Die Geheimnisse des 3D-Scannens

Immer wenn Sie einen Comic-Helden durch den Weltraum fliegen sehen oder durch eine Wand krachen, handelt es sich wahrscheinlich um ein digitales Doppel eines echten Schauspielers, der von einem Studio für visuelle Effekte fachmännisch hergestellt wurde.

Aber wie wird die Ähnlichkeit eines Schauspielers mit solch einem absoluten Fotorealismus erfasst? Heutzutage ist dies häufig die Domäne von 3D-Scan-Anbietern, die sich auf tragbare - und häufig kundenspezifische - Photogrammetrie-Rigs verlassen, die sie direkt auf das Gerät bringen können. Auf diese Weise können sie Schauspieler in den Scanvorgang hinein- und aus ihm herausholen und so schnell wie möglich ein CG-Modell ihres Gesichts und Körpers erstellen, wodurch das Filmstudio viel teure Produktionszeit spart.



Ein Unternehmen im Bereich 3D-Scan-Services ist Pixel-Lichteffekte , mit Sitz in Vancouver, Kanada. Mit seinem mobilen Photogrammetrie-Setup hat das Studio kürzlich Hauptdarsteller und Statisten vor Ort in British Columbia nach Matt Reeves 'Krieg um den Planeten der Affen gescannt und detaillierte CG-Modelle erstellt Weta Digital für die anschließende digitale Doppelarbeit.



Wir haben Pixel Light Effects, das auch in Peking präsent ist, gefragt, wie es einen typischen Schauspieler-Photogrammetrie-Scan angeht - vom Erfassungsprozess bis zur Erstellung eines brauchbaren hochauflösenden CG-Modells.

Die Basis eines 3D-Schauspieler-Scans

Pixel Light Effects verwendet sowohl Agisoft PhotoScan als auch RealityCapture (siehe hier), um Modelle aus dem Photogrammetrie-Erfassungsprozess aufzulösen



Pixel Light Effects verwendet sowohl Agisoft PhotoScan als auch RealityCapture (siehe hier), um Modelle aus dem Photogrammetrie-Erfassungsprozess aufzulösen

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Methoden verwendet, um die Essenz eines Schauspielers in CG genau zu erfassen. Dazu gehören Laserscans, spezielle 'Lichtbühnen' -Geräte und heute am häufigsten die Photogrammetrie. Bei diesem Vorgang werden im Wesentlichen Hunderte von Fotos des Schauspielers aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen. Die Fotos werden in eine Computersoftware eingespeist, die dann die Bilder vergleicht und daraus ein 3D-Modell erstellt.

Die Photogrammetrie wird als effiziente Erfassungsmethode angesehen, da sie schnell ist, insbesondere in einem Kamera-Rig, in dem viele Kameras in vielen Winkeln alle Bilder gleichzeitig aufnehmen.

Genau das verwendet Pixel Light Effects und mobilisiert den Scan weiter, indem er auf der Rückseite eines Lastwagens stattfindet, in dem das Photogrammetrie-Rig fest installiert ist. Der LKW kann direkt zu dem Set gefahren werden, an dem sich die Schauspieler befinden, oder zu fast jedem anderen Ort.



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'Mobilität ist das größte Problem bei einem Rig, das aus Hunderten von Kameras besteht', sagt Jingyi Zhang, CEO von Pixel Light Effects. „Sie auseinander zu nehmen und wieder zusammenzusetzen ist sehr zeitaufwändig und arbeitsintensiv. Es fühlt sich einfach nicht richtig an. Aufgrund des engen Zeitplans der Produktion ist es jedoch manchmal einfach unmöglich, das Talent zu uns zu bringen. Es ist wichtig, dass Sie den Service am Set ausführen können. '

Was ist im LKW?

Pixel-Lichteffekte

Der mobile 3D-Scan-Van von Pixel Light Effects ist ein modifizierter Mercedes-Benz Sprinter

Das Photogrammetrie-Rig von Pixel Light Effects, das in einem modifizierten Mercedes-Benz Sprinter-Van enthalten ist, besteht aus 144 Canon DSLR-Kameras. Diese werden alle mit einem proprietären 'Camera Hub' -Gerät synchronisiert, das Strom liefert und 16 Kameras gleichzeitig auslöst.

'Es ist so konzipiert, dass es in Reihe geschaltet wird. Daher verwenden wir mehrere Geräte, um das größere Array auszulösen', erklärt Zhang.

Die Beleuchtung ist ein wesentlicher Bestandteil der Photogrammetrie. Zu diesem Zweck sorgen mehrere Blitze und ein reflektierendes Licht dafür, dass die resultierenden Bilder eine ausreichende Schärfentiefe aufweisen und der Schauspieler gleichmäßig beleuchtet ist. Der Innenraum des Lieferwagens ist ebenfalls in Weiß gehalten und die Umgebung ist so kalibriert, dass sie so diffus wie möglich ist.

Das Photogrammetrie-Kamera-Array im Pixel Light Effects-Van besteht aus 144 Canon DSLR-Kameras

wie man einen Charakter von der Seite zeichnet
Das Photogrammetrie-Kamera-Array im Pixel Light Effects-Van besteht aus 144 Canon DSLR-Kameras

Die Kamerapositionen innerhalb des Rigs wurden mehrere Monate lang von Pixel Light Effects untersucht, bevor ein optimales Layout erreicht wurde. 'Jeder, der Photogrammetrie macht, weiß, dass man einfach nicht genug Kameras haben kann', bemerkt Zhang.

„Du willst immer mehr. Ein begrenztes Budget und Platz zu haben bedeutet, dass wir in jedem Winkel gerade genug Deckung haben müssen. '

Innerhalb einer Scansitzung

Rohfotos des Subjekts Sam Yunussov, der sich als russisches paramilitärisches Mitglied ausgibt, von einer der 144 Kameras, die während des Photogrammetrie-Scans aufgenommen wurden

Rohfotos des Subjekts Sam Yunussov, der sich als russisches paramilitärisches Mitglied ausgibt, von einer der 144 Kameras, die während des Photogrammetrie-Scans aufgenommen wurden

Wenn ein Schauspieler zum Scannen in den Truck kommt, führen Pixel Light Effects normalerweise nur zwei Techniker aus, die die Scansitzung ausführen. Zuerst werden sie den Schauspieler und die Vorgesetzten am Set fragen, ob es für den Schauspieler in Ordnung ist, ein Haarnetz zu tragen. 'Dies ergibt eine genauere Schädelform, die in der Pipeline hilfreich sein wird', erklärt Zhang. Es kann jedoch für einen Schauspieler von entscheidender Bedeutung sein, seine genaue Garderobe beizubehalten, z. B. einen Helm oder ein künstliches Haarteil.

Für einen Ganzkörper-Scan wird der Schauspieler angewiesen, eine A-Pose zu machen, wobei Ellbogen und Knie für Rigging-Zwecke leicht gebeugt sind. Das Gesicht des Schauspielers wird normalerweise neutral positioniert und dann mit zusätzlichen Zeugen-Kameras ausgerichtet.

Die eigentliche Aufnahme ist wie das Aufnehmen eines Fotos, wobei die Vorteile eines Photogrammetrie-Rigs erneut hervorgehoben werden. 'Die Aufnahme selbst ist so schnell wie das Aufnehmen eines Fotos in 1/1000 Sekunde', sagt Zhang. 'Alle Kameras sind synchronisiert, was bedeutet, dass wir Tiere scannen können - die natürlich nicht still bleiben -, solange sie in das Erfassungsvolumen passen.'

Scannen und liefern

Die resultierenden Fotos sind einfach Rohbilder, werden jedoch von Pixel Light Effects verwaltet und in die Photogrammetrie-Software aufgenommen, normalerweise Agisoft PhotoScan oder RealityCapture. Hier entsteht ein CG-Modell, im Wesentlichen per Knopfdruck.

Das Unternehmen führt jedoch auch eine Bereinigung des resultierenden Modells in durch ZBrush und Maya um eine schattierte oder strukturierte Form zu erzeugen. Dies beinhaltet in der Regel das Ausbessern von Löchern fehlender Details und das Entfernen von Oberflächengeräuschen.

Pixel Light Effects stellt einem Kunden - z. B. einem Studio für visuelle Effekte oder der Filmproduktion - ein OBJ-Modell, JPG-Texturen, FBX-Dateien, die Rohbilder, eine Farbkarte zur Einstufung sowie die PhotoScan- oder RealityCapture-Projektdatei zur Verfügung Projizieren von Texturen (da die Photogrammetrie auf Fotografie basiert, werden die Scans 'automatisch' mit hochauflösenden Texturen geliefert, die dazu beitragen können, zusätzliche feine Details zu erzeugen).

Der strukturierte Kopf des Scan-Motivs

Der strukturierte Kopf des Scan-Motivs

Obwohl das Unternehmen relativ neu im 3D-Scannen ist, ist es bereits mit Produktionen in Kanada und China beschäftigt. Eine kürzlich erfolgte Erweiterung des Trucks von Pixel Light Effects ergab sich aus einem Vorschlag, den er erhalten hatte, nachdem er Mitgliedern der Community für visuelle Effekte in Vancouver das Fahrzeug vorgeführt hatte.

'Verbesserungen wurden [als Ergebnis] einer' Roadshow 'vorgenommen, die wir hatten', erinnert sich Zhang, 'bei der wir Live-View-Kameras und -Monitore hinzufügten, damit der VFX-Supervisor mit dem Talent von der Rückseite des Lastwagens aus kommunizieren konnte, während das Talent wurde gescannt. '

Solange ein Publikum es verlangt Filme, die der Realität trotzen Sie können sicher sein, dass irgendwo ein Lastwagen voller Kameras steht, der damit beschäftigt ist, die Funktionen eines Schauspielers zu scannen, um sie in etwas Unglaubliches zu verwandeln.

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Dieser Artikel wurde ursprünglich in Ausgabe 227 von veröffentlicht 3D Welt , das weltweit meistverkaufte Magazin für CG-Künstler - vollgepackt mit Experten-Tutorials, Inspirationen und Rezensionen. Kaufen Sie hier die Ausgabe 227 oder Abonnieren Sie hier 3D World .

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