Какая матрица в фотоаппарате самая лучшая

Обновлено: 02.07.2024

В 1999 году фильм стал культурным событием благодаря своим инновационным спецэффектам, создающим сногсшибательные изображения, и стал событием года среди научно-фантастических фильмов. И неожиданно это оказался не Звездные войны: Эпизод. I — The Phantom Menace — это была Матрица. Благодаря невероятному действию, инновационным камерам с углом обзора 360° и философским идеям этот фильм выдержал испытание временем. Даже если его сиквелы оказались разочаровывающими, кажется правильным, что четвертый — The Matrix Resurrections — вот-вот появится в кинотеатрах с датой выхода 22 декабря 2021 года. Возможно, разумно, что он, похоже, нацелен на те же ритмы, что и культовый первый фильм, как демонстрирует это видео. В США вы можете остаться дома и посмотреть его, так как это будет последний фильм, который выйдет одновременно в кинотеатрах и в потоковом режиме, прежде чем вступит в силу новая сделка, которая даст кинотеатрам заслуженное 45-дневное окно на Warner Bros. фильмы. Вы не должны этого делать — как я объяснил здесь, вы должны пойти и посмотреть это в кинотеатре.

Вопрос, как всегда, заключается в том, в каком формате вы должны пойти и посмотреть его? Как долгожданный блокбастер, ответ часто — и действительно обычно — IMAX, и вы, возможно, уже забронировали билеты на этот формат. Однако, как многие отмечают, Человек-паук: Нет пути домой по-прежнему будет в кинотеатрах, в то же время занимая большую часть слотов IMAX. (Действительно кажется удивительным, что оба таких ожидаемых крупных фильма выходят так близко друг к другу, но для Воскрешения Матрицы больше проблема в том, что Человек-Паук все еще будет торчать рядом — если вы извините каламбур).

Если вы проверите список «Воскресения матрицы» (2021) на IMDB, в настоящее время он показывает, что он имеет соотношение сторон 1: 90: 1, как в более высоком изображении, чем стандартные широкоэкранные фильмы. Обычно это предназначено для фильмов, снятых с использованием камер, сертифицированных IMAX, но режиссер Лана Вачовски и оператор Даниэле Массаччези Джон Толл приняли решение о красной пилюле, когда дело доходит до камер, и выбрали Red Komodo 6K и Red Ranger Monstro 8K. Хотя обе камеры достаточно хороши, чтобы считаться широкоформатными камерами, они не подпадают под программу камер «Сертифицировано для IMAX».

Я пытался уточнить заявление о соотношении сторон 1:90:1 непосредственно в IMAX и могу подтвердить, что информация IMDB неверна — Matrix Resurrections будет кадрироваться в формате 2:40:1. соотношение сторон везде, включая кинотеатры IMAX. Это означает, что процесс IMAX DMR использовался для масштабирования изображения, чтобы оно по-прежнему отлично выглядело на больших экранах IMAX.

Таким образом, несмотря на то, что размер кинотеатра IMAX, как всегда, будет давать фантастические впечатления, вы ничего не потеряете, так как я увижу его в другом формате. Действительно, возможно, наилучший возможный формат для фильма будет в формате Dolby Cinema. Фильм имеет мастер-класс Dolby Vision, что означает, что он обеспечивает изображение с высоким динамическим диапазоном, интенсивными цветами и самыми глубокими уровнями черного, которые вы можете получить в кинотеатре. Кроме того, он микширован для Dolby Atmos, который технически превосходит 12-канальную систему IMAX благодаря точному управлению звуком, а также потрясающим басам. Сиденья тоже неплохие.

В 1999 году за Киану Ривзом нужно было следить, особенно когда он воплощал в жизнь Матрицу. Это поставило большой вопрос: «Красный или синий», сколько вы действительно хотите знать? А затем дал нам пищу для размышлений вместе с Ривзом.

Несомненно, одна сцена, как правило, выделяется среди поклонников. Это культовая сцена с пулей, в которой Ривз бросает вызов гравитации.

Что вы можете не знать, так это то, что для этого было установлено 120 камер, стратегически расположенных вокруг, чтобы превратить сцену «Bullet Time» в магию кино.

"Время пули" было настоящим волшебством кино

"Время пули" – это способ, с помощью которого создатели фильма могут показать, что персонажи Матрицы находились в смоделированной реальности. Для этого Нео замедлили, а камеры засняли действие сразу с нескольких позиций.

Это позволило зрителям увидеть действие на 360 градусов, что особенно заметно в сцене с пулей, когда Нео противостоит агенту Смиту (Хьюго Уивинг). Эти двое, кажется, двигаются с невероятной скоростью, делая вещи, на которые даже физически здоровые люди никогда бы не решились.

По данным ScreenRant, культовая сцена была снята с помощью 120 камер и 2 пленочных камер, которые были размещены так, чтобы сфотографировать Ривза перед зеленым экраном. Каждая камера была активирована, чтобы имитировать и зафиксировать движение симуляции.

«Матрица»

Матрица начинается с Томаса Андерсона/Нео (которого играет Ривз). Он программист и отшельник, который неоднократно встречался в Интернете с фразой «Матрица».

Вскоре с ним связывается женщина по имени Тринити (Кэрри-Энн Мосс). Она говорит ему, что у Морфеуса (Лоуренс Фишберн) есть ответы, которые он (Нео) ищет. На следующий день на работе Андерсон получает телефон. Он открывает посылку и слышит, как мужчина по телефону предупреждает его, что прибывают специальные агенты и что он в опасности.

Морфеус пытается увести Андерсона в безопасное место, но Андерсон предпочитает попасть в плен, а не рисковать, когда оказывается на подоконнике возле своего офисного здания. Агенты вставили в него жучок, и на следующее утро он просыпается, думая, что ему приснился плохой сон.

Появляется Тринити, и они удаляют жучок, прежде чем взять Андерсона на встречу с Морфеусом, который спрашивает его, хочет ли он знать правду или нет. Андерсон выбирает красную таблетку и просыпается в капсуле с жидкостью на корабле Морфея, «Навуходоносоре».

По мере раскрытия истории человечество было уничтожено и теперь живет в Матрице, смоделированной реальности, которая моделирует мир таким, каким он был в 1999 году. Сейчас они находятся в Городе Сион, который находится под землей и является последним убежищем для свободных людей.

Отсюда фильм фокусируется на том, как Нео узнает, что он свободен от физических ограничений, освобождая свой разум и признавая, что в Матрице нет ничего реального. Нет ни гравитации, ни скорости, ни ограничений на его возможности.

«Матрица» живет

По прошествии более 20 лет Матрица по-прежнему остается фильмом, который некоторые считают одним из лучших научно-фантастических фильмов всех времен. На момент выхода он заработал 463 млн долларов от продажи билетов по всему миру.

Кроме того, за время, прошедшее с момента первоначального выпуска, было выпущено еще три фильма, в том числе Перезагрузка матрицы в 2003 году, Матричные революции в 2003 году и совсем недавно , The Matrix Resurrections, показ которого был отложен из-за коронавируса (COVID-19). Ожидается, что он выйдет 22 декабря 2021 года.

И Ривз, и Мосс вернутся в Воскресения Матрицы, но Фишбёрна в фильме не будет. Причина этого неясна. Сначала некоторые подозревали, что это произошло из-за того, что он умер в The Matrix Online. Тем не менее, Морфеус возвращается в Воскрешение Матрицы, просто не с Фишбёрном в роли.

Даниэле Массаччези, давний оператор Вачовски, ставший оператором, помог режиссеру применить более импровизационный подход.

< /p>

22 декабря 2021 г., 14:30

«Воскресения Матрицы»

Режиссер Лана Вачовски и ее съемочная группа занимались съемками «Матричного воскрешения» 17 дней, когда им пришлось закрыться из-за пандемии. когда несколько месяцев спустя они возобновили производство, частый оператор Вачовски Джон Толл решил не возвращаться из-за проблем со здоровьем в его семье. Уход Толля открыл возможности для оператора Даниэле Массаччези, который стал оператором-постановщиком — впервые в крупнобюджетном студийном производстве — и помог создать новую визуальную грамматику для одной из самых известных франшиз в истории кино.

«Воскресения», четвертый фильм «Матрица» и первый почти за 20 лет, представляет собой последний шаг в эволюции Вачовски к более импровизационному подходу к кинопроизводству, в которой Массаччези сыграл ключевую роль. «Несколько дней я снимался в «Скоростном гонщике», а затем в «Облачном атласе», что, вероятно, было первым разом, когда Лана и Лилли [Вачовски] снимались на натуре», — вспоминал Массаччези в интервью IndieWire. «Они были немного обеспокоены отсутствием контроля, но в конце концов поняли, что им нравится качество естественного света и возможность запечатлеть уникальные моменты. Они также поняли, что вы должны хвататься за счастливые случайности по мере их возникновения — вы должны быть готовы воспользоваться моментом, когда что-то выглядит великолепно».

Связанные

После «Облачного атласа» Массаччези воссоединился с семьей Вачовски для фильма «Восхождение Юпитер», который он назвал «очень структурированным студийным фильмом», который, тем не менее, давал несколько шансов продолжить эксперименты с более свободной техникой съемки. Именно в их следующем сотрудничестве, сериале Netflix «Sense8», Массаччези и Лана Вачоски действительно выковали стиль, который станет доминирующим в «Matrix Resurrections».«Она сказала, что хочет часто использовать стедикам, — объяснил Массаччези, — и я быстро понял, что она всегда была позади меня, ее руки на моих плечах, шепча мне на ухо. Мы начали строить эти отношения, когда я мог сказать только по движению ее пальцев, что она хотела, чтобы я сделал. Нам даже не нужно было разговаривать, и мне было легче ловить эти моменты, эти несчастные случаи, потому что она была рядом со мной».

Это общение сделало переход Массаччези от оператора к оператору относительно плавным. «Даже когда я оперировал, мы всегда говорили об освещении, потому что оно влияло на то, куда мы двигались с камерой, — объяснил он, — и она очень, очень поддерживала меня, хотя мы все знали, что это будет трудно». стрелять».

Кинематографист фильма «Матрица воскрешений» Даниэле Массаччези с режиссером Ланой Вачовски

Среди трудностей было выполнение стремления Вачовски к более спонтанному стилю съемки масштабного боевика, наполненного крупномасштабными декорациями, не говоря уже о том, что ему пришлось соответствовать культовой работе кинематографиста Билла Поупа над оригинальной трилогией. Сначала у Массаччези возник соблазн сослаться на более ранние Матрицы, но Вачовски остановил его. «Она говорила: «Не беспокойтесь об этом, это другой фильм», — вспоминал Массаччези.

Действительно, «Matrix Resurrections» избегает мрачности своих предшественников в пользу более яркого стиля освещения, который часто включает не только великолепный естественный свет, но и солнце — или его искусственное приближение — как видимый источник на экране. . Визуальная жизнерадостность соответствует более живому, более натуралистичному стилю исполнения, раскрывающему новые нюансы в характеристиках знакомых персонажей «Матрицы», таких как Нео (Киану Ривз) и Тринити (Кэрри-Энн Мосс). Съемка двумя камерами всегда давала Массаччези больше свободы в инстинктивном реагировании на действия актеров (и давала этим актерам больше свободы варьировать свою подачу от дубля к дублю, не беспокоясь о совпадении), и он придумал способ, которым Вачовски мог следить за обоими. камеры, не отказываясь от прежнего способа работы. «Я продолжал управлять стедикамом с Ланой позади меня», — сказал он. «Она смотрела на монитор на моем стедикаме, но у меня также был iPad, прикрепленный к моему жилету, где она могла видеть, что делает другая камера, и вносить коррективы».

Импровизированное взаимодействие между камерой и актерами делает «Матрицу воскрешения» самым эмоционально резонансным фильмом в серии на сегодняшний день, что было приоритетом не только для Вачовски, но и для ее оператора. «Всякий раз, когда я освещаю декорации, я даю актерам как можно больше свободы», — сказал Массаччези. «Я не буду устанавливать свет, который работает только в одном месте, и если актер хочет двигаться неожиданным образом, я приспосабливаюсь к нему. Я полностью осознаю, насколько тяжела их работа — создавать тонкие эмоции, когда за ними наблюдают сотни человек». Преимущества чувствительности Массаччези и Вачовски к игре наиболее очевидны в сценах, изображающих развитие романа между Нео и Тринити, который здесь кажется более глубоким, милым и более взрослым, чем в более ранних фильмах; ясно, что актеры были так же освобождены, как режиссер и оператор, благодаря возможностям исследования, присущим менее жесткой методологии четвертой Матрицы.

«Воскресения Матрицы»

«Очевидно, что у нас есть план, особенно когда речь идет о сценах, где мы должны соответствовать тому, что делают визуальные эффекты, — сказал Массаччези, — но тогда вам нужно идти туда, куда вас ведут эмоции. Эта гибкость помогает вам запечатлеть моменты, которые уже никогда не будут прежними; если вы снимаете десять дублей, все эти десять дублей будут разными, и они будут более естественными, чем если вы слишком много планируете или слишком много думаете об этом».

Эта статья имеет отношение к: Кино и помечена как Кинематография, Воскрешение Матрицы

Замер экспозиции – это одна из тех тем, которая заставляет фотографов-любителей затыкать уши руками и петь "ла-ла-ла, я тебя не слышу". Это потому, что замер - это немного сложная тема. В конце концов, кто хочет говорить о том, как ваша камера оценивает экспозицию? Разве это не должно происходить за кулисами, чтобы фотограф мог сосредоточиться на важных вещах, таких как композиция?

Это правда, что многие камеры типа «наведи и снимай», особенно недорогие, имеют фиксированную систему замера экспозиции, которая не дает вам никакого контроля над тем, как замер анализирует свет и выбирает экспозицию. Но это не значит, что не важно понимать, как использовать различные режимы экспозамера, если ваша камера их предлагает. Приложив немного усилий, вы обнаружите, насколько полезным может быть переключение между режимами замера.

Как ваша камера оценивает экспозицию?

Фотографические экспонометры делятся на две категории: отраженный свет и падающий свет. Измеритель падающего света измеряет количество света, падающего на сцену, а измеритель отраженного света измеряет количество света, отраженного от сцены. Все внутренние измерители камеры относятся ко второму варианту, поэтому я не буду тратить много времени на обсуждение первого, за исключением того, что скажу, что важно понимать разницу, чтобы вы знали ограничения внутренней системы измерения вашей камеры.

Измерители падающего света всегда являются внешними, и они гораздо более точны, чем измерители отраженного света, потому что их нельзя обмануть количеством света, отраженного от сцены. Вы когда-нибудь пробовали снимать снежный пейзаж и разочаровывались в результате? Это связано с тем, что снег обладает высокой отражательной способностью — как предполагает этот солнечный ожог в форме енота — и ваш измеритель отраженного света обманывается, думая, что сцена ярче, чем она есть на самом деле. Это приводит к недодержанным фотографиям. (Вот как это исправить)

Но если вы не особенно заинтересованы в приобретении внешнего измерителя падающего света, вы застряли с измерителем, встроенным в вашу камеру, поэтому неплохо понять, как он работает и какие режимы наиболее полезны в каких ситуациях. .

Измерители отраженного света, такие как тот, что установлен в вашей камере, в основном определяют количество света в сцене, потому что все существующие в нашем мире объекты обладают разной способностью отражать или поглощать свет. Эта снежная сцена, например, гораздо более задумчива, чем, скажем, луг. Экспонометр пытается компенсировать это, предполагая, что большинство сцен усредняется до того, что фотографы называют «средним серым», что, конечно, также может быть просто цветом, находящимся где-то посередине между светом и тенью. Короче говоря, ваш глюкометр на самом деле недостаточно умен, чтобы различать черный, белый и серый цвета, так что вам придется им быть.

Режимы измерения

К счастью, большинство производителей цифровых зеркальных камер (а также некоторые производители компактных фотоаппаратов) любезно предоставили нам несколько вариантов, которые в сочетании с небольшим ноу-хау помогут компенсировать недостатки измерения отраженного света. система. Для большинства камер это соответствует трем различным режимам замера экспозиции, каждый из которых полезен в определенных ситуациях, и ни один из которых не полезен во всех ситуациях.

Три основных типа замера экспозиции: матричный (также называемый оценочным, многозонным, сегментным, сотовым или электроселективным замером), в зависимости от того, кто сделал вашу камеру и насколько круто вы хотите звучать, когда говорите о ее системе замера. ), центрально-взвешенный и точечный замер (который также имеет аналог, известный как частичный замер). Вот краткий обзор различий:

Матричное или оценочное измерение

Нет, вам не нужно принимать красную таблетку, чтобы понять матричный замер. На самом деле это очень простая концепция: измеритель делит сцену на зоны, затем анализирует каждую зону на наличие света и тени. Затем он берет среднее значение для всех зон и определяет экспозицию на основе этого значения. Хотя на первый взгляд идея проста, на самом деле системы матричных замеров используют сложный алгоритм, и большинство производителей делают это по-своему, что держится в секрете от широкой публики. В зависимости от производителя матричные системы замера могут иметь в среднем всего несколько зон или более тысячи. Помимо света, учитываются и другие факторы, такие как точка сцены, на которой вы сфокусировались, расстояние между камерой и объектом, а также цвета сцены. У Nikon даже есть встроенная база данных с информацией об экспозиции для более чем 30 000 различных фотографий, на которую система замера может ссылаться при определении экспозиции для похожих сцен.

Центрально-взвешенный замер

Центрально-взвешенный замер придает наибольшее значение (обычно от 60 до 80 процентов) свету, сконцентрированному в круглой области в центре кадра. Углам придается гораздо меньшее значение, хотя они обычно в небольшой степени учитываются при расчете.Некоторые камеры даже позволяют регулировать размер круга. Обычно это считается наиболее последовательной формой замера экспозиции, поскольку большинство фотографируемых объектов находятся ближе к центру кадра и редко попадают в четыре внешних угла. По этой причине центрально-взвешенный замер часто является системой замера по умолчанию, используемой многими камерами типа «наведи и снимай», которые не позволяют пользователю контролировать систему замера.

Точечный или частичный замер

Точечный и частичный замер основаны на одной и той же основной предпосылке: измеряется свет в гораздо меньшей части сцены (обычно в центре), и экспозиция устанавливается на основе этих показаний. При точечном замере это обычно пространство, занимающее от 1 до 5 процентов всей сцены. При частичном замере пространство может занимать до 15 процентов сцены. В зависимости от производителя камеры вы либо застряли с замером по центру кадра, либо фактически можете сказать камере, из какой части кадра вы хотите, чтобы она брала показания.

Точечный замер – это очень точная форма замера экспозиции, поскольку она дает точные показания для очень небольшой части сцены, поэтому она наиболее полезна при съемке высококонтрастных сцен, где в противном случае ваш объект может попасть в тень или быть размытым очень яркими бликами.

Когда использовать матричный замер

Матричный замер удобен для сцен с равномерным освещением, а также для использования во время прогулок, когда вам нужно быстро сделать кадр. Поскольку цифровые зеркальные фотокамеры, как правило, имеют очень сложные системы матричного замера, это настройка по умолчанию для большинства фотографов, которую выбирают, когда не сразу очевидно, какой из других режимов будет лучше. Матрица — это то, что можно прочитать и забыть, и, как правило, это лучший выбор, если вам не совсем нравится идея возиться с вашей системой измерения.

Когда использовать центрально-взвешенный замер

Центрально-взвешенный замер лучше всего подходит для портретной съемки, поскольку он обеспечивает правильную экспозицию объекта ("экспонирование для объекта"), не придавая большого значения фону. Он более предсказуем, чем матричный замер, а значит, вы получите более стабильные результаты. Он требует немного больше размышлений, чем матричный замер, и его лучше всего использовать для сцен, где, по вашему мнению, вам потребуется больше контроля над тем, где камера измеряет экспозицию. Если вы не хотите, чтобы фоновое освещение, например, влияло на экспозицию, вам следует переключиться на центрально-взвешенный замер.

Хорошими примерами сцен, которые выигрывают от центрально-взвешенного замера, являются высококонтрастные сцены, снятые при ярком солнце, особенно портреты на открытом воздухе, когда правильная экспозиция объекта важнее, чем экспозиция окружения объекта.< /p>

Когда использовать точечный замер

Точечный замер – это одна из тех настроек, которая в основном используется профессиональными фотографами. Однако, как только вы полностью поймете это, вы сможете использовать его с хорошим эффектом для снимков с контровым светом (например, замер для лица объекта, освещенного сзади, не позволит вашей фотографии превратиться в силуэт). Точечный замер также удобен для съемки объектов на расстоянии или для макросъемки, особенно когда объект занимает не весь кадр. Вы должны соблюдать осторожность при использовании точечного замера, потому что, хотя вы можете получить хорошо экспонированный объект, остальная часть кадра может быть потеряна.

Некоторыми другими примерами ситуаций, когда точечный замер может оказаться полезным, являются сцены с равномерным освещением, но в которых ваш объект значительно темнее или светлее, чем его окружение. Например, белая собака, снятая на темном фоне, или человек в черном, стоящий перед белым зданием. Луна ночью — еще один хороший пример объекта, который следует измерять точечно, поскольку это очень яркий объект на очень темном фоне. Если бы вы попытались использовать матричный замер для съемки луны, вы бы получили яркий белый круг без каких-либо деталей.

Двухшаговый затвор

Если вы откажетесь от матричного/оценочного замера, вам, вероятно, потребуется использовать функцию «двухшаговый затвор» на вашей камере. Это функция, которая позволяет вам зафиксировать показания счетчика вашей камеры на определенный период времени (удерживая затвор).Это удобно, потому что центрально-взвешенный замер — это всего лишь центрально-взвешенный, и вы не можете использовать его для измерения объекта, находящегося не в центре (то же самое верно и для многих точечных замеров, в зависимости от производителя). Вместо этого вам придется расположить объект в центре кадра, снять показания, затем перекомпоновать и захватить изображение. Посмотрите, как здесь.

Если у вас есть цифровая зеркальная фотокамера, вы можете использовать функцию блокировки автоэкспозиции.

Не забудьте компенсацию экспозиции

Компенсация экспозиции (EV) может помочь улучшить ваши фотографии, если вы используете режим замера экспозиции, который постоянно кажется переэкспонированным или недоэкспонированным на ваших фотографиях. Помните, что на самом деле это общая проблема для всех внутренних измерителей камеры, поскольку они могут измерять только количество света, отраженного от объекта, а это означает, что они склонны к ошибкам. Определенные типы сцен всегда требуют некоторой компенсации экспозиции, независимо от того, какой режим замера вы выберете. Например, снежные пейзажи или пляжи с очень белым песком обычно недоэкспонированы и требуют компенсации экспозиции не менее 1 ступени.

Так какой режим лучше?

Что возвращает меня к первоначальному вопросу: какой из этих режимов измерения лучше? Что ж, как и почти на все вопросы о фотографии, ответ звучит громко: «это зависит». В большинстве случаев вы, вероятно, захотите выбрать либо центрально-взвешенный, либо матричный замер, при этом решение будет приниматься на основе типа освещения в сцене и ваших собственных предпочтений. Сцены с низкой контрастностью/равномерным освещением, особенно когда вы предпочитаете не производить выборочный замер для вашего объекта, лучше всего подходят для матричного замера. Сцены с более высокой контрастностью, особенно те, для которых лучше использовать выборочный замер объекта, лучше всего снимать с центрально-взвешенным замером. Что касается точечного замера, зарезервируйте его для сцен с задней подсветкой и для тех снимков, где у вас есть дополнительное время для экспериментов.

Замер экспозиции – сложный предмет для освоения, и, как и большинство других технических аспектов фотографии, его лучше всего решать с помощью множества проб, ошибок и потраченных впустую кадров. И если вы похожи на многих любителей, вы можете просто установить его и забыть о нем и придерживаться матричного замера, так как это режим, который позволит вам гоняться за кадрами и делать их на лету, а не думать о каждом замере. выстрелил, прежде чем вы на самом деле взять его. В конце концов, живые существа не склонны оставаться на одном месте. Малыши и домашние животные печально известны тем, что отказываются от своих милых выходок, пока вы заняты замером и перекомпоновкой. Так что не переключайтесь с матричного замера только потому, что вам хочется попробовать что-то другое. Вместо этого подождите тех снимков, которые не кажутся легкими, или того места, которое, кажется, дает вам постоянно плохие результаты. Знайте различные ситуации, в которых подходит каждый режим замера, и будьте готовы переключиться, когда возникнет ситуация. Экспериментировать — это хорошо, но не теряйте при этом ни одной картинки.

Примечание автора: исходный файл для всех диаграмм этого поста доступен по лицензии Creative Commons. Пожалуйста, не стесняйтесь изменять и делиться!

Сегодня мы изучим внутреннюю матрицу камеры в нашей третьей и последней главе трилогии "Анализ матрицы камеры". В первой статье мы узнали, как разделить полную матрицу камеры на внутреннюю и внешнюю матрицы и как правильно обрабатывать неоднозначности, возникающие в этом процессе. Во второй статье внешняя матрица была рассмотрена более подробно, рассмотрено несколько различных интерпретаций ее трехмерных вращений и перемещений. Сегодня мы дадим такую же трактовку внутренней матрице, исследуя две эквивалентные интерпретации: как описание геометрии виртуальной камеры и как последовательность простых 2D-преобразований. После этого вы увидите интерактивную демонстрацию, иллюстрирующую обе интерпретации.

Если вам не интересно углубляться в теорию и вы просто хотите использовать внутреннюю матрицу с OpenGL, ознакомьтесь со статьями Калибровка камер в OpenGL без glFrustum и Калибровка камер и gluPerspective.

Все эти статьи являются частью серии "Перспективная камера. Интерактивный тур". Чтобы прочитать другие статьи из этой серии, перейдите к оглавлению.

Внутренняя матрица преобразует координаты 3D-камеры в координаты однородного 2D-изображения. Эта перспективная проекция моделируется идеальной камерой-обскурой, показанной ниже.

Внутренняя матрица параметризована Хартли и Зиссерманом как

Каждый встроенный параметр описывает геометрическое свойство камеры. Давайте подробно рассмотрим каждое из этих свойств.

Фокусное расстояние, \(f_x\), \(f_y\)

Фокусное расстояние — это расстояние между точечным отверстием и пленкой (также известной как плоскость изображения). По причинам, которые мы обсудим позже, фокусное расстояние измеряется в пикселях. В настоящей камере-обскуре и \(f_x\), и \(f_y\) имеют одинаковое значение, что показано как \(f\) ниже.

На практике \(f_x\) и \(f_y\) могут различаться по ряду причин:

Неисправности сенсора цифровой камеры.
При постобработке изображение было масштабировано неравномерно.
Объектив камеры создает непреднамеренные искажения.
Камера использует анаморфотный формат, в котором объектив сжимает широкоэкранную сцену в матрицу стандартного размера.
Ошибки калибровки камеры.

Во всех этих случаях результирующее изображение имеет неквадратные пиксели.

Наличие двух разных фокусных расстояний не очень интуитивно понятно, поэтому в некоторых текстах (например, Forsyth и Ponce) используется одно фокусное расстояние и "соотношение сторон", которое описывает величину отклонения от идеально квадратного пикселя. Такая параметризация четко отделяет геометрию камеры (т. е. фокусное расстояние) от искажений (соотношение сторон).

Смещение главной точки, \(x_0\), \(y_0\)

Главная ось камеры – это линия, перпендикулярная плоскости изображения, проходящая через точечное отверстие. Ее пересечение с плоскостью изображения называется «главной точкой», как показано ниже.

"Смещение главной точки" – это расположение главной точки относительно начала координат фильма. Точное определение зависит от того, какое соглашение используется для определения местоположения источника; на рисунке ниже предполагается, что он находится в левом нижнем углу пленки.

Увеличение \(x_0\) смещает точечное отверстие вправо:

Это эквивалентно смещению пленки влево и сохранению отверстия без изменений.

Обратите внимание, что рамка, окружающая камеру, не имеет значения, важно только положение пинхола относительно пленки.

Наклон оси, \(s\)

Перекос оси вызывает сдвиговое искажение проецируемого изображения. Насколько я знаю, нет никакого аналога перекоса оси настоящей камеры-обскуры, но, по-видимому, некоторые процессы оцифровки могут вызывать ненулевой перекос. Мы рассмотрим асимметрию позже.

Другие геометрические свойства

Фокусное расстояние и смещение главной точки представляют собой простое перемещение пленки относительно отверстия. Должны же быть другие способы трансформировать камеру, верно? Как насчет поворота или масштабирования пленки?

Вращение пленки вокруг отверстия эквивалентно вращению самой камеры, за которое отвечает внешняя матрица. Вращение пленки вокруг любой другой фиксированной точки \(x\) эквивалентно вращению вокруг отверстия \(P\) с последующим перемещением на \((x-P)\).

Как насчет масштабирования? Должно быть очевидно, что удвоение всех размеров камеры (размера пленки и фокусного расстояния) не влияет на захваченную сцену. Если вместо этого вы удваиваете размер пленки, а не фокусное расстояние, это эквивалентно удвоению обоих (бездействия), а затем уменьшению вдвое фокусного расстояния. Таким образом, явное представление масштаба фильма было бы излишним; он захватывается фокусным расстоянием.

Фокусное расстояние — от пикселей до мировых единиц

Это обсуждение масштабирования камеры показывает, что существует бесконечное количество камер-обскуры, которые создают одно и то же изображение. Внутренняя матрица связана только с соотношением между координатами камеры и координатами изображения, поэтому абсолютные размеры камеры не имеют значения. Использование пиксельных единиц для фокусного расстояния и смещения главной точки позволяет нам представить относительные размеры камеры, а именно положение пленки относительно ее размера в пикселях.

Другим способом сказать это является то, что внутреннее преобразование камеры инвариантно к равномерному масштабированию геометрии камеры. Представляя размеры в пикселях, мы естественным образом фиксируем эту неизменность.

Вы можете использовать подобные треугольники для преобразования пиксельных единиц в мировые единицы (например, мм), если вы знаете хотя бы один размер камеры в мировых единицах.Например, если вы знаете, что пленка камеры (или цифровой датчик) имеет ширину \(W\) в миллимитрах, а ширина изображения в пикселях равна \(w\), вы можете преобразовать фокусное расстояние \(f_x\) в мировые единицы с использованием:

Другие параметры \(f_y\), \(x_0\) и \(y_0\) можно преобразовать в их эквиваленты в мировых единицах измерения \(F_y\), \(X_0\) и \(Y_0\) используя аналогичные уравнения:

Как мы уже говорили ранее, значение имеет только расположение пинхола и пленки, поэтому физическая коробка, окружающая камеру, не имеет значения. По этой причине во многих дискуссиях о геометрии камеры используется более простое визуальное представление: усеченный конус камеры.

Область обзора камеры имеет форму пирамиды, которую иногда называют "конусом видимости". Давайте добавим в нашу сцену несколько 3D-сфер и покажем, как они попадают в конус видимости, и создадим изображение.

Поскольку "коробка" камеры не имеет значения, удалим ее. Также обратите внимание, что изображение в фильме изображает зеркальную версию реальности. Чтобы исправить это, мы будем использовать «виртуальное изображение» вместо самого фильма. Виртуальное изображение обладает теми же свойствами, что и изображение на пленке, но в отличие от истинного изображения виртуальное изображение появляется перед камерой, а проецируемое изображение не переворачивается.

Обратите внимание, что положение и размер плоскости виртуального изображения произвольны — мы могли бы удвоить ее размер, если бы также удвоили ее расстояние от отверстия.

После удаления истинного изображения у нас остается представление "усеченной пирамиды видимости" нашей камеры-обскуры.

< /p>

Отверстие заменено кончиком конуса видимости, а пленка теперь представлена плоскостью виртуального изображения. Позже мы будем использовать это представление в нашей демонстрации.

В предыдущих разделах мы интерпретировали наши входящие 3-векторы как координаты 3D-изображения, которые преобразуются в однородные координаты 2D-изображения. В качестве альтернативы мы можем интерпретировать эти 3-векторы как двумерные однородные координаты, которые преобразуются в новый набор двумерных точек. Это дает нам новый взгляд на внутреннюю матрицу: последовательность двумерных аффинных преобразований.

Мы можем разложить внутреннюю матрицу на последовательность преобразований сдвига, масштабирования и перемещения, соответствующих наклону оси, фокусному расстоянию и смещению главной точки соответственно:

Эквивалентная декомпозиция помещает сдвиг после масштабирования:

Эта интерпретация четко разделяет внешние и внутренние параметры на сферы 3D и 2D соответственно. Также подчеркивается, что внутренняя трансформация камеры происходит постпроецированием. Одним из примечательных результатов этого является то, что внутренние параметры не могут влиять на видимость — закрытые объекты не могут быть обнаружены с помощью простых 2D-преобразований в пространстве изображения.

Приведенная ниже демонстрация иллюстрирует обе интерпретации внутренней матрицы. Слева интерпретация «камера-геометрия». Обратите внимание, как отверстие перемещается относительно плоскости изображения при настройке \(x_0\) и \(y_0\).

Справа интерпретация "2D-преобразование". Обратите внимание, как изменение результатов фокусного расстояния приводит к масштабированию проецируемого изображения, а изменение главной точки приводит к чистому перемещению.

Слева: сцена с камерой и громкостью просмотра. Плоскость виртуального изображения показана желтым цветом. Справа: изображение с камеры.

Читайте также: