FR2794524A1

FR2794524A1 - Passive digital coding device for three dimensional camera movement using an inertia unit

Info

Publication number: FR2794524A1
Application number: FR9907157A
Authority: FR
Inventors: Jean Christophe Comar; Jean Marc Mouligne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2000-12-08

Abstract

The device has a reader for the camera movements by means of a central inertia unit fixed to the camera The device has a system composed of a differential global positioning or other type of telemetry device whose data checks and confirms the data from the central inertia unit concerning movements of the camera. The camera movement reader has three gyros arranged to measure angular variations on the pan, tilt and roll axes of the camera or the reader is composed of three accelerometers arranged to measure the linear speed variations of the camera in three spatial dimensions. The data is collected and processed in real time by a graphics computer so as to give direct visual viewing.

Description

La présente invention concerne un système Cencodage numérique passif des mouvements & une caméra de cinéma oude télévision par l'intermédiaire d#une centraleà inertie. The present invention relates to a passive digital encoding system of motion and a movie camera or television via a central to inertia.

Les effets spéciaux utilisent de plus en plus le mélange d'éléments de diverses natures nécessitant d'être ajoutésà la prise de vue principale. Ces éléments peuvent êUe issus d'une variation de la même prise de vue, de prises de vue effectuées dans d'autres sites, dans des maquettes,à des échelles différentes, des décors ou éléments virtuels, générés pan un ordinateur ou un artiste sur une palette graphique. Special effects are increasingly using a mixture of elements of various kinds that need to be added to the main shooting. These elements can be derived from a variation of the same shot, from shots taken at other sites, in models, at different scales, sets or virtual elements, generated a computer or an artist on a graphic palette.

Cette technique requiert que tous les paramètres de la prise de vue soient enregistrés de façon numérique, les paramètres de l'optique, point et zoom, les axes de pan, tilt et roll (lacet, tangage et roulis) de la tête. de caméra,, l'élévation de, la grue, son orientation, la positiondit chariot de la grue sur les rails du travelling. This technique requires that all shooting parameters be recorded digitally, the optics, point and zoom settings, pan, tilt and roll (yaw, pitch, and roll) axes of the head. of camera, the elevation of, the crane, its orientation, the position of the crane truck on the rails of the traveling.

Ces données seront exploitées pour gérer les déplacements d`#une caméra virtuelle, ou les déplacements d'une caméra réelle pilotée par un ordinateur,à n'importe quelle échelle pour effectuer des prises de vue- en maquette ou décor suivant ce que requiert le trucage. This data will be used to manage the movements of a virtual camera, or the movement of a real camera controlled by a computer, to any scale to take pictures or decor according to what the specialization requires.

Pour effectuer cet enregistrement, on a recoursà l'heure actt#elle à un système dit Motion Control qui est une sorte de robot qui supporte la caméra,, et dont tous les mouvements sont actionnés par des moteurs électriques contrôlés par l'ordinateur. Les tournages utilisant cet équipement sont longs et coûteux. To make this recording, we use at the time actt # elle to a system called Motion Control which is a kind of robot that supports the camera ,, and all of which the movements are actuated by electric motors controlled by the computer. Filming using this equipment is time consuming and expensive.

Un perfectionnement de. cette technique, pour les tournages ne nécessitant pas de répétition motorisée des mouvements comporte un syst#ème de codage autonome pouvantêtre adapté sur n'importe quelle grue de cinéma propreà porter une tête motorisée. Un boîtier contenant un palpeur gravitationnel et un gyroscope transmetà un ordinateur portable les informations numériques sur les mouvements de la flèche. Les mouvenigents en translation sur le rait sont enregistrés par un codeur ou un télémètre-La flèche de la grue une fois montée est placée dans une orientation précise, par exemple parallèle au rail, et calée horizontale, les positions du chariot et de la tête sont repérées, le système informatique en s'initialisant reconnaîtra-ces positions comme des 'zéros de référence",à partir desquelsil code chaque mouvement effectué par l'opérateur sur la tête ou les machinistes sur la grue. Cette méthode nécessite pour chaque configuration du système de grue- un paramétrage compliquédu logiciel d#exploitation des données, et met en chaîne de trop nombreux paramètres dont les erreurs s'additionrient. A refinement of. this technique, for filming that does not require motorized repetition of movements, includes an autonomous coding system that can be adapted to any clean film crane to wear. a motorized head. A case containing a gravitational probe and a gyroscope transmits a notebook to digital information about the movements of the arrow. The movenigents in translation on the rait are recorded by an encoder or a telemeter-The boom of the crane once mounted is placed in a precise orientation, for example parallel to the rail, and set horizontal, the positions of the carriage and the head are identified, the computer system upon initialization will recognize these positions as "reference zeros", to from which it encodes each movement made by the operator on the head or the machinists on the crane.This method requires for each configuration of the crane system a complicated parameterization of the data mining software, and links too many parameters whose errors add up .

Le dispositif selon l'invention permet d'encoder les mouvements d'une caméra, quelle que soit la manière dont elle est manipulée. Elle peut être sur n'importe quel type de grue ou systèmede machinerie, portée directement par l'opérateur# à l'épaule ouà l'aide d'un dispositif de stabilisation comme un steadycam ou un wescarp . L'organe de lecture des mouvements de la caméra est un appareil utilisé en aéronautique sous le nom de cent-ale à inertie.Il se composede trois gyromètres disposésde façonà mesurer les variations angulaires SUT les axes de lacet, tangage et rouIis# ce qui pour une caméra correspondrait aux axes de pan, tilt et roll, et de trois accéléromètres disposés de façonà mesurer les variations de vitesse linéaire sur les trois dimensions de l'espace. On peut y adjoindre un système d#encodage ou de télécommande des manipulations des bagues de point, diaphragme, zoom ou toute autre donnée nécessitant un enregistrement. The device according to the invention makes it possible to encode the movements of a camera, whatever the manner in which it is manipulated. It can be on any type of crane or machinery system, carried directly by the operator # to the shoulder or to using a stabilization device such as a steadycam or a wescarp . The camera's motion reading device is a device used in aeronautics under the name of cent <a> to inertia. It consists of of three arranged gyrometers to > measure the angular variations on the yaw, pitch and roll axes # which for a camera correspond to the pan, tilt and roll axes, and three accelerometers arranged so as to measure speed variations linear on the three dimensions of space. One can y add an encoding or remote control system to manipulate the stitch rings, diaphragm, zoom or any other data requiring a recording.

Les données numériques de la centraleà inertie et des cepurs adjoints sont transmises par une liaison hertzienneà un ordinateur. Celqi-ci reçoit également les signaux du code temporel SMPTE (du nom du syndicat Society of Motion Picture and Télévision Engineers qui en a fait un standard) issus de l'horloge maîtresse qui synchronise le clap, la caméra, le son.A chaque battement d'horloge, correspondantà vitesse d'enregistrement des images, les données sont intégrées pour obtenir l'attitude angulaire et la position spatiale de la caméra et l'état des éventuels accessoires. The digital data of the central unit to inertia and the associated cepurs are transmitted by a radio link to a computer. It also receives time code signals SMPTE (from the name of the syndicate Society of Motion Picture and Television Engineers who has made it a standard) from the master clock that synchronizes the clap, the camera , the sound. A each clock, corresponding to at the recording speed of the images, the data are integrated to obtain the angular attitude and the spatial position of the camera and the condition of any accessories.

Pour minimiser l'erreur "instrumentale dueà la précession- des gyroscopes età la dérive des accéléromètres, il est nécessaire d7adjoindre un système qui permet de confirmer la position globale de la caméra, et de mettre au point des procédures de manipulation, comme par exemple: l'appareil part d'une place repérée au début de chaque prise. Une version destinéeà la prise de vue en extérieur comporte un système de positionnement global différentiel (DGPS) dont les données recalent précisent et confirment les don-nées de la centraleà inertie. Pour les tournages en intérieur, ou dans- des cas où les GPS sont inopérants# un système télémétrique pourray être adjoint. In order to minimize the "instrumental error due to the precession of gyroscopes and the drift of accelerometers, it is necessary to add a system which makes it possible to confirm the overall position of the camera, and to develop manipulation procedures, for example: the camera starts from a marked spot at the beginning of each shot A version intended for outdoor shooting includes a Differential Global Positioning System (DGPS) whose data recalent specifies and confirms data from the plant to inertia.For indoor shooting, or in cases where GPS is inoperative # one telemetry system could y be deputy.

Les données. ainsi récupérées peuvent être utilisées en temps réet en vue d'une application de visualisation en direct de la synchronisation des éléments virtuels, utilisable pour la télévision ou pour le cinéma. Pour cela il est nécessaire d7adjoindre au système un ordinateur graphique assez puissant pour jouer en temps ré-el les éléments virtuels requis. Les données peuvent aussi être traitées en différé, de manièreà générer une basQ de données des mouvements de la caméra, compatible avec les formats utilisés par les différents logiciels d'images de synthèse, et aussi les systèmes de caméra motion control pour rejouer les mouvements enreg1strés# dans des conditions de prises de vues identiques ou différentes: multi-passes sur le même décor,à des échelles variées, maquettes, etc... The data. thus recovered can be used in real time for a live visualization application of the synchronization of virtual elements, usable for television or for cinema. For this it is necessary to add to the system a graphic computer powerful enough to play in real time the virtual elements required. The data can also be processed offline, so as to generate a basq of camera movement data, compatible with the formats used by the various computer-generated image software, and also the data storage systems. motion control camera to replay motion recorded # in identical or different shooting conditions: multi-passes on the same scenery, various scales, models, etc. ...

Le dispositif selon l'invention est plus particulièrement destinéà l'encodage des mouvements des caméras de cinéma ou de télévisionquel que soit leur mode de manipulation.The device according to the invention is more particularly intended to the encoding movements of movie or television cameras whatever their handling mode.

Claims

CLAIMS 1 - Electronic device encoding the digital movements of a .

1 camera in three dimensions characterizes in this it comprises a device for reading these movements by means of a central to inertia integral with the camera.

2- Device according to claim 1 characterized in that it comprises a registration device consisting of a differential global positioning system or any other telemetric system whose data recalent, specify and confirm the data of the central to inertia about the movements of the camera. 3 - Device according to claim 1 characterized in that the device for reading the movements of the camera is composed of three gyrometers arranged in a manner to > measure the angular variations on the pan, tilt and roll axes (yaw, pitch and roll) of the camera. 4- Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the device for reading the movements of the camera is composed of three accelerometers arranged so as to measure the linear speed variations of the camera. in the three dimensions of the space 5 - Device according to any preceding claim characterized in that the data amisi recovered are processed in real time by a graphics computer in view (fune application of visualization - Live. 6 - Device according to any one of the preceding claims characterized in that the data thus recovered are processed offline in a way to generate a database of camera movements compatible with the formats used by the various computer-generated image software and those intended to manage the motion control systems.