JP6200204B2 - 照明情報計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明情報計測装置に関するものである。

例えば、テレビジョン番組制作や映画制作などでは、デジタル技術を駆使した映像加工や合成などが頻繁に行われている。特に、高度なＣＧ（Computer Graphics）合成や多重合成を行うＶＦＸ（Visual Effects）制作では、自然な映像を生成するために照明情報が重要である。

従来、背景のＣＧに前景の実写映像を合成するに際して、背景のＣＧの照明量を把握して、前景の実写に対する照明位置及び照明量を決定し、決定した照明位置及び照明量を得るための照明装置（例えば、プロジェクタ）からの光線を割り出して前景の照明量を制御するようにした合成映像生成システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この合成映像生成システムによると、背景の照明量と前景の照明量とを合致させることができるので、背景のＣＧと前景となる被写体の映像との違和感のない合成映像を生成することが可能となる。

一方、実写映像にＣＧを合成するに際しては、多くの場合、見た目の印象でＣＧの照明を調節して感覚的にはめ込むことが行われている。また、最近では、撮影現場に球状のミラーや灰色に塗装された球を持ち込み、これを被写体の位置に設置してデジタルカメラで撮影し、その撮影画像を後のポストプロダクション時の参考にするなどの方法も採られている。

特開２０１０−２６８２８５号公報

しかしながら、見た目の印象やデジタルカメラによる撮影画像を参考にＣＧの照明を調節して、実写映像にＣＧを感覚的にはめ込む手法では、完成度の高い映像を制作するのは困難であり、効率も悪い。特に、最近では、デジタル技術の目覚しい発展により、実写では撮影できない精細なＣＧを制作することが可能になっていることから、このようなＣＧを実写映像に違和感なく、自然な映像として合成するのは、より困難であり、時間もかかることになる。このようなことから、実写映像の正確な照明情報を取得できる装置の開発が望まれている。

本発明は、かかる要望に応えるべくなされたもので、正確な照明情報を簡単に取得できる照明情報計測装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明に係る照明情報計測装置は、
球状体と、該球状体の複数の計測位置において周囲環境における照明光の照度又は色温度の少なくとも一方を含む照明情報を計測する計測部と、を備え、
前記球状体は、半球状の球面ミラーからなり、
前記計測部は、前記球面ミラーを撮像するデジタルカメラをさらに備えるものである。

前記計測部は、複数の前記計測位置にそれぞれ保持され、前記照明情報を計測する複数の光センサを備えるとよい。

前記計測部は、前記デジタルカメラにより撮像される前記球面ミラーの画像情報と複数の前記計測位置における照明情報とを相関させる情報処理制御部をさらに備えてもよい。

前記計測部は、前記球状体から被写体までの距離を計測する測距センサをさらに備えてもよい。

前記計測部は、前記デジタルカメラにより撮像される前記球面ミラーの画像情報と、複数の前記計測位置における照明情報と、前記測距センサにより計測される測距情報とを相関させる情報処理制御部をさらに備えてもよい。

本発明によれば、正確な照明情報を簡単に取得できる照明情報計測装置を提供することができる。

本発明の第１実施の形態に係る照明情報計測装置の要部の概略構成を示す平面図及び一部断面で示す側面図である。 図１のデジタルカメラによる撮影画像の一例を模式的に示す図である。 図１の光センサの構成を示す図である。 図１の照明情報計測装置の回路構成を示すブロック図である。 図１の照明情報計測装置により取得される情報の使用例を説明するための図である。 本発明の第２実施の形態に係る照明情報計測装置の要部の概略構成を一部断面で示す側面図である。 図６の照明情報計測装置の回路構成を示すブロック図である。 図６の照明情報計測装置の使用例を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る照明情報計測装置の要部の概略構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面で示す側面図である。照明情報計測装置１０は、半球状の球面ミラー２０を備える。球面ミラー２０には、極点（頂点）及び複数の経線に沿った位置に、それぞれ照明光の測定位置となる複数のピンホール２１が形成されている。図１（ａ）では、極点と、４５度ごとの８本の経線の各々に沿って１５度の緯度ごとに形成した合計４１個のピンホール２１を有する場合を例示しているが、ピンホール２１の数は任意の複数個とすることができる。球面ミラー２０の内部には、各ピンホール２１に対応して、当該ピンホール２１を経て入射する照明光の照明情報を計測する光センサ３０が配置されている。

球面ミラー２０は、透明な円筒状の支持部材４０の一端部に保持されている。支持部材４０の他端部には、ステー４１を介して球面ミラー２０を撮像するデジタルカメラ５０が保持されている。これにより、球面ミラー２０に写る全天周像が、デジタルカメラ５０によって撮像されて、例えば図２に模式的示すようなピンホール２１に対応する部分２２が欠落した撮影画像２３が得られる。

図３は、光センサ３０の構成を示す図である。光センサ３０は、白色フィルタ３１、レンズ群３２、ビームスプリッタ３３、受光素子３４、分光器３５及び光電処理部３６を備える。光センサ３０は、対応するピンホール２１（図１参照）を経て入射する照明光を、白色フィルタ３１及びレンズ群３２を経てビームスプリッタ３３に入射させる。ビームスプリッタ３３を透過する照明光は受光素子３４で受光され、ビームスプリッタ３３で反射される照明光は分光器３５に入射される。

受光素子３４及び分光器３５の出力は、それぞれ光電変換部３６に入力される。光電変換部３６は、受光素子３４の出力に基づいて照明光の照度を計測し、分光器３５から得られる照明光の波長成分ごとのスペクトル出力に基づいて照明光の色温度を計測する。なお、光センサ３０により計測される照明エリアは、レンズ群３２により調整される。

図４は、本実施の形態に係る照明情報計測装置１０の回路構成を示すブロック図である。照明情報計測装置１０は、情報処理制御部６０を備える。情報処理制御部６０は、各光センサ３０（図４では、３０−１〜３０−ｎとして図示している）及びデジタルカメラ５０の動作を制御して、対応する計測時間における各光センサ３０により計測される照度及び色温度の照明情報と、デジタルカメラ５０からの画像情報とを相関させる。相関された情報は、情報処理制御部６０において、例えば内蔵メモリやＳＤメモリカード等の可搬性の外部メモリに記憶される。あるいは、情報処理制御部６０からネットワークを介して所定のサーバに記憶される。したがって、本実施の形態において、光センサ３０−１〜３０−ｎ、デジタルカメラ５０及び情報処理制御部６０は、計測部を構成している。

本実施の形態に係る照明情報計測装置１０は、例えばテレビジョン番組制作や映画制作などの撮影現場において、被写体位置又はその近傍に設置される。これにより、光センサ３０−１〜３０−ｎの出力に基づいて、実空間での被写体周囲の正確な照明情報を簡単に取得することができる。また、デジタルカメラ５０による図２に示したような撮影画像２３の画像情報に基づいて、照明情報の計測時間と対応する時間における実空間での被写体周囲の環境及び照明光源の位置を把握することができる。なお、図２に示した撮影画像２３では、ピンホール２１に対応する部分２２を誇張して大径に示しているが、実際にはピンホール２１は小径であるので、周囲環境を判別することに支障はなく、照明光源の位置を正確に特定することが可能である。

したがって、ポストプロダクションにおいてＣＧ合成を行う場合、実空間での原点を照明情報計測装置１０の設置位置と仮定すると、照明光源の位置は、図５（ａ）に示すように極座標系ｘｙｚにおいて方位角θ、仰角φの位置Ｐで表すことができる。また、図５（ｂ）に示すように、仮想空間ｘｙｚでの照明光源の位置は、仮想空間ｘｙｚでの原点を実空間での原点に一致させれば、同様に方位角θ、仰角φの位置Ｐで表される。これにより、ＣＧソフトウェア上でオブジェクトに照射される照明条件を、照明情報計測装置１０により取得した照明情報に基づいて実空間と同様に設定することが可能となり、ＶＦＸ映像制作などにおいて、実写映像にＣＧを違和感なく、自然な映像として効率よく短時間で緻密に合成することができる。したがって、生成される映像のクオリティを著しく向上することができるので、ドラマ番組や情報番組、報道番組など、様々な番組において効果的な映像を制作できるようになり、視聴者本位の魅力ある番組作りに大きく貢献することができる。

（第２実施の形態）
図６は、本発明の第２実施の形態に係る照明情報計測装置の要部の概略構成を一部断面で示す側面図である。本実施の形態に係る照明情報計測装置１１は、図１に示した照明情報計測装置１０において、保持部材４０に球面ミラー２０から被写体までの距離を計測する測距センサ７０をさらに備えるものである。測距センサ７０は、光学式や超音波式等の公知の構成のものが使用可能であり、デジタルカメラ５０による球面ミラー２０の撮影に支障とならない位置に設置される。図６は、デジタルカメラ５０を設置したステー４１に測距センサ７０を保持した構成を例示している。

図７は、本実施の形態に係る照明情報計測装置１１の回路構成を示すブロック図である。測距センサ７０は、情報処理制御部６０により計測動作が制御されて、図４と同様に、計測された測距データが、対応する計測時間における光センサ３０−１〜３０−ｎによる照明情報及びデジタルカメラ５０による画像情報と相関される。その他の構成及び動作は、第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。したがって、本実施の形態において、光センサ３０−１〜３０−ｎ、デジタルカメラ５０、測距センサ７０及び情報処理制御部６０は、計測部を構成している。

本実施の形態に係る照明情報計測装置１１は、例えばテレビジョン番組制作や映画制作などの撮影現場において、図８に示すように、被写体８０から離れた位置（例えば、テレビジョンカメラ）に設置される。これにより、光センサ３０から設置位置周囲の実空間での正確な照明情報を簡単に取得でき、デジタルカメラ５０による画像情報から周囲の環境及び照明光源９０の位置を把握することができる。また、測距センサ７０から、照明情報の計測時間及び画像情報の取得時間と対応する時間における計測点（設置位置）から被写体８０まで距離Ｄの測距情報（奥行き情報）を取得することができる。

したがって、ポストプロダクションにおいてＣＧ合成を行う場合、主な照明光源９０の高さＨを別途計測し、変換係数として予めＣＧソフトウェアに入力しておけば、計測点と対象点（被写体８０の位置）とが離れている場合においても、照明情報を計算によって求めることができる。これにより、第１実施の形態の場合と同様の効果が得られる。また、本実施の形態による照明情報計測装置１１は、測距センサ７０を有することから、任意の位置に設置でき、設置の自由度を向上できる利点もある。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、光センサ３０で計測する照明情報は、照度のみ又は色温度のみであってもよい。また、光センサ３０による照明情報とデジタルカメラ５０による画像情報、さらには測距センサ７０による測距情報は、照明情報計測装置側で必ずしも相関させる必要はなく、各情報を取得した時間情報と対応させることで、ＣＧソフトウェア上で相関させるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、光センサ３０に光電処理部３６を設けたが、光センサ３０から光電処理部３６を切り離し、一つの光電処理部３６を、光センサ３０を順次切り替えて共用してもよい。さらに、光センサ３０は、球面ミラー２０から離れて配置して、球面ミラー２０の各ピンホール２１と対応する光センサ３０とを光ファイバを介して結合してもよい。また、このように光ファイバを用いる場合は、光ファイバを順次選択するようにして、一つの光センサ３０を共用してもよい。また、球面ミラー２０は、半球状に限らず、全球状としてもよい。この場合は、両極側から２台のデジタルカメラで球面ミラーを撮影して画像情報を取得すればよい。

さらに、本発明は、上述したテレビジョン番組制作や映画制作などにおけるＣＧ合成に限らず、環境情報収集や建築分野における光学設計等にも活用することができる。これらの場合において、周囲環境の画像情報が不要な場合は、デジタルカメラ５０や測距センサ７０を省略できるとともに、球面ミラー２０に代えてミラー面を有しない球状体を用いることができる。

１０、１１ 照明情報計測装置
２０ 球面ミラー
３０ 光センサ
５０ デジタルカメラ
６０ 情報処理制御部
７０ 測距センサ

Claims (5)

1. 球状体と、該球状体の複数の計測位置において周囲環境における照明光の照度又は色温度の少なくとも一方を含む照明情報を計測する計測部と、を備え、
   前記球状体は、半球状の球面ミラーからなり、
   前記計測部は、前記球面ミラーを撮像するデジタルカメラをさらに備える照明情報計測装置。
2. 請求項１に記載の照明情報計測装置において、
   前記計測部は、複数の前記計測位置にそれぞれ保持され、前記照明情報を計測する複数の光センサを備える、ことを特徴とする照明情報計測装置。
3. 請求項１又は２に記載の照明情報計測装置において、
   前記計測部は、前記デジタルカメラにより撮像される前記球面ミラーの画像情報と複数の前記計測位置における照明情報とを相関させる情報処理制御部をさらに備える、ことを特徴とする照明情報計測装置。
4. 請求項１又は２に記載の照明情報計測装置において、
   前記計測部は、前記球状体から被写体までの距離を計測する測距センサをさらに備える、ことを特徴とする照明情報計測装置。
5. 請求項４に記載の照明情報計測装置において、
   前記計測部は、前記デジタルカメラにより撮像される前記球面ミラーの画像情報と、複数の前記計測位置における照明情報と、前記測距センサにより計測される測距情報とを相関させる情報処理制御部をさらに備える、ことを特徴とする照明情報計測装置。

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