Tracking & Matchmoving #1 – Bodový tracking

6 months ago by in Jak začít s VFX Tagged: , , , , , , , , , , , , , , , ,

Na rozdíl od mnoha jiných úkonů ve  filmovém postprodukčním procesu není trackování ani kreativní, ani atraktivní pro uživatele… a ono vlastně není pro většinu lidí ani kdovíjak zábavné. Jde o mechanický proces, který není nijak náročné pochopit, se kterým však mají mnozí uživatelé problémy. Zároveň je to však jeden ze základových kamenů veškeré trikové produkce, podobně jako tomu je třeba s klíčováním či barevnými korekcemi. Jinými slovy, je to technika, o které by filmový trikař měl vědět, ať už se mu to líbí nebo ne.

A jelikož si na webu Vizuálníefekty.cz kladu za cíl vzdělávat všestranně zaměřené trikové pracovníky, rozhodl jsem se uveřejnit toto téma, které původně vznikalo pro již zaniklý časopis Pixel. V jeho průběhu vás seznámím se všemi trackingovými technikami, od nejzákladnějších postupů až po pokročilé 3D tracky komplexních scén.

Dvě základní otázky jsou: „Co je to tracking?” a „Co je to matchmoving?”. Obrátíte-li se na učené zdroje, zjistíte, že definice video trackingu zní: „Proces lokalizace pohybujícího se objektu (bodu, plochy) v čase za použití kamery.” Pakliže sledujeme jeden bod či plochu (o rozdílu mezi nimi si povíme dále), jedná se o 2D tracking. Pokud sledujeme prostor (3 a více bodů) a vytváříte z něj rekonstrukci původní scény, jedná se o 3D tracking. Matchmovingem je pak nazýván celý proces zasazení počítačem vytvořené grafiky do reálného záběru.

Zkrátka a dobře, jde o postupy, které vám pomohou zasadit digitální objekty do reálného záběru tak, aby tam seděly jako prd*l na hrnec.


Point (bodový) tracking

Nejjednodušším způsobem, jak pochopit tracking, je si ho vyzkoušet. A když už budete začínat, měli byste si vybrat bodový tracking. Jedná se o naprostý prvopočátek trackingu jak z pohledu historického, tak z pohledu začínajícího uživatele – každý by proto měl začít právě zde.

Pakliže chcete v kompozičním programu (např. After Effects) „připevnit” digitální objekt (např. barevný čtverec) k pohybujícímu se objektu v reálném záběru (např. reflektor auta), můžete se ho třeba pokusit stejným způsobem animovat. Okénko po okénku budete posouvat pozici tohoto čtverce, tak, aby se držel víceméně pořád na tom samém místě reálného objektu. Na konci procesu si pustíte výsledek… a zjistíte, že není kdovíjaký (pokud nejste ultratalentovaný klikač). Nepřesnosti v pozicování čtverce vyústí v to, že se při pohybu celý klepe, že nenásleduje reflektor tak přesně, jak by měl a že celkově celá iluze není tak přesvědčivá, jak by měla být. A ke všemu to zabralo zatraceně dlouhou dobu!

Každý pohyb ve skutečném světě je natolik nelineární, obsahuje tolik náhodných jevů a působících sil (a k tomu je často natočen klepající se kamerou), že i kdybyste byli maximálně pečliví a povedlo by se vám vytvořit přesnou a uvěřitelnou kopii trajektorie, určitě by se vám to nepovedlo včas. Animovat po okénku je vždy to nejhorší řešení ze všech a v dnešní hektické době vám ho rozhodně nikdo neschválí; ne dokud jsou jiné alternativy.

Proto vznikl tracking, který celý tento proces do značné míry automatizuje. Stačí na jednom místě záběru definovat jeden výrazný bod na sledovaném objektu (např. černý flek na bílém stole, pihu na tváři…), nechat software záběr analyzovat – a pokud je bod po celou dobu záběru dostatečně viditelný, máte vyhráno. Z analýzy vznikne trajektorie pohybu předmětu, na níž pak už jen připevníte jiný objekt (např. námi vybraný červený čtverec) a ten rázem začne kopírovat pohyb sledovaného bodu. Začne tím pádem působit tak, jako by byl jeho součástí již ve chvíli natáčení.

Řešení samozřejmě není jen tak jednoduché, nelze sledovat jeden bod a očekávat, že si z něj program vezme všechna potřebná data. V takovém případě je software schopen vydedukovat pouze pozici sledovaného předmětu. Proto ve většině trackovaných záběrů zadáváme ještě bod druhý. Analýza záběru vytvoří dvě trajektorie pohybu a v závislosti na jejich vzájemné rotaci se vyhodnotí i rotace objektu. Existuje pak ještě možnost analyzovat vzdálenost mezi oběma trajektoriemi, která software informuje o tom, o kolik se předmět v záběru zvětšuje či zmenšuje (například v případě přibližujícího se auta na obrázku).

Zde je názorně vidět celý proces – na vybraném autě vyberu dva dobře viditelné body. Poté pouze spustím proces analýzy a software už sám od sebe vytvoří dvě trajektorie pohybu obou bodů:

Oblasti využití

Možností využití je nespočet, neboť na vybraný objekt můžete v postprodukci „přilepit”, cokoliv vás napadne. Retušéři například na takové tracky přilepují svoje retuše, například vyčištěné plochy kapoty tam, kde by se třeba nacházelo logo, které se produkcí nelíbí. Trikaři zase mohou tímto způsobem připevnit akční prvky – stopy po kulkách, díry, praskliny, lasery, lens flary, zkrátka cokoliv vás napadne.

Jsou zde nicméně omezení. 2D tracking si neumí sám o sobě poradit s perspektivou a i když se tedy objekty v záběru vůči kameře natočí, „nalepené” objekty budou dále čelit kameře. Tato hodnota se dá samozřejmě ručně animovat, jelikož se však nejedná o 3D objekty, odhalíte natočením 2D vrstvy fakt, že jde jen o plochu.

Kdy je tedy vhodné 2D bodový tracking využít? Samozřejmě ve statických záběrech, v nichž je jasně vidět pohybující se předmět, na němž jsou výrazné trackovací body. Dalším případem je švenkující (horizontálně se otáčející) záběr, u nějž se nemění perspektiva (má tedy statické ohnisko kamery). Dobře fungují i dynamické záběry z ručně držené kamery, v nichž však trackované předměty stále čelí kameře.

Dá se říci, že trackovací nástroje naleznete v jakémkoliv kompozičním programu dneška. Nebudeme si navíc nic nalhávat – většina z mladších uživatelů se s trackováním pravděpodobně poprvé setkala v programu Adobe After Effects (s velkou pravděpodobností u tutoriálů Andrewa Kramera…). To ovšem nemění nic na tom, že jiné produkty nabízejí stejné, věšinou i lepší možnosti; za všechny jmenujme například The Foundry Nuke či Autodesk Combustion. 2D trackovací nástroje jsou pak samozřejmě povinnou součástí specializovaných produktů jako PFTrack, Mocha (který vřele doporučuji) či Silhouette.

Zde je vidět výsledek při trackování pouze jednoho bodu, ze kterého je software schopen vydedukovat pouze poziční data. “Přilepený” čtverec drží správnou pozici na stěrači ale nereflektuje přibližování auta:

Toto je track, při němž software analyzoval dva body – roh stěrače a vrchol okna (viz první video “Proces trackingu). Díky tomu mohl určit to, jakým způsobem se má objekt zvětšovat v závislosti na přibližování automobilu:

V dalším díle si budeme povídat o pokročilejších formách point trackingu – corner pin technikách a stabilizacích.

 

Podobné články

Freelance filmař, trikař a grafik. Cinematic Designer ve Warhorse Studios. Redaktor časopisu Pixel a tvůrce VFXcz.