\Units setup změňte jednotky na metry. Vytvořte několik planů a boxů a snažte se podle naměřených rozměrů a vzdáleností vymodelovat základní objekty scény. Tady vám toho opravdu moc neporadím, spíš než o modelovací schopnosti jde o trpělivost, umístit pár krabic a placek přeci není nic složitého. Na počtu polygonů nezáleží, většinou se bude jednat o rovinné útvary, takže můžete použít co nejjednodušší geometrii. Zpočátku to jde těžce, ale pak už se rozjedete a pokud jste nenaměřili desítky údajů, tak budete za chvíli hotovi. Pokud už máte pocit, že vaše 3D dílko tvarem a rozměry odpovídá svému vzoru, spojte všechny objekty dohromady a pojmenujte je například Buildings. Obrázek níže by měl ukazovat hrubý model školy, zpracovaný podle naměřených údajů.

Nastavení kamery

Hrubou geometrii už máte, ale něco vám pořád chybí - kamera. Musíte jí nastavit oproti modelu stejně, jako byla reálná kamera. Máte dvě možnosti, jak na to.

Tou první, docela snadnou a celkem spolehlivou je nástroj Camera Match. Jedná se o malou, ale užitečnou utilitu v 3ds max. Nejdříve musíte v 3D prostoru vytvořit speciální body, tzv. CamPoints. Vytvořte několik CamPointů (panel Create\Helpers\Camera Match) a umístěte je do význačných bodů ve scéně (rohy objektů a podobně), které pak můžete přesně určit i na vyfoceném pozadí. Dbejte přitom na to, aby všechny neležely v jedné rovině, například na zemi, ale byly rovnoměrně rozmístěny po celé scéně. Skryjte objekt Buildings, vložte fotografii na pozadí (menu Rendering\Environment) a nastavte rozlišení renderingu tak, aby poměr stran odpovídal vyfocenému obrázku. V Perspective pohledu zapněte Safe Frame a zobrazte fotografii i na pozadí Viewportu (Views\Viewport Background, zaškrtnout Use Environment Background a Display Background). V panelu Utilities potom vyberte Camera Match, maximalizujte perspektivní pohled a nastavte jej tak, abyste viděli všechny CamPointy ve scéně. Vyberte nějaký CamPoint, aktivujte tlačítko Assign Position a klikněte na místo ve Viewportu, kde se bod na fotografii nachází. Například vyberte CamPoint který jste ve 3D umístili jako roh stolu na vámi vyfocené scéně, aktivujte tlačítko Assign Position a ve Viewportu klikněte na místo, kde na pozadí vidíte roh stolu. Vím že je to trochu zmatené, ale snad to pochopíte. Takhle postupně určete pozice všech CamPointů na fotografii a stiskněte tlačítko Create Camera. Stiskem klávesy "c" se přepněte do pohledu kamery a zkontrolujte, zda CamPointy překrývají své protějšky na fotografii. Když pečlivě přeměříte scénu, vytvoříte CamPointy a dobře je určíte, vše by mělo správně fungovat. Přesto se mi stalo, že CamPointy "neseděly" na svých místech. Vždy to ale bylo způsobeno nesprávně vypočítaným zorným úhlem kamery (FOV, Field of View), který pak můžete ručně upravit v panelu Modify. Pozice a natočení kamery by se měly vypočítat správně.

Někdy ale Camera Matching použít nelze, například pokud máte všechny změřené body ve stejné rovině. Potom je třeba zrekonstruovat pozici, rotaci a FOV kamery pomocí údajů zaznamenaných při nafocení scény. Není to nic lehkého, ale lze to dokázat. Například kamera v mnou použité scéně není nastavena pomocí Camera Matchingu, ale ručně.

V případě použití pohybující se kamery se situace značně komplikuje. Možnost nastavit kameru ručně odpadá, protože ať se budete snažit sebevíc, nikdy se vám to nepovede. Nabízí se použití funkce Camera Tracking. Ta patří, stejně jako Camera Match, mezi Utility, jen je schovaná a najdete jí pod tlačítkem More... Funguje na podobném principu jako její jednodušší statická varianta, takže musíte mít opět proměřenou celou scénu, vytvořit CamPointy a určit jejich pozici na videu vloženém do pozadí. Rozdíl je v tom, že po stisku tlačítka Complete Tracking se nejdříve vysledují změny umístění referenčních bodů v čase a poté se vypočítá pozice kamery na každém snímku. Protože program rozpoznává změny pozice bodů sám, je třeba, aby byly nějak výrazné, například golfové míčky nebo bílé samolepky.

Nejlepší možností je ale použít nějaký software pro takzvaný automatický camera tracking nebo také MatchMoving, například Realviz MatchMover nebo 2d3 BouJou. Tyto programy si samy vyberou z obrazu některé body, které potom sledují a vypočítají jejich pozici ve scéně spolu s pohybem a umístěním kamery. Nemusíte tedy nic měřit a pokud je použité video v dostatečné kvalitě, vysokém rozlišení, ve scéně je několik výrazných bodů a kamera nedělá nějaké divoké pohyby, lze celý proces trackování shrnout do stisku jednoho jediného tlačítka. Tracking kamery pomocí programu 2d3 BouJou a následnou úpravu v 3ds max si ukážeme v některém z příštích návodů.

Modelování detailů

Už máte hrubou geometrii scény a správně nastavenou kameru. K pozdějšímu zasněžení scény nebo jiným efektům ale budete potřebovat vymodelovat i některé detaily, v mém případě například basketbalové koše, automobil, výtah na škole nebo domy v pozadí. Nejdříve je vhodné přiřadit objektu Buildings nějaký průhledný materiál nebo v Properties zaškrtnout políčko See-Through, abyste přes něj viděli pozadí ve Viewportu. Potom vytvořte hrubý model nějakého detailu a umístěte jej ve scéně vzhledem k objektu Buildings tak, jak byl umístěn ve skutečnost. Například sloup od konstrukce výtahu jsem v Top pohledu umístil zhruba doprostřed stěny s basketbalovými koši. Potom se přepněte do pohledu kamery, maximalizujte jej a model umístěte a vytvarujte tak, aby překrýval svůj reálný vyfocený protějšek. Pomoci by vám mohlo odškrtnutí políčka Low-Res Environment Background v Preferences na záložce Viewpots, musíte ale počítat se snížením rychlosti. Nakonec vše dolaďte a zkontrolujte při renderingu. Až si budete jisti, že máte všechny detaily ve scéně hotové, připojte je k hlavnímu objektu Buildings. Níže umístěný obrázek ukazuje původní hrubou geometrri scény (modře), doplněnou o některé detaily (červeně).

Nasvícení

Někde ve scéně vytvořte konev, postavte ji na zem a přiřaďte jí nějaký materiál, například dřevo. Vytvořte jedno Free Direct světlo tak, aby svítilo stejným směrem jako hlavní zdroj světla ve scéně, například slunce, a zapněte u něj vrhání stínů. Pak vytvořte doplňková světla s nízkou intenzitou a vypnutými stíny tak, aby simulovala radiositu a co nejvěrněji nasvítila konev. Pak už stačí jen přiřadit budovám materiál Matte/Shadow a v Properties jim odškrtnout políčko Cast Shadows. Materiál Matte/Shadow je úplně průhledný, ale přijímá stíny a navíc skrývá vše co je za ním a nechává za sebou zobrazit pouze pozadí. Po vyrenderování scény by nyní měla být vidět pouze konev vrhající stín na pozadí. Tak toto je konec, místo konve můžete do scény postavit velociraptora, Godzillu nebo třeba hladového vlka.

Závěr

Chápu, že většině uživatelů tento návod nepřinesl tolik nového, kolik se od tutoriálu pro 3D software čeká, ale doufám, že někomu pomohl. Rekonstrukce geometrie scény, kamery a nasvícení je nezbytně důležitým krokem k dalším efektům, které si ukážeme v dalších návodech. Uznávám, že dnešní návod byl trochu více teoretický, příště si to ale vynahradíte při tvorbě vody a deště, jak to ukazuje obrázek dole.

Celou scénu ve formátu pro 3ds max 5 i s fotografií školy zakomprimovanou WinRARem 3.30 si můžete stáhnou zde, 450kB.