ES2313221T3 - Aparato y metodo para la captura de movimiento mediante el uso de la sincronizacion de obturadores. - Google Patents
Aparato y metodo para la captura de movimiento mediante el uso de la sincronizacion de obturadores. Download PDFInfo
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Abstract
Un método para la captura de movimiento que comprende: la aplicación de pintura fosforescente a áreas específicas de la cara (202 y 302) y/o el cuerpo de un actor o actriz; la iluminación intermitente con una fuente de luz estroboscópica (308, 309 y 501), siendo esta fuente de luz responsable de cargar la pintura fosforescente cuando se encuentra encendida; y la incidencia de luz estroboscópica en los obturadores de una primera pluralidad de cámaras (204, 304, 904 y 905) de forma sincrónica con la luz estroboscópica de la fuente de luz para capturar las imágenes de la pintura fosforescente, denominadas más adelante "fotogramas luminiscentes", en el que los obturadores están abiertos cuando la fuente de luz está apagada y los obturadores están cerrados cuando la fuente de luz está encendida.
Description
Aparato y método para la captura de movimiento
mediante el uso de la sincronización de obturadores.
Esta invención se refiere en general al campo de
la captura de movimiento. En particular, esta invención se refiere
a un aparato y a un método mejorados para la captura de movimiento
mediante el uso de la sincronización de obturadores y/o el uso de
pintura fosforescente.
La "captura de movimiento" se refiere en
general al seguimiento y a la grabación del movimiento de los seres
humanos y los animales. Se utilizan sistemas de captura de
movimiento en una variedad de aplicaciones, entre las que figuran
los videojuegos y las películas generadas por ordenador. Durante
una sesión típica de captura de movimiento, los movimientos de un
"actor o actriz" son capturados y trasladados a un personaje
generado por ordenador.
Como se ilustra en la Figura 1, en un sistema de
captura de movimiento se coloca una pluralidad de "marcadores"
de seguimiento del movimiento (por ejemplo, los marcadores 101 y
102) en diferentes puntos del cuerpo de un actor (100). Estos
puntos son seleccionados de acuerdo con las limitaciones conocidas
del esqueleto humano. Se utilizan diferentes tipos de marcadores de
captura de movimiento para diferentes sistemas de captura de
movimiento. Por ejemplo, en un sistema "magnético" de captura
de movimiento, los marcadores de movimiento colocados en el actor
son bobinas activas que generan las disrupciones medibles x, y, z,
así como los ángulos de guiñada, inclinación y balanceo en un campo
magnético.
En contraposición, en un sistema óptico de
captura de movimiento, como por ejemplo el que se ilustra en la
Figura 1, los marcadores (101 y 102) son esferas pasivas que
comprenden un material retrorreflectante, es decir, un material que
refleja los rayos de luz y los devuelve a la dirección de la cual
proceden, idealmente en un amplio rango de ángulos de incidencia.
Se coloca una pluralidad de cámaras (120, 121 y 122), cada una de
ellas con un anillo de diodos emisores de luz LED (130, 131 y 132)
alrededor de su lente, con el fin de capturar la luz LED que se
refleja de los marcadores retrorreflectantes (101 y 102) y de otros
marcadores colocados en el actor. Idealmente, la luz LED
retrorreflejada es mucho más brillante que cualquier otra fuente de
luz en la sala. Normalmente, las cámaras (120, 121 y 122) aplican
una función de umbral para rechazar la luz que se encuentre por
debajo de un nivel específico de brillo, por lo que idealmente se
aísla la luz reflejada de los marcadores reflectantes de cualquier
otra luz en la sala y las cámaras (120, 121 y 122) sólo capturan la
luz procedente de los marcadores (101 y 102) y de otros marcadores
colocados en el actor.
Se programa una unidad de seguimiento de
movimientos (150) acoplada a las cámaras con la posición relativa
de cada uno de los marcadores (101 y 102) y/o las limitaciones
conocidas del cuerpo del actor. Usando esta información y los
datos visuales proporcionados por las cámaras
(120-122), la unidad de seguimiento de movimientos
(150) genera datos de movimientos artificiales que representan el
movimiento del actor durante la sesión de captura de
movimiento.
Una unidad de procesamiento de gráficos (152)
procesa una representación animada del actor en una pantalla de
ordenador (160) (o en un dispositivo de visualización similar)
utilizando los datos de los movimientos. Por ejemplo, la unidad de
procesamiento de gráficos (152) puede aplicar el movimiento
capturado del actor a diferentes personajes animados y/o incluir
los personajes animados en diferentes escenas generadas por
ordenador. En una implementación, la unidad de seguimiento de
movimientos (150) y la unidad de procesamiento de gráficos (152)
son tarjetas programables acopladas al bus de un ordenador (como por
ejemplo buses del tipo PCI y AGP que se pueden encontrar en muchos
ordenadores personales). Una empresa muy conocida que fabrica
sistemas de captura de movimiento es Motion Analysis Corporation
(véase, por ejemplo, www.motionanalysis.com).
La patente estadounidense US 5304809
(Wickersheim) se refiere a un sistema en el que se utiliza una
cámara de vídeo que se sirve de un conjunto de dispositivos de
carga acoplada (charge coupled devices)para medir una
condición, como por ejemplo la temperatura, mediante la generación
en la cámara de una imagen de una señal luminiscente que contiene
información sobre el tiempo de decadencia de la señal. Por ejemplo,
se puede utilizar para medir una distribución de temperatura
bidimensional en una superficie recubierta con una capa del material
luminiscente. Se utiliza una fuente de luz de excitación por
pulsos y, mediante filtros apropiados para la fuente y la cámara,
se configura la cámara para que sólo detecte la radiación emitida
por el material luminiscente.
En la patente estadounidense US 6151118 se
describe un sistema para medir la forma de un objeto tridimensional
sin necesidad de entrar en contacto con el mismo. El objeto es
irradiado por medio de un foco o de rayos de luz y se detecta su
forma mediante el uso de una "cámara tridimensional".
Se describe un método para la captura de
movimiento que comprende: la aplicación de pintura fosforescente a
áreas específicas de la cara y/o el cuerpo de un actor; la
iluminación intermitente con una fuente de luz estroboscópica,
siendo esta fuente de luz responsable de cargar la pintura
fosforescente cuando se encuentra encendida; la incidencia de luz
estroboscópica en los obturadores de una primera pluralidad de
cámaras de forma sincrónica con la luz estroboscópica de la fuente
de luz para capturar las imágenes de la pintura fosforescente
(fotogramas luminiscentes), en el que los obturadores están abiertos
cuando la fuente de luz está apagada y los obturadores están
cerrados cuando la fuente de luz está encendida.
También se describe un sistema que comprende: un
generador de señales de sincronización que genera una o más señales
de sincronización; una fuente de luz configurada para emitir luz
estroboscópica de forma intermitente como respuesta a la primera de
la señal o señales de sincronización, siendo esta fuente de luz
responsable de cargar la pintura fosforescente aplicada a las áreas
específicas de la cara y/o el cuerpo de un actor durante una sesión
de captura de movimiento; y una pluralidad de cámaras con
obturadores en los que incide luz estroboscópica de manera
sincrónica con la luz estroboscópica de la fuente de luz para
capturar imágenes de la pintura fosforescente (fotogramas
luminiscentes), en el que los obturadores están abiertos cuando la
fuente de luz está apagada y los obturadores están cerrados cuando
la fuente de luz está encendida.
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Se podrá obtener una mejor comprensión de la
presente invención al examinar la siguiente descripción detallada
en conjunción con los dibujos, en los que:
La Figura 1 ilustra un sistema de seguimiento de
movimientos del estado anterior de la técnica para el seguimiento
de los movimientos de un actor utilizando marcadores
retrorreflectantes y cámaras.
La Figura 2 ilustra una modalidad de la
invención que emplea un patrón de curvas para realizar un
seguimiento de las expresiones faciales.
La Figura 3 ilustra una modalidad de la
invención que sincroniza los paneles de luz con los obturadores de
las cámaras.
La Figura 4 es un diagrama de tiempos que
ilustra la sincronización entre los paneles de luz y los
obturadores, de acuerdo con una modalidad de la invención.
La Figura 5 es una representación esquemática de
un conjunto de LED representativo y de los conectores para las
señales de sincronización.
La Figura 6a ilustra un conjunto de curvas
iluminadas representativas pintadas en la cara de un actor durante
un fotograma iluminado.
La Figura 6b ilustra un conjunto de curvas
iluminadas representativas pintadas en la cara de un actor durante
un fotograma "luminiscente".
La Figura 7 es un diagrama de tiempos que
ilustra la sincronización entre los paneles de luz y los obturadores
de las cámaras en una modalidad para la captura de fotogramas
iluminados y de fotogramas luminiscentes.
La Figura 8 es un diagrama de tiempos que
ilustra la sincronización entre los paneles de luz y los obturadores
de las cámaras en otra modalidad para la captura de fotogramas
iluminados y de fotogramas luminiscentes.
La Figura 9 ilustra una modalidad de un sistema
para la captura de fotogramas iluminados y de fotogramas
luminiscentes.
La Figura 10 ilustra un diagrama de tiempos
asociado con el sistema mostrado en la Figura 9.
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A continuación se describirá un aparato y un
método mejorados para la captura de movimiento mediante el uso de
la sincronización de obturadores y/o el uso de pintura
fosforescente. En la siguiente descripción, a efectos de esta
explicación, se exponen numerosos detalles específicos con el fin de
proporcionar una comprensión exhaustiva de la presente invención.
No obstante, resultará evidente para un experto en este campo que es
posible implementar la presente invención omitiendo algunos de
estos detalles específicos. En otros ejemplos, se muestran
estructuras y dispositivos bien conocidos en forma de diagramas de
bloques con el fin de clarificar los principios subyacentes de la
invención.
El beneficiario de la presente solicitud
desarrolló previamente un sistema para llevar a cabo la captura de
movimiento con una codificación por colores y un sistema para llevar
a cabo la captura de movimiento utilizando una serie de curvas
reflectantes que se pintan en la cara de un actor. Estos sistemas
se describen en la solicitud de patente US 2006 055706 que lleva
por título "Aparato y método para la captura de los movimientos
de un actor" (APPARATUS AND METHOD FOR CAPTURING THE MOTION OF
A PERFORMER), publicada el 16 de marzo de 2006.
Como se describe en esta solicitud del
solicitante pendiente de aprobación, al realizar un análisis de las
curvas, en vez de los puntos de datos discretos en la cara de un
actor, el sistema de captura de movimiento es capaz de generar una
cantidad significativamente mayor de datos de superficie que los
sistemas de seguimiento tradicionales basados en marcadores. En la
Figura 2 se ilustra un sistema representativo de captura de
movimiento, el cual se describe en las solicitudes del solicitante
pendientes de aprobación [sic] y en el que se adapta un patrón de
curvas facial predeterminado (201) para que corresponda a la
topología de la cara de cada actor (202). En una modalidad, se
ajusta el patrón de curvas tridimensional (3-D)
basándose en un mapa 3-D de la topología de la cara
del actor, capturado utilizando un sistema de escaneado en
3-D.
Se pintan las curvas definidas por el patrón de
curvas (201) en la cara del actor utilizando pintura o maquillaje
teatral retrorreflectantes y no tóxicos. Como se describe en
detalle más adelante, en una modalidad de la invención se utiliza
pintura fosforescente no tóxica para crear las curvas.
Como se describe en la solicitud del solicitante
pendiente de aprobación, cada curva pintada en la cara del actor
posee un nombre y/o número únicos de identificación (que permite el
procesamiento sistemático de datos) y posiblemente un color que
puede ser identificado fácilmente por el sistema de captura óptico.
En una modalidad, una vez que se aplica el patrón de curvas, el
sistema de procesamiento de captura de movimiento (210), que
comprende uno o más controladores de cámara (205) y un controlador
central de captura de movimiento (206), realiza un seguimiento del
patrón de curvas durante el transcurso de una actuación. En una
modalidad se implementan cada uno de los controladores de cámara
(205) y un controlador central de captura de movimiento (206)
utilizando un sistema informático independiente. Otra posibilidad
es que los controladores de cámara y el controlador de captura de
movimiento se implementen como un software que se ejecuta en un
sistema informático único o como una combinación de hardware y
software.
En una modalidad, se programan cada uno de los
controladores de cámara (205) y/o el controlador de captura de
movimiento (206) con datos (203) que representan el patrón de curvas
(201). El sistema de captura de movimiento (210) utiliza esta
información para rastrear el movimiento de cada curva dentro del
patrón de curvas durante una actuación. Por ejemplo, se analizan
las expresiones faciales del actor suministradas por cada una de
las cámaras (204) (por ejemplo, como imágenes de mapa de bits) y se
identifican las curvas utilizando el patrón de curvas definido.
En una modalidad, se suministran los datos de
las curvas (203) al sistema de captura de movimiento en forma de un
"mapa de conectividad", una representación en archivo de texto
del patrón de curvas (201) que incluye una lista de todas las
curvas del patrón y una lista de todos los sectores de superficie en
el patrón, quedando cada sector definido por sus curvas de
delimitación. Los controladores de cámara (205) y/o el controlador
central de captura de movimiento (206) utilizan este mapa para
identificar las curvas e intersecciones en los datos capturados
ópticamente. Ello permite a su vez la organización de los datos de
los puntos procedentes de las curvas en sectores de superficie y,
en última instancia, en la malla triangulada de una geometría final
en 3-D (207).
En una modalidad de la invención se mejora la
eficacia del sistema de captura de movimiento mediante el uso de
pintura fosforescente y/o el control preciso de la sincronización
entre los obturadores de las cámaras y la iluminación de las curvas
pintadas. Más específicamente, por lo que respecta a la Figura 3,
en una modalidad de la invención se pinta el patrón de curvas
faciales predeterminado (301) en la cara del actor (202) utilizando
pintura fosforescente. Asimismo, se sincronizan de forma precisa
los paneles de luz (308-309) (por ejemplo, el
conjunto de LED) con la apertura y el cierre de los obturadores de
las cámaras de captura de movimiento (304). En una modalidad, se
controla la sincronización entre los paneles de luces
(308-309) y las cámaras (304) mediante las señales
de sincronización 322 y 321, respectivamente. Como se indica en la
Figura 3, en una modalidad se proporcionan señales de
sincronización desde una tarjeta de interconexión de componentes
periféricos (PCI, por sus siglas en inglés, peripheral component
interface) (323) acoplada al bus PCI de un ordenador personal
(320). Un ejemplo de tarjeta PCI es la PCI-6601 que
fabrica National Instruments (Austin, Texas, Estados Unidos de
América). Sin embargo, los principios subyacentes de la invención
no están limitados a ningún mecanismo específico para la generación
de señales de sincronización.
En la Figura 4 se ilustra la sincronización
entre las fuentes de luz y las cámaras empleadas en una modalidad
de la invención. En esta modalidad, las dos señales de
sincronización (321 y 322) son iguales. En una modalidad, las
señales de sincronización discurren por un ciclo que oscila entre 0
y 5 voltios. Como respuesta a las señales de sincronización (321 y
322), los obturadores de las cámaras se abren y cierran
periódicamente y los paneles de luz se apagan y encienden
periódicamente, respectivamente. Por ejemplo, en el flanco de
subida (412) de las señales de sincronización, los obturadores de
las cámaras están cerrados y los paneles de luz están iluminados.
Los obturadores permanecen cerrados y los paneles iluminados durante
un periodo de tiempo (413). Después, en el flanco de bajada de las
señales de sincronización (414), se abren los obturadores y se
apagan los paneles de luz. Se dejan los obturadores y los paneles
de luz en este estado durante otro periodo de tiempo (415). A
continuación se repite este proceso en el flanco de subida (417) de
las señales de sincronización.
Como resultado, durante el primer periodo de
tiempo (413) las cámaras no capturan ninguna imagen y se ilumina la
pintura fosforescente con luz procedente de los paneles de luz
(308-309). Durante el segundo periodo de tiempo
(415) se apaga la luz y las cámaras capturan una imagen de la
pintura fosforescente luminiscente en el actor. Debido a que los
paneles de luz están apagados durante el segundo periodo de tiempo
(415), el contraste entre la pintura fosforescente y el resto de la
sala es sumamente alto (es decir, el resto de la sala se encuentra
totalmente a oscuras), mejorando así la capacidad del sistema de
diferenciar las diferentes curvas pintadas en la cara del actor.
Además, debido a que los paneles de luz se encuentran encendidos la
mitad del tiempo, el actor podrá ver en la sala durante la
actuación. Se puede establecer la frecuencia (416) de las señales
de sincronización a una velocidad tan alta que el actor ni siquiera
se da cuenta de que los paneles se están encendiendo y apagando.
Por ejemplo, a una velocidad de encendido intermitente de 75 Hz o
más, la mayoría de los seres humanos no pueden percibir que una luz
está encendida de forma intermitente, sino que les parece estar
encendida continuamente. En lenguaje psicofísico, cuando los seres
humanos perciben una luz intermitente de alta frecuencia como una
luz que parece estar encendida continuamente, se afirma que se ha
alcanzado un estado de "fusión". En una modalidad, los
paneles de luz poseen un ciclo de 120 Hz; en otra modalidad, los
paneles de luz poseen un ciclo de 140 Hz. Ambas frecuencias se
encuentran muy por encima del umbral de fusión de cualquier ser
humano. No obstante, los principios subyacentes de la invención no
están limitados a ninguna frecuencia específica.
La Figura 6a es un dibujo representativo del
actor durante el primer periodo de tiempo (413) (es decir, cuando
los paneles de luz están iluminados) y la Figura 6b muestra las
curvas reflectantes iluminadas capturadas por las cámaras (304)
durante el segundo periodo de tiempo (415) (es decir, cuando los
paneles de luz están apagados). Durante el primer periodo de
tiempo, la luz procedente de los paneles de luz carga la pintura
fosforescente y, como se ilustra en la Figura 6b, cuando se apagan
los paneles de luz, la única luz capturada por las cámaras es la
que emana de la pintura fosforescente cargada. Por consiguiente, la
pintura fosforescente se recarga continuamente gracias a la luz
estroboscópica de los paneles de luz, reteniendo así su
luminiscencia durante toda la sesión de captura de movimiento.
Además, debido a que retiene su luminiscencia durante un periodo de
tiempo, si un actor se mueve de tal manera que durante unos pocos
fotogramas algunas de las líneas fosforescentes se encuentran en la
sombra y no están iluminadas por los paneles de luz, aun cuando la
pintura fosforescente no se cargue completamente durante esos
fotogramas, la pintura conservará su luminiscencia gracias a los
tiempos de fotogramas previos (es decir, cuando la pintura no se
encontraba en la sombra).
Como se ha mencionado anteriormente, en una
modalidad los paneles de luz (308 y 309) son conjuntos de LED. En
la Figura 5 se ilustra un esquema de un conjunto de LED
representativo (501) y de sus circuitos de conexión asociados. Se
aplican las señales de sincronización al conjunto de LED (501)
mediante el conector J2-1 que aparece a la
izquierda en la Figura 5. En una modalidad, los conectores son
conectores RJ-45. La señal de sincronización se
invierte inicialmente mediante el inversor IC2B, y la señal
invertida se aplica a la base del transistor Q2, haciendo que éste
se active y desactive como respuesta a la señal invertida. Ello
provoca un flujo de corriente a través de la resistencia R3,
haciendo así que el transistor Q1 se active y desactive. Ello, a su
vez, hace que los LED dentro del conjunto de LED (501) se enciendan
y apaguen. En una modalidad, la señal invertida procedente de IC2B
se aplica a tres conjuntos adicionales de LED, tal y como se indica
en la Figura 5. Se suministra una pluralidad de conectores
adicionales (J1-1, J1-2,
J1-3 y J1-4) para paneles
adicionales de luz (es decir, los paneles se pueden unir en una
cadena tipo margarita mediante estos conectores) usando los
inversores IC2C, IC2D, IC2E e IC2F para obtener un efecto búfer. Si
se desea una unión en una cadena tipo margarita sin efecto búfer
(por ejemplo, debido a requisitos de tiempo críticos que se verían
obstaculizados por los retrasos de propagación de IC2), entonces se
puede utilizan el conector J2-2. El regulador de
voltaje IC1 utilizado para el conjunto de LED (mostrado en la parte
superior de la Figura 5) toma una entrada de 12V y produce una
salida regulada de 5V utilizada por IC2. En una modalidad, el
transistor Q1 es un transistor MOSFET. Sin embargo, los principios
subyacentes no están limitados a ningún tipo específico de
circuito.
En una modalidad de la invención, se configuran
las cámaras para que capten imágenes de la cara del actor (por
ejemplo, en la Figura 6a), además de capturar las curvas
fosforescentes (por ejemplo, en la Figura 6b). De esta manera las
imágenes de la cara del actor pueden ser utilizadas por animadores,
por ejemplo, como un mapa de texturas para interpolar entre las
curvas y procesar una representación más precisa del actor.
Los tiempos de señal ilustrados en la Figura 7
representan una modalidad en la que se utiliza un ciclo de trabajo
asimétrico para la señal de sincronización de las cámaras (en
contraste con el ciclo de trabajo del 50% que se muestra en la
Figura 4). En esta modalidad, la señal de sincronización 2 sigue
siendo la misma que la de la Figura 4. El flanco de subida (722)
de la señal de sincronización 2 ilumina los paneles de luz; los
paneles permanecen encendidos durante un primer periodo de tiempo
(723), se apagan como respuesta al flanco de bajada (724) de la
señal de sincronización 2 y permanecen apagados durante un segundo
periodo de tiempo (725).
En contraposición, la señal de sincronización 1,
que se utiliza para controlar los obturadores, posee un ciclo de
trabajo asimétrico. En respuesta al flanco de subida (712) de la
señal de sincronización 1 se cierran los obturadores. Los
obturadores permanecen cerrados durante un primer periodo de tiempo
(713), abriéndose después como respuesta al flanco de bajada (714)
de la señal de sincronización 1. Los obturadores permanecen
abiertos durante un segundo periodo de tiempo (715) y se cierran de
nuevo como respuesta al flanco de subida de la señal de
sincronización 1. Las señales se sincronizan de tal manera que el
flanco de subida de la señal de sincronización 1 siempre coincide
con los flancos de subida y bajada de la señal de sincronización 2.
Como consecuencia, las cámaras capturan un fotograma iluminado
durante el periodo de tiempo 715 (es decir, cuando los obturadores
están abiertos, los paneles de luz están iluminados) y capturan un
"fotograma luminiscente" durante el periodo de tiempo 716 (es
decir, cuando los obturadores están abiertos y los paneles de luz
están apagados).
En una modalidad, el sistema de procesamiento de
datos (310) mostrado en la Figura 3 separa los fotogramas
iluminados de los fotogramas luminiscentes con el fin de generar dos
flujos independientes de datos de imágenes, uno que contiene las
imágenes de la cara del actor y el otro que contiene los datos de
las curvas fosforescentes. A continuación, se pueden utilizar los
fotogramas luminiscentes para generar la malla (307) de la cara del
actor y se pueden utilizar los fotogramas iluminados, por ejemplo,
como referencia para los animadores (por ejemplo, para interpolar
entre las curvas) y/o como un mapa de texturas de la cara del actor.
Las dos secuencias de vídeo independientes pueden ser
sincronizadas y vistas, la una junto a la otra, en un ordenador o en
cualquier otro dispositivo de edición de imágenes.
Debido a las diferencias significativas en la
iluminación general entre los fotogramas iluminados y los fotogramas
luminiscentes, es posible que algunas cámaras se sobrecarguen
durante los fotogramas iluminados si se sube mucho su sensibilidad
a la luz para adaptarse a los fotogramas luminiscentes. Por lo
tanto, en una modalidad de la invención se establece un ciclo entre
los fotogramas iluminados y los fotogramas luminiscentes por lo que
respecta a la sensibilidad de las cámaras. Es decir, se fija la
sensibilidad de las cámaras a un nivel relativamente alto para los
fotogramas luminiscentes, el cual se modifica después a un nivel
relativamente bajo para los fotogramas
iluminados.
iluminados.
Alternativamente, si no se puede cambiar la
sensibilidad de las cámaras (304) de fotograma a fotograma, una
modalidad de la invención modifica el periodo de tiempo en el que
los obturadores están abiertos entre los fotogramas iluminados y
los fotogramas luminiscentes. En la Figura 8 se ilustran los
tiempos de una modalidad de este tipo, en la que se ajusta la señal
de sincronización 1 para garantizar que las cámaras no se
sobrecarguen debido a los fotogramas iluminados. Específicamente,
en esta modalidad, durante el periodo de tiempo en el que la señal
de sincronización 2 hace que los paneles de luz estén iluminados, la
señal de sincronización 1 hace que el obturador se cierre durante
un periodo de tiempo relativamente más largo que cuando la señal de
sincronización 2 no está iluminando los paneles de luz. Por
ejemplo, en la Figura 8 la señal de sincronización 1 es alta
durante el periodo de tiempo 853, cerrando así el obturador, y es
baja durante el periodo de tiempo 855, abriendo de esta forma el
obturador. En contraposición, durante el fotograma luminiscente, la
señal de sincronización 1 es alta durante un periodo de tiempo
relativamente corto (813) y es baja durante un periodo de tiempo
relativamente más largo (815).
En una modalidad, que se ilustra en la Figura 9,
se utilizan cámaras a color y cámaras de escala de grises que se
sincronizan mediante diferentes señales de sincronización.
Específicamente, en esta modalidad se utilizan cámaras a color
(914-915) para capturar los fotogramas iluminados y
cámaras de escala de grises (904-905) para capturar
las curvas fosforescentes pintadas en la cara del actor. Uno de los
beneficios de esta configuración es que las cámaras de escala de
grises normalmente poseen una resolución relativamente más alta y
una sensibilidad a la luz relativamente mayor que las cámaras a
color con resolución de sensores comparable, por lo que pueden
capturar las curvas fosforescentes de manera más precisa. En
contraposición, las cámaras a color son más aptas para capturar el
color y la textura de la cara de un actor. Por otra parte, es
posible ajustar las cámaras de escala de grises a una sensibilidad
relativamente mayor que las cámaras a color.
Como se ilustra en la Figura 10, en una
modalidad se utilizan diferentes señales de sincronización, 1A y 1B,
para controlar respectivamente las cámaras de escala de grises y
las cámaras a color. En la Figura 10, las señales de
sincronización 1A y 1B se encuentran desfasadas en 180 grados. Como
resultado, el flanco de bajada (1014) de la señal de sincronización
1B se produce al mismo tiempo que el flanco de subida (1024) de la
señal de sincronización 1A, abriendo así los obturadores de las
cámaras a color (914 y 915) y cerrando los obturadores de las
cámaras de escala de grises (904 y 905). De manera similar, el
flanco de bajada (1012) de la señal de sincronización 1B se produce
al mismo tiempo que el flanco de bajada (1022) de la señal de
sincronización 1A, cerrando así los obturadores de las cámaras a
color (914 y 915) y abriendo los obturadores de las cámaras de
escala de grises (904 y 905). En la Figura 10 no se ilustra la
señal de sincronización 2 para los paneles de luz, pero en una
modalidad ésta es la misma que en la Figura 4, encendiendo los
paneles de luz cuando se abren los obturadores de las cámaras a
color y apagando los paneles de luz cuando se abren los obturadores
de las cámaras de escala de grises.
Cuando las modalidades de la presente invención
descritas en el presente se implementan en el mundo real, las
señales de sincronización (por ejemplo, 321 y 322 de la Figura 3)
pueden requerir ligeros retrasos entre los flancos respectivos para
acomodar los retrasos en las cámaras y en los conjuntos de LED. Por
ejemplo, en algunas cámaras de vídeo se produce un pequeño retraso
después del flanco de subida (412) de la Figura 4, antes de que el
obturador de la cámara se cierre. Se puede acomodar este retraso
fácilmente al retrasar la señal 322 en relación con la señal 321.
Estos retrasos normalmente tienen una duración aproximada de menos
de un milisegundo. Cuando se inicia el sistema, las señales de
tiempos pueden requerir inicialmente una calibración precisa,
observando si las cámaras de vídeo (304) están capturando fotogramas
totalmente negros y ajustando las señales de tiempos (321 y 322)
antes de iniciar la actuación propiamente dicha.
Aunque las modalidades descritas anteriormente
representan el uso de una serie de curvas pintadas en la cara de un
actor, los principios subyacentes de la invención no están limitados
a esta implementación. Por ejemplo, en vez de curvas, una
modalidad de la invención utiliza marcadores que se han sumergido en
pintura fosforescente para capturar el movimiento del esqueleto del
actor, utilizando las técnicas de sincronización de obturador y
panel de luz descritas anteriormente (ya sea en lugar de o además de
las curvas en la cara del actor, y en lugar de o además de los
marcadores retrorreflectantes). Asimismo, también es posible pintar
curvas en el cuerpo y/o en la ropa del actor, lo que se ajustaría
aún a los principios subyacentes de la invención.
En una modalidad, la pintura fosforescente
aplicada a la cara del actor es Fantasy F/XT Tube Makeup; Producto
#: FFX; Designación de color: GL; fabricado por Mehron Inc., con
domicilio en 100, Red Schoolhouse Rd., Chestnut Ridge, Nueva York,
10977, Estados Unidos de América. Asimismo, en una modalidad se
utilizan cámaras Basler A311f (304) para capturar las imágenes del
actor. Sin embargo, los principios subyacentes de la invención no
están limitados a ningún tipo específico de pintura fosforescente o
de cámara.
Las modalidades de la invención pueden incluir
diferentes pasos, tal y como se ha indicado anteriormente. Los
pasos pueden adoptar la forma de instrucciones ejecutables por
ordenador que hacen que un procesador de uso general o de uso
específico pueda llevar a cabo determinados pasos. Se han omitido
en las figuras diferentes elementos que no están relacionados con
los principios subyacentes de la invención, como por ejemplo la
memoria del ordenador, el disco duro o los dispositivos de entrada,
con el fin de clarificar los aspectos relevantes de la
invención.
Alternativamente, en una modalidad los
diferentes módulos funcionales ilustrados en el presente y los pasos
asociados pueden ser realizados bien por componentes de hardware
específicos que contienen lógica cableada para llevar a cabo estos
pasos, como por ejemplo un circuito integrado para aplicaciones
específicas (ASIC, por sus siglas en inglés,
application-specific integrated circuit), o
bien por cualquier combinación de componentes programados de
ordenador y componentes de hardware personalizados.
También se pueden suministrar elementos de la
presente invención como un soporte legible por ordenador para el
almacenamiento de instrucciones ejecutables por ordenador. El
soporte legible por ordenador puede incluir (sin estar limitado a
ellos) memoria flash, discos ópticos, CD-ROM,
DVD-ROM, RAM, EPROM, EEPROM, tarjetas magnéticas u
ópticas, medios de propagación u otros tipos de soportes legibles
por ordenador apropiados para el almacenamiento de instrucciones
electrónicas. Por ejemplo, se puede descargar la presente invención
como un programa informático que puede transferirse desde un
ordenador remoto (por ejemplo, un servidor) a un ordenador
solicitante (por ejemplo, un cliente) por medio de señales de datos
incorporadas a una onda portadora o a otro medio de propagación a
través de un enlace de comunicación (por ejemplo, una conexión por
módem o de red).
En la descripción anterior se han expuesto y
explicado numerosos detalles específicos con el fin de proporcionar
una comprensión exhaustiva del sistema y del método presentes. Con
todo, resultará aparente para un experto en este campo que es
posible poner en práctica este sistema y método omitiendo algunos de
estos detalles específicos. Por consiguiente, el ámbito de la
presente invención deberá juzgarse basándose en las reivindicaciones
que se presentan a continuación.
Claims (46)
1. Un método para la captura de movimiento que
comprende:
la aplicación de pintura fosforescente a áreas
específicas de la cara (202 y 302) y/o el cuerpo de un actor o
actriz;
la iluminación intermitente con una fuente de
luz estroboscópica (308, 309 y 501), siendo esta fuente de luz
responsable de cargar la pintura fosforescente cuando se encuentra
encendida; y
la incidencia de luz estroboscópica en los
obturadores de una primera pluralidad de cámaras (204, 304, 904 y
905) de forma sincrónica con la luz estroboscópica de la fuente de
luz para capturar las imágenes de la pintura fosforescente,
denominadas más adelante "fotogramas luminiscentes", en el que
los obturadores están abiertos cuando la fuente de luz está apagada
y los obturadores están cerrados cuando la fuente de luz está
encendida.
2. El método que se describe en la
reivindicación 1, que además comprende:
el seguimiento del movimiento de la pintura
fosforescente a lo largo de tiempo; y
la generación de los datos de movimiento que
representan el movimiento de la cara y/o del cuerpo del actor
sirviéndose del movimiento de la pintura fosforescente que se está
sometiendo a seguimiento.
3. El método que se describe en la
reivindicación 1, en el que la pintura fosforescente se aplica como
una serie (201 y 301) de curvas en la cara (202 y 302) y/o el
cuerpo del actor.
4. El método que se describe en la
reivindicación 1, en el que la pintura fosforescente se aplica como
una serie de marcadores en áreas específicas del cuerpo del
actor.
5. El método que se describe en la
reivindicación 1, que además comprende:
la incidencia de luz estroboscópica en los
obturadores de una segunda pluralidad de cámaras (914 y 915) de
forma sincrónica con la luz estroboscópica de la fuente de luz (308,
309 y 501) para capturar imágenes del actor, denominadas más
adelante "fotogramas iluminados", en el que los obturadores de
la segunda pluralidad de cámaras están abiertos cuando la fuente de
luz está encendida y los obturadores de la segunda pluralidad de
cámaras están cerrados cuando la fuente de luz está apagada.
6. El método que se describe en la
reivindicación 5, en el que la primera pluralidad de cámaras (904 y
905) se compone de cámaras de escala de grises y la segunda
pluralidad de cámaras (914 y 915) se compone de cámaras a
color.
7. El método que se describe en la
reivindicación 1, en el que la fuente de luz comprende un conjunto
de diodos emisores de luz (LED).
8. El método que se describe en la
reivindicación 1, en el que la incidencia de luz estroboscópica en
los obturadores comprende la apertura de los obturadores durante un
primer periodo de tiempo y el cierre de los obturadores durante un
segundo periodo de tiempo, teniendo el segundo periodo de tiempo una
duración diferente a la del primer periodo de tiempo.
9. El método que se describe en la
reivindicación 9, en el que el primer periodo de tiempo es más largo
que el segundo periodo de tiempo.
10. El método que se describe en la
reivindicación 1, en el que señales de sincronización (1, 2, 1A, 2A,
321 y 322) procedentes de un sistema informático (320 y 323)
controlan los obturadores de las cámaras.
11. El método que se describe en la
reivindicación 5, que además comprende:
la separación de los fotogramas iluminados de
los fotogramas luminiscentes para generar dos conjuntos separados
de datos de imágenes.
12. El método que se describe en la
reivindicación 5, en el que las cámaras que capturan los fotogramas
iluminados poseen una sensibilidad diferente a la sensibilidad de
las cámaras que capturan los fotogramas luminiscentes.
13. El método que se describe en la
reivindicación 5, que además comprende:
la apertura de los obturadores durante un primer
periodo de tiempo cuando la fuente de luz está encendida; y
la apertura de los obturadores durante un
segundo periodo de tiempo cuando la fuente de luz está apagada;
en el que el primer y el segundo periodo de
tiempo son de diferente duración.
14. El método que se describe en la
reivindicación 5, en el que se utilizan las cámaras a color (914 y
915) para capturar los fotogramas iluminados y las cámaras de
escala de grises para capturar los fotogramas luminiscentes.
15. El método que se describe en la
reivindicación 14, en el que las cámaras de escala de grises poseen
una sensibilidad relativamente mayor que las cámaras a color.
16. El método que se describe en la
reivindicación 14, en el que se utilizan dos señales de
sincronización diferentes para controlar los obturadores de las
cámaras a color y las cámaras de escala de grises.
17. El método que se describe en la
reivindicación 16, en el que las diferentes señales de
sincronización están desfasadas en 180 grados.
18. El método que se describe en la
reivindicación 1, en el que la incidencia de luz estroboscópica en
los obturadores también comprende:
la apertura de los obturadores durante un
periodo de tiempo, cuando la fuente de luz está encendida, para
capturar imágenes de la cara y/o el cuerpo del actor, denominadas
más adelante "fotogramas iluminados".
19. El método que se describe en la
reivindicación 18, en el que los obturadores, después de haber sido
abiertos para capturar un fotograma iluminado, se cierran y vuelven
a abrirse cuando la fuente de luz está apagada con el fin de
capturar el próximo fotograma luminiscente, y después se cierran y
vuelven a abrir cuando la fuente de luz está encendida para
capturar el próximo fotograma iluminado.
20. El método que se describe en la
reivindicación 18, en el que la incidencia de luz estroboscópica en
los obturadores comprende la apertura de los obturadores durante un
primer periodo de tiempo y el cierre de los obturadores durante un
segundo periodo de tiempo, siendo el primer periodo de tiempo de
duración diferente al segundo periodo de tiempo.
21. El método que se describe en la
reivindicación 18, que además comprende:
la separación de los fotogramas iluminados de
los fotogramas luminiscentes con el fin de generar dos conjuntos
separados de datos de imágenes.
22. El método que se describe en la
reivindicación 18, que además comprende:
la alternación de la sensibilidad de las cámaras
entre la captura de los fotogramas iluminados y la captura de los
fotogramas luminiscentes.
23. El método que se describe en la
reivindicación 20, que además comprende:
la apertura de los obturadores durante un
periodo de tiempo relativamente más corto cuando la fuente de luz
está encendida; y
la apertura de los obturadores durante un
periodo de tiempo relativamente más largo cuando la fuente de luz
está apagada.
24. Un sistema que comprende:
un generador de señal de sincronización (320 y
323) que genera una o más señales de sincronización (1, 2, 1A, 2A,
321 y 322);
una fuente de luz (308, 309 y 501) configurada
para iluminar con luz estroboscópica de forma intermitente como
respuesta a la primera de la señal o las señales de sincronización;
esta fuente de luz carga la pintura fosforescente aplicada en áreas
específicas de la cara (202 y 302) y/o en el cuerpo de un actor
durante una sesión de captura de movimiento; y
una pluralidad de cámaras (204, 304, 904 y 905)
con obturadores en los que incide luz estroboscópica de forma
sincrónica con la fuente de luz estroboscópica para capturar
imágenes de la pintura fosforescente, denominadas más adelante
"fotogramas luminiscentes", en el que los obturadores están
abiertos cuando la fuente de luz está apagada y los obturadores
están cerrados cuando la fuente de luz está encendida.
25. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, que además comprende:
un dispositivo de procesamiento de imágenes que
genera datos de movimiento que representan el movimiento de la cara
y/o el cuerpo del actor sirviéndose del movimiento de la pintura
fosforescente que se está sometiendo a seguimiento.
26. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, en el que se aplica la pintura fosforescente como
una serie (201 y 301) de curvas en la cara y/o el cuerpo del
actor.
27. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, en el que se aplica la pintura fosforescente como
una serie de marcadores en áreas específicas del cuerpo del
actor.
28. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, que además comprende:
una segunda pluralidad de cámaras (914 y 915)
con obturadores en los que se hace incidir luz estroboscópica de
forma sincrónica con la fuente de luz estroboscópica para capturar
imágenes del actor, denominadas más adelante "fotogramas
iluminados", en el que los obturadores de la segunda pluralidad
de cámaras están abiertos cuando la fuente de luz está encendida y
los obturadores de la segunda pluralidad de cámaras están cerrados
cuando la fuente de luz está apagada.
29. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, en el que la primera pluralidad de cámaras (904 y
905) son cámaras de escala de grises y la segunda pluralidad de
cámaras (914 y 915) son cámaras a color.
30. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, en el que la fuente de luz comprende un conjunto
de diodos emisores de luz (LED) (501) que comprende al menos un
LED.
31. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, en el que la incidencia de luz estroboscópica en
los obturadores comprende la apertura de los obturadores durante un
primer periodo de tiempo y el cierre de los obturadores durante un
segundo periodo de tiempo, teniendo el segundo periodo de tiempo una
duración diferente a la del primer periodo de tiempo.
32. El sistema que se describe en la
reivindicación 31, en el que el primer periodo de tiempo es más
largo que el segundo periodo de tiempo.
33. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, en el que señales de sincronización procedentes
de un sistema informático (320 y 323) controlan los obturadores de
las cámaras.
34. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, que además comprende un dispositivo de
procesamiento de imágenes que separa los fotogramas iluminados de
los fotogramas luminiscentes con el fin de generar dos conjuntos
separados de datos de imágenes.
35. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, en el que las cámaras que capturan los fotogramas
iluminados poseen una sensibilidad diferente a la de las cámaras
que capturan los fotogramas luminiscentes
36. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, en el que se controla al menos parte de la
pluralidad de cámaras para abrir los obturadores durante un periodo
de tiempo relativamente más corto cuando la fuente de luz está
encendida y para abrir los obturadores durante un periodo de tiempo
relativamente más largo cuando la fuente de luz está apagada.
37. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, en el que se utilizan las cámaras a color (914 y
915) para capturar los fotogramas iluminados y las cámaras de escala
de grises (904 y 905) para capturar los fotogramas
luminiscentes.
38. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, en el que las cámaras de escala de grises poseen
una sensibilidad relativamente más alta que las cámaras a color.
39. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, en el que se utilizan dos señales de
sincronización diferentes para controlar los obturadores de las
cámaras a color y de las cámaras de escala de grises.
40. El sistema que se describe en la
reivindicación 28, en el que las diferentes señales de
sincronización se encuentran desfasadas en 180 grados.
41. El sistema que se describe en la
reivindicación 24, en el que la incidencia de luz estroboscópica en
los obturadores también comprende:
la apertura de los obturadores durante un
periodo de tiempo cuando la fuente de luz está encendida para
capturar imágenes de la cara y/o el cuerpo del actor, denominadas
más adelante "fotogramas iluminados".
42. El sistema que se describe en la
reivindicación 41, en el que después de haber abierto los
obturadores para capturar un fotograma iluminado, los obturadores
se cierran y después se vuelven a abrir cuando la fuente de luz
está apagada para capturar el siguiente fotograma luminiscente, y
después se cierran y vuelven a abrir cuando la fuente de luz está
encendida para capturar el siguiente fotograma iluminado.
\newpage
43. El sistema que se describe en la
reivindicación 41, en el que la incidencia de luz estroboscópica en
los obturadores comprende la apertura de los obturadores durante un
primer periodo de tiempo y el cierre de los obturadores durante un
segundo periodo de tiempo, no teniendo el primer periodo de tiempo
la misma duración que el segundo periodo de tiempo.
44. El sistema que se describe en la
reivindicación 42, en el que el dispositivo de procesamiento de
imágenes separa los fotogramas iluminados de los fotogramas
luminiscentes para generar dos conjuntos separados de datos de
imágenes.
45. El sistema que se describe en la
reivindicación 41, en el que se alterna la sensibilidad de las
cámaras entre la captura de los fotogramas iluminados y la captura
de los fotogramas luminiscentes.
46. El sistema que se describe en la
reivindicación 43, en el que se abren los obturadores durante un
periodo de tiempo relativamente más corto cuando la fuente de luz
está encendida y en el que se abren los obturadores durante un
periodo de tiempo relativamente más largo cuando la fuente de luz
está apagada.
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