ES2273457T3 - Sistema de escenario de estudio con clave croma. - Google Patents
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Abstract
Se describen un sistema de situación de un objeto y de indicación a un actor para permitir a un actor encontrar fácilmente su camino alrededor del escenario, y para enfocar su mirada en los objetos virtuales que aparecen o desaparecen del estudio. El sistema indicador da al actor las temporizaciones para varios eventos que tienen lugar en el estudio. Las marcas especiales son completamente invisibles a la cámara y al espectador de casa porque o se proyectan en un color de inserción de imagen, o sólo están activos durante los blancos virtuales de la cámara como el intervalo de blanco vertical o el intervalo de blanco horizontal en un sistema NTSC, PAL, SECAM u otro formato de señal de vídeo.
Description
Sistema de escenario de estudio con clave
croma.
La presente invención pertenece de manera
general a la preparación de un escenario de estudio que hace más
tangible los estudios con clave croma y escenarios virtuales,
haciendo por lo tanto más fácil que el actor encuentre su lugar
dentro del medio ambiente constituido por la pantalla de color
azul.
El sistema de clave croma y tecnología de
escenario virtual posibilita a los actores de un estudio aparecer
como si se encontraran en un medio ambiente más complejo. Utilizando
esta tecnología, se pueden crear y combinar entre sí escenas
formadas por una serie de fuentes de procedencia distintas, tales
como un vídeo real y gráficos de ordenador.
En muchos programas de televisión (TV) que son
emitidos desde estudios de televisión, se combinan los vídeos
reales con fondos preparados de antemano. Esta tecnología es la que
se llama "clave croma". Los fondos utilizados en esta
tecnología pueden ser fotografías fijas, cintas de vídeo, gráficos
generados por ordenador, o cualquier otra imagen.
El actor (el locutor de noticias, hombre del
tiempo, etc.) está de pie delante de una pantalla de color azul en
el estudio. La cámara de televisión toma tanto el actor (vídeo real)
como la pantalla de color azul. La imagen resultante es transferida
a continuación a un sistema de clave croma para su proceso. Al mismo
tiempo, una imagen de fondo procedente de una fuente distinta (tal
como otra cámara, vídeo pregrabado o gráficos de ordenador) es
transferida a la clave croma.
Ambas imágenes, la real y la imagen de fondo, se
combinan en el sistema de clave croma y se emiten como imagen única
que muestra el vídeo real sobre el motivo de fondo. Por ejemplo, el
resultado final puede ser que el hombre del tiempo se encuentre de
pie delante de un mapa del tiempo que no puede ser apreciado en
absoluto en el estudio real.
El sistema de clave croma puede diferenciar
entre un vídeo real y el fondo de color azul, de acuerdo con los
pixels. Siempre que un píxel procediendo del vídeo real es
identificado, se transfiere a la imagen combinada que se emite.
Siempre que un píxel procedente de la pantalla de color azul es
identificado, se coloca en la imagen emitida el píxel apropiado
procedente del fondo. De esta manera, se crea una nueva imagen y se
emite, utilizando el fondo que se ha escogido.
En un ambiente de pantalla de color azul, la
imagen de un actor queda situada en un espacio virtual que no es
visible durante la filmación de una escena. El actor debe imaginar,
por lo tanto, el escenario y practicar muchas horas a efectos de
dirigirse en la dirección apropiada por evitar su marcha hacia
paredes virtuales, personas u otros objetos que forman parte del
escenario.
En la tecnología anteriormente indicada, el
actor se encuentra en un espacio virtual que, en realidad, no ve
durante la filmación de la escena. Por lo tanto, el actor debe
imaginar el escenario y practicar muchas horas para dirigirse en la
dirección apropiada o evitar la marcha hacia paredes virtuales como
personas u otros objetos que forman parte del escenario.
Existen dos formas actualmente utilizadas para
ayudar al actor a encontrar su camino dentro del escenario. Dado
que ninguna de las soluciones es perfecta, las dos se combinan
habitualmente entre sí:
- 1.
- Marcar las situaciones de objetos y del propio actor sobre el suelo con cinta de enmascarado. Esta solución es problemática en escenas que están formadas por una serie de escenarios y para escenas en las que el objeto integrado se encuentra en movimiento.
- 2.
- Un monitor que muestra la imagen integrada para el actor. Esta solución provoca que el actor enfoque su visión en lugares que no forman parte necesariamente de la escena. Por ejemplo, el hombre del tiempo puede necesitar dirigirse hacia el mapa de la pared situada por detrás de él, pero a efectos de ver si la realimentación en el monitor buscando la localización de su dedo, se ve requerido a mirar al frente. Existe también una serie de técnicas que posibilitan que el actor pueda encontrar su lugar de manera que pueda reaccionar en tiempo ante diferentes eventos:
- 1.
- Un haz de luz que está sincronizado con las cámaras.
- 2.
- Sonidos para dar significado a los eventos.
La publicación Hughes D: "Virtual Studio
Techology. The 1996 Eeurovision Song Contest" EBU Technical
Review, BE, European Broadcasting Union, Brussels No. 268, páginas
7-13 XP000598994 ISSN: 0251-0936,
aparecida en 1 de Junio de 1996 describe la forma en la que el
concurso de canción de Eurovisión incluyó una hora de programa en
1996 realizado en un "estudio virtual". En el artículo de la
referencia, el autor indica muchos aspectos que se debían tomar en
consideración para llegar a la transmisión del programa y durante el
mismo.
La solicitud de Patente USA nº 2.920.134
publicada en 5 de Enero de 1960 da a conocer un aparato para la
realización de películas de cine que tiene medios para proyectar
información e instrucciones en un escenario que está siendo
televisado o fotografiado por una cámara electrónica. La cámara
electrónica puede funcionar de manera repetitiva en un determinado
ciclo y es ciega durante una parte de cada ciclo. El aparato
comprende un escenario con una escena en el campo de la cámara,
incluyendo la escena un área limitada iluminada para un signo de
preparación y medios que iluminan el campo con perfiles de
iluminación conformados para transferir informaciones específicas a
los actores del escenario, estando situada el área para la
información de los actores en el escenario, por delante de la
posición ocupada por el actor en el momento de que la información
tiene que ser transferida o trasladada. También existen medios de
iluminación instantánea para iluminar el área limitada y aparatos
de control para extinguir los medios de iluminación. El aparato de
control comprende un sincronizador que hace funcionar los medios de
iluminación instantánea, en relación temporizada con los periodos
ciegos de la cámara para extinguir los medios de iluminación antes
de la terminación de cada periodo ciego.
La publicación de Willim B. Bolewski N: "Das
virtuelle Studio", Fermseh- und kinotechnik, Vol 49. Nº
1-2/1995 páginas 31-34 describe
desarrollos en técnicas avanzadas de estudio virtual en los años
1992 a 1994.
Por las razones indicadas anteriormente y por
otras razones indicadas a continuación que quedarán evidentes para
los técnicos en la materia al leer y comprender la presente
descripción, existe la necesidad en esta técnica de una forma de
integrar un primer plano y el fondo utilizando clave croma y una
sombra, evitando simultáneamente los problemas de iluminación y de
calidad que aparecen en los procesos de integración actuales. Se
requiere un sistema para localizar una imagen de primer plano en un
espacio virtual a efectos de facilitar el ensamblado de vídeos
compuestos. Finalmente, existe la necesidad de un sistema de prepare
al actor durante la filmación de una pantalla de color azul.
Los problemas antes mencionados con la clave
croma y otros problemas son enfocados por la presente invención y
serán comprendidos por la lectura y estudio de la siguiente
descripción. La invención se define, de manera más específica, en
las reivindicaciones adjuntas.
Se describe un sistema en el que los objetos
principales de un escenario pueden ser proyectados sobre el piso o
sobre las paredes del estudio, en tiempo real. Esto posibilita a los
actores encontrar fácilmente el camino en el escenario y dirigirse
a los objetos virtuales que aparecen o desaparecen del estudio. Las
imágenes proyectadas son proyectadas en un llamado sistema de color
croma.
Se describe un sistema adicional que utiliza
cámaras múltiples para identificar la localización de un objeto en
una imagen virtual de tres dimensiones. La localización del objeto
se utiliza para determinar cuales de las imágenes virtuales están
situadas por delante del objeto y cuales de las imágenes están
situadas por detrás del objeto.
La presente invención da a conocer, también, un
método y un aparato en el que los objetos principales del escenario
y marcas especiales serán proyectados sobre el piso o sobre las
paredes del estudio en tiempo real. Esto posibilitará al actor el
encontrar fácilmente el camino en el escenario y enfocar la mirada a
los objetos virtuales que aparecen o desaparecen del estudio. La
presente invención proporciona al actor las sincronizaciones para
los diferentes eventos que tienen lugar en el estudio. Las marcas
especiales son completamente invisibles para la cámara y para los
observadores desde sus casas porque son solamente activas durante
las supresión del haz, intervalos de la señal de cámara de vídeo
tales como supresión del haz vertical o intervalo de supresión del
haz horizontal en un formato de señal de vídeo NTSC, PAL, SECAM u
otro.
La figura 1 muestra un ordenador y una imagen
virtual de fondo;
la figura 2 muestra un diagrama de bloques del
sistema y proceso de flujo para localizar un objeto del primer
plano;
la figura 3 es un estudio de vídeo que incorpora
el sistema de la figura 2;
la figura 4 muestra un diagrama de bloques y de
flujo de proceso de un sistema de preparación; y
la figura 5 muestra la utilización del sistema
de preparación de la figura 4 en un medio de estudio de pantalla
azul.
En la siguiente descripción detallada de las
realizaciones preferentes, se hará referencia a los dibujos adjuntos
que forman parte de la misma, y en la que se muestran a título
ilustrativo realizaciones preferentes específicas en las que se
pueden practicar las invenciones. Estas realizaciones se describen
en detalle suficiente para posibilitar a los técnicos en la materia
practicar la invención, y se tiene que comprender que otras
realizaciones podrán ser utilizadas y que pueden introducir cambios
mecánicos y eléctricos lógicos sin salir del espíritu y alcance de
las presentes invenciones. La siguiente descripción detallada, por
lo tanto, no deberá ser interpretada de forma limitativa, siendo el
alcance de las presentes invenciones definido solamente por las
reivindicaciones adjuntas.
El término "primer plano" utilizado en esta
descripción se refiere a objetos que son filmados por delante de
una pantalla de color azul y que se combinan con otra imagen de
vídeo. Si bien los objetos son filmados en el primer plano con
respecto la pantalla de color azul, los objetos del fondo pueden ser
finalmente una imagen de fondo en un vídeo ya terminado.
Tal como se ha explicado anteriormente, la clave
croma requiere un objeto de primer plano, tal como el actor,
filmado delante de una pantalla azul en el estudio. Se utiliza una
cámara de vídeo para filmar tanto el objeto de primer plano como la
pantalla azul. La imagen resultante es transferida a continuación a
un sistema de clave croma para su proceso. El fondo de color azul
es substituido, píxel a píxel, por la imagen de fondo procedente de
una fuente distinta. Una de dichas fuentes puede ser un ordenador
que genera gráficos de fondo, de este modo, proporcionando un fondo
virtual tridimensional que es el que substituye a la pantalla azul.
La imagen de fondo virtual es generada de acuerdo con la posición de
la cámara y su campo de visión. Por lo tanto, para cada imagen del
vídeo una imagen de fondo actual se calcula de acuerdo con los datos
de posición de la cámara.
En un escenario virtual los términos
"fondo" y "primer plano" pueden ser confusos, puesto que
el "fondo" (típicamente en gráficos de ordenador) puede
parecer por delante del "primer plano" en algunos casos. Por
ejemplo, un vídeo de tres capas puede ser creado en el que la
primera capa (capa -1-) consiste en un fondo de gráfico de
ordenador, una segunda capa (capa -2-) consiste en un objeto de
primer plano o un vídeo que oculta partes de la primera capa, y una
tercera capa (capa -3-) que consiste en gráficos de ordenador
adicionales, ocultando partes tanto de la capa (1) como de la capa
(2). Para conseguir este efecto en tiempo real y de manera
completamente automática, se debe conocer la situación del objeto
del primer plano en el espacio virtual.
A continuación se describen un método y sistema
que proporcionan la localización, o profundidad, de un objeto de
primer plano en el mundo virtual 3-D. Haciendo
referencia a las figuras 6 y 7, el sistema comprende tres cámaras
(120) dispuestas en un triángulo que apunta al centro del escenario
para captar el contorno del objeto de primer plano (102) desde tres
direcciones distintas. Un ordenador que funciona de acuerdo con un
programa calcula la imagen volumétrica del objeto de primer plano y
su localización en el espacio virtual. Una vez que se conoce la
localización del objeto de primer plano en el escenario, las
múltiples capas de un vídeo pueden ser ensambladas en posiciones
apropiadas.
Una imagen de fondo tridimensional puede ser
creada de acuerdo con la posición de la cámara principal (100) y su
campo de visión, ver figura 4. Es decir, se crea un medio ambiente
virtual o escenario 3-D utilizando un ordenador,
tal como se ha explicado anteriormente. Para cada imagen del vídeo,
la imagen actual de fondo es calculada de acuerdo con la imagen de
posición de la cámara principal.
Cada una de las tres cámaras (120) ven el objeto
(102) del primer plano como una imagen de dos dimensiones. Después
de filtrar el fondo con pantalla de color azul utilizando un sistema
de clave croma, la imagen de contorno del objeto de primer plano
permanece. Esta forma representa el volumen físico desde el punto de
vista de la cámara con respecto a la superficie del escenario. A
continuación, utilizando las entradas de las tres cámaras del
triángulo, se puede obtener la localización aproximada del objeto
dentro del fondo virtual utilizando la sección de los volúmenes
solapados. La sección transversal de los volúmenes solapados
representa la imagen volumétrica del objeto. Obteniendo la forma
volumétrica tridimensional el objeto, se puede obtener la
localización de profundidad del objeto en el escenario. La
localización de profundidad permite asignar un valor de profundidad
(valor Z) a cada píxel de la imagen del objeto. Una vez que la
localización de la profundidad del objeto de primer plano en el
escenario es conocida, se puede calcular qué objeto virtual
aparecerá por detrás del talento y qué objetos aparecerán por
delante.
El sistema de vídeo descrito se puede combinar
con un sistema para la preparación de los actores en un ambiente de
pantalla azul.
Los sistemas de vídeo que se han descrito
anteriormente se pueden combinar con un método y aparato para
proyectar los objetos principales del escenario virtual en un
ambiente de clave croma para ayudar a los actores con indicaciones
de audio o visuales.
Se proyectan o representan en pantalla marcas
especiales sobre el piso (103) o las paredes del estudio (104) en
tiempo real. Esto posibilita al actor (102) encontrar fácilmente su
camino en el escenario virtual, y enfocar la mirada sobre los
objetos virtuales que aparecen o desaparecen del estudio. Las marcas
también dan al actor las sincronizaciones para los diferentes
eventos que tienen lugar en el estudio.
Las marcas son invisibles para el telespectador
doméstico porque son proyectadas en un color de clave croma.
Alternativamente, las marcas especiales son completamente invisibles
tanto para la primera cámara como para los telespectadores
domésticos porque son solamente activas durante los intervalos de
extinción de las señales de cámara de vídeo tales como los
intervalos de extinción vertical o de extinción horizontal en un
formato NTSC, PAL, SECAM u otro formato de señal de vídeo. Los
técnicos en la materia observarán fácilmente que los intervalos de
extinción horizontal y de extinción vertical de una señal de
televisión corresponden al período de retrazado para el vídeo o CRT
de televisión en el que el haz de electrones es reposicionado para
empezar el trazado de una nueva línea o de un nuevo campo,
respectivamente. Los intervalos de extinción se conocen también
como tiempo de retrazado.
\global\parskip0.920000\baselineskip
El método consiste en una primera creación de un
escenario virtual en un ordenador. La guía de preparación para una
clave croma es utilizada para crear un escenario virtual en un
ordenador utilizando un esquema del escenario y de los objetos
importantes del mismo. Los lugares en los que se debe encontrar el
actor en los diferentes momentos están indicados en el modelo de
ordenador.
En su utilización, los lugares en los que se
debe colocar el actor en los diferentes momentos son proyectados
sobre la pared o sobre el suelo por utilización de una pequeña
flecha u otro indicador que muestra las acciones que deben tener
lugar. Otro signo que indica el lugar al que el actor debe enfocar
la mirada (en un futuro, este signo mostrará también la siguiente
línea de texto para el actor). Todos los signos pueden aparecer con
el tiempo en el que tiene que tener lugar la siguiente acción o
evento.
Todos los signos anteriormente mencionados
tendrán lugar con respecto a la base de datos del escenario que se
ha almacenado en el ordenador y que está sincronizada con el equipo
de clave croma y la señal de sincronización maestra del estudio de
vídeo. Las transformaciones para las coordenadas del proyector móvil
que proyecta estos datos sobre las paredes del estudio y el suelo se
hacen a efectos de fijar las distorsiones que tienen lugar en la
imagen como resultado de ponerla sobre objetos reales del
estudio.
La realimentación hacia el actor puede ser
representada en el estudio con ayuda del dispositivo de preparación
(122) que puede ser un proyector de luz, un conjunto de proyector y
vídeo o un láser controlado por el ordenador. Además, será posible
ocultar esta imagen al telespectador por el hecho de que la toma
tendrá lugar en sincronización completa con el código de tiempo de
las cámaras o por utilización de colores de clave croma.
| Cálculos de tiempo (PAL) | |
| Extinción de líneas | 4,7 + 11,5 [\museg] |
| Período de líneas | 63,5 |
| Extinción de campo | 25 líneas + 1 línea de extinción 1,6 [mseg] |
| Número de campos por segundo | 25 |
La Tabla 1 muestra algunas de las limitaciones
de temporización para una señal de vídeo PAL en la que las
preparaciones de vídeo son proyectadas dentro de los intervalos de
extinción. Un láser de alta resolución puede trazar aproximadamente
100 puntos en un cuadro, lo cual es suficiente para pequeñas
animaciones en diferentes lugares del escenario o dibujos estáticos
mucho más grandes.
La figura 4 muestra el diagrama de bloques del
sistema. Se utiliza un dispositivo Genlock para sincronizar los
componentes a una temporización por señal de vídeo común. Todas las
cámaras del estudio están sincronizadas al Genlock, así como al
proyector de luz o láser. El ordenador genera las indicaciones que
el proyector mostrará o proyectará en forma de flash durante el
intervalo de extinción. Las fuentes de vídeo de primer plano y de
fondo se combinan por el dispositivo de clave croma para producir el
vídeo compuesto. El vídeo resultante no mostrará la preparación
procedente del proyector, puesto que la preparación solamente
aparecerá durante los intervalos de extinción. La latencia del ojo
humano permite que los actores en el escenario vean las indicaciones
en forma de flash, pero el equipo de vídeo no contiene esta latencia
de manera que las indicaciones no serán recogidas.
La figura 5 muestra un escenario de clave croma
con pantalla azul típico, utilizado para la información sobre el
tiempo en la televisión. El actor (120) está de pie delante de la
pantalla azul (104) y el dispositivo de preparación (122) proyecta
imágenes de preparación sobre el suelo (103) y sobre la pantalla
azul para indicar al actor dónde tiene que colocarse y hacia dónde
tiene que mirar. La cámara principal de vídeo (100) recoge la
imagen (124), pero la imagen no contiene las indicaciones. Una
segunda imagen de vídeo de fondo de un mapa (128) es captada por
otra cámara de video (130) para producir una imagen de fondo (126)
que se combina con la imagen de primer plano (124) para producir la
imagen de vídeo compuesta (132) carente de cualquier imagen de
preparación.
Se han descrito un sistema y método para la
localización de un objeto en un ambiente virtual tridimensional. El
sistema utiliza tres cámaras de vídeo para captar una imagen de
vídeo de un objeto por delante de una pantalla de color azul. Las
imágenes son procesadas por un sistema de clave croma para aislar la
imagen objeto. Las tres imágenes y la localización de las cámaras
se utilizan para identificar dónde la imagen procedente de la cámara
principal es relativa con los objetos virtuales.
El sistema de vídeo se puede combinar con
técnicas de indicación o ayuda al actor para proporcionar un medio
ambiente de filmado completo. Se proyectan marcas especiales o se
representan en el piso o en las paredes del estudio en tiempo real.
Las marcas especiales son proyectadas en color correspondiente a
clave croma o son solamente activas durante extinciones virtuales de
la cámara tales como el intervalo de extinción vertical o el
intervalo de extinción horizontal en un formato de señal de vídeo
NTSC, PAL, SECAM o de otro tipo.
Claims (4)
1. Sistema para la dirección de una actor (102)
en un medio de clave croma, que comprende:
- un ordenador (109) que tiene un modelo de escenario de estudio de televisión almacenado en el mismo y que tiene directrices para el actor también indicadas en el modelo de ordenador;
- una cámara de video (120) que genera una señal de vídeo;
- un circuito de clave croma conectado a la cámara de vídeo y al ordenador (109);
- un proyector (122) conectado al ordenador y al circuito de clave croma para proyectar imágenes en un color de clave croma, siendo visibles las imágenes proyectadas para el actor, pero estando ocultas para el televidente.
2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el proyector (122) es un láser que genera color de clave croma.
3. Sistema, según la reivindicación 1, en el que
el proyector (122) proyecta imágenes de color de clave croma sobre
el estudio de TV.
4. Método para la preparación de un actor (102)
en un estudio TV que comprende las siguientes etapas:
- programar un ordenador con una descripción de un escenario de estudio; y
- preparar al actor utilizando color de clave croma, de manera que la etapa de preparación comprende además la etapa de proyectar información sobre el escenario del estudio en un color de clave croma.
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