CA2066989C - Procede de modelisation d'un systeme de prise de vues et procede et systeme de realisation de combinaisons d'images reelles et d'images de synthese - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de modélisation paramétrique d'un système de prise de vues comprenant une caméra réelle montée sur un sup- port mobile, au moyen d'un ordinateur hôte. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on fait générer par le système de prise de vues une pluralité d'images réelles contenant chacune au moins un point de contrôle dont la position géo- métrique dans l'espace réel est connue; on mesure pour chaque image réelle ainsi générée une pluralité de grandeurs géométriques et optiques captées par différents capteurs prévus sur le système de prise de vues, et on transmet les valeurs des grandeurs captées à l'ordinateur hôte; on informe l'ordinateur hôte de la position de chaque point de contrôle dans chaque image; et on modélise le système de prise de vues par un calcul mettant en rapport l'ensemble des informations relatives à la position des différents points de contrôle avec les valeurs correspondantes des grandeurs captées. L'invention facilite la détermination aisée dans un ordinateur hôte connecté à une caméra réelle faisant partie d'un système de prise de vues, d'un modèle paramétrique de la caméra réelle analogue à une caméra virtuelle. Lorsque ce modèle paramétrique est réalisé, il est encore nécessaire que l'ordinateur crée pour chaque image réelle une image virtuelle qui soit géométriquement cohérente. L'invention vise donc également, après avoir créé une caméra virtuelle au moyen d'un modèle paramétrique d'une caméra réelle faisant partie d'un système de prise de vues, la réalisation à chaque instant d'un couplage dynamique entre les deux caméras réelle et virtuelle assurant une parfaite cohérence entre chaque image réelle et chaque image virtuelle d'une série d'images et permettant un asservissement de la caméra virtuelle à la caméra réelle et vice versa.
Description
~~~~~8~
L'invention est relative à un procêdé permettant une modélisation paramétrique d'un système de prise de vues comprenant une caméra réelle montêe sur un support mobile. lClle concerne également la réalisation d'images comportant chacune une combinaison libre d'une image réelle obtenue par un système de prise de vues et d'une image de synthèse obtenue par un ordinateur graphique.
La réalisation d'images de synthèse en trois dimensions nécessite ., la construction d'une base d'entitês géométriques tridimensionnelles dans la mémoire d'un ordinateur, des informations dëcrivant les caractéristiques visuelles de chacune des entités s'y trouvant attachées.
1~ L'ensemble ainsi construit constitue ce que l'on appelle un monde "virtuel" par opposition au monde réel dans lequel évoluent par exemple des acteurs ou un système de prise de vues. Cette étape de construction dans l'ordinateur est généralement appelée une "modëlisation".
3U I'ar ailleurs, la réalisation d'ima;es rëelles obtenues par la capture d'une scène réelle par une caméra réelle qui peut être avantageusement une caméra vidéo faisant partie d'un système de prise de vues fournit des images ou des, séquences d'images réelles. La modélisation prëcitëe du sytême de prise de vues réel permet de déterminer dans le 25 monde virtuel un modèle paramétrique de visualisation assimilable à
une "caméra viz-tuelle".
La synthèse d'images en trois dimensions a pris une place importante dans la chaîne de génération d'images et dans leur n ~anipulatïon. Jusqu'à présent cependant il n'existe que peu d'exemples 30 de réalisation combinant librement des images de synthèse et des images réelles. Les seuls exemples de réalisation connus combinant des images de synthèse et des imag es rëelles font paz-tie du domaine des effets spéciaux et constituent de petites séquences, de mise au point délicate, apparaîssant comme des exploits techniques.
3S Pour zvaliser une combinaison ci'images, du'il s'agisse d'une image v fixe ou d'une image faisant partie d'une séquence d'images, il convient cle réaliser une iznal;c lz,~Uricle dont certazines lrzrtics proviennent d'une image obtenue p<zr la prise de eues d'une scène réelle par une caméra z~éelle tandis que d'auwes parties proviennent d'un.e ira~age de synthèse.
$ Cette ilrza,~e superpose donc deux ou plus de cieux mondes distincts comprenant au zmoirzs un monde réel et au moiras un monde "virtuel".
four que l'effet obtenu dotant l'impression de l'image d'un seul monde, ~ c'est-â-dire d'uz~ monde composite fait de l'emboîtement de deux zmondes parallèles, chacun contribuant pouz° pa z-tie à l'image fW ale, il est nécessaire d'obtenir une parfaite cohérence visuelle entre l'iz»age réelle et l'image de synthèse.
four rendre plus claire cette notion de cohérence visuelle, izrzagW ozzs un cube en vais, peint en jaune, placé devant un système de prise de vues et alorès ré~zlage de la c<rméra équipant ce système de 1$ prise de vues, l'image qui en résulte clui est une image rêelle. Si l'on <~énèz-e dans la mémoire d'un ordinateur un monde virtuel comportant urz cube ayant les mêmes dimensions que le cube réel auquel on alloue des attributs d'aspect significant "en bois> peint ea-z jaune'; on peut obtenir> après avoir fixé les paramètz-es de liz caméra mrruelle, une 2p image de synthèse d'un "cube en bois, peint en jaune". La cohérence visuelle entre l'iz~~age z~éelle et l'image de synthèse est 1e degré de ressemblance existant entre ces deux images. La cohérence visuelle repose essezatiellenoent sur la cohérezace géomêtz'ique : oz'z dira de deux i~xzages qu'elles sozyt géotnétziquement cohérentes si chaque son-zmet du
L'invention est relative à un procêdé permettant une modélisation paramétrique d'un système de prise de vues comprenant une caméra réelle montêe sur un support mobile. lClle concerne également la réalisation d'images comportant chacune une combinaison libre d'une image réelle obtenue par un système de prise de vues et d'une image de synthèse obtenue par un ordinateur graphique.
La réalisation d'images de synthèse en trois dimensions nécessite ., la construction d'une base d'entitês géométriques tridimensionnelles dans la mémoire d'un ordinateur, des informations dëcrivant les caractéristiques visuelles de chacune des entités s'y trouvant attachées.
1~ L'ensemble ainsi construit constitue ce que l'on appelle un monde "virtuel" par opposition au monde réel dans lequel évoluent par exemple des acteurs ou un système de prise de vues. Cette étape de construction dans l'ordinateur est généralement appelée une "modëlisation".
3U I'ar ailleurs, la réalisation d'ima;es rëelles obtenues par la capture d'une scène réelle par une caméra réelle qui peut être avantageusement une caméra vidéo faisant partie d'un système de prise de vues fournit des images ou des, séquences d'images réelles. La modélisation prëcitëe du sytême de prise de vues réel permet de déterminer dans le 25 monde virtuel un modèle paramétrique de visualisation assimilable à
une "caméra viz-tuelle".
La synthèse d'images en trois dimensions a pris une place importante dans la chaîne de génération d'images et dans leur n ~anipulatïon. Jusqu'à présent cependant il n'existe que peu d'exemples 30 de réalisation combinant librement des images de synthèse et des images réelles. Les seuls exemples de réalisation connus combinant des images de synthèse et des imag es rëelles font paz-tie du domaine des effets spéciaux et constituent de petites séquences, de mise au point délicate, apparaîssant comme des exploits techniques.
3S Pour zvaliser une combinaison ci'images, du'il s'agisse d'une image v fixe ou d'une image faisant partie d'une séquence d'images, il convient cle réaliser une iznal;c lz,~Uricle dont certazines lrzrtics proviennent d'une image obtenue p<zr la prise de eues d'une scène réelle par une caméra z~éelle tandis que d'auwes parties proviennent d'un.e ira~age de synthèse.
$ Cette ilrza,~e superpose donc deux ou plus de cieux mondes distincts comprenant au zmoirzs un monde réel et au moiras un monde "virtuel".
four que l'effet obtenu dotant l'impression de l'image d'un seul monde, ~ c'est-â-dire d'uz~ monde composite fait de l'emboîtement de deux zmondes parallèles, chacun contribuant pouz° pa z-tie à l'image fW ale, il est nécessaire d'obtenir une parfaite cohérence visuelle entre l'iz»age réelle et l'image de synthèse.
four rendre plus claire cette notion de cohérence visuelle, izrzagW ozzs un cube en vais, peint en jaune, placé devant un système de prise de vues et alorès ré~zlage de la c<rméra équipant ce système de 1$ prise de vues, l'image qui en résulte clui est une image rêelle. Si l'on <~énèz-e dans la mémoire d'un ordinateur un monde virtuel comportant urz cube ayant les mêmes dimensions que le cube réel auquel on alloue des attributs d'aspect significant "en bois> peint ea-z jaune'; on peut obtenir> après avoir fixé les paramètz-es de liz caméra mrruelle, une 2p image de synthèse d'un "cube en bois, peint en jaune". La cohérence visuelle entre l'iz~~age z~éelle et l'image de synthèse est 1e degré de ressemblance existant entre ces deux images. La cohérence visuelle repose essezatiellenoent sur la cohérezace géomêtz'ique : oz'z dira de deux i~xzages qu'elles sozyt géotnétziquement cohérentes si chaque son-zmet du
2$ cube réel occupe dans l'image réelle la même position que son homolog ue du cube virtuel dans l'image de synthèse.
four obtenir une telle cohérence géometridue, i1 est tout d'abord nécessaire que la caméz-a virtuelle soit une modélisation correcte du système de prise de vues réel utilisé et que cette modélisation soit 3p paramétrique de façon à permettre la moanipulation du système de prise de vues réel.
La présente invention a ainsi pour prernicz° objet de faciliter la détermination aisée dans urt ordinateur hôte connecté at une caméra réelle faisant partie d'un systèz~ze de prise de vues, d'un modèle
four obtenir une telle cohérence géometridue, i1 est tout d'abord nécessaire que la caméz-a virtuelle soit une modélisation correcte du système de prise de vues réel utilisé et que cette modélisation soit 3p paramétrique de façon à permettre la moanipulation du système de prise de vues réel.
La présente invention a ainsi pour prernicz° objet de faciliter la détermination aisée dans urt ordinateur hôte connecté at une caméra réelle faisant partie d'un systèz~ze de prise de vues, d'un modèle
3$ paramétrique de la caméra réelle analogue à une caméra viz-tuelle.
~i ~'~
~ ~~~~~iâ~
LOI'Sqlle Ct; 177UC1C:le htll'i1171ét1-IC1L1C: eSL I"éF111Sé, Il Cît eI7C~lI"e 1'léceSSalI"e qUe l'oI"d11')élteur CI"ée pOUI' chaque image I"éelle une image virtuelle c.lui soit géométl~quen lent cohérente. On peut .dors parler de aollél'cll~'~: dyna177icluc et d'F1SS(:I"VISVC'.117CI1t dc l~l,ctun~r;.i virtuelle har la can7êra réelle.
L'invention a dUl7G également pour objet, apl"ès avozr créé une caméra virtuelle au n7o)°en d'un modèle paramétrique d'une ca177éra re;elle faisant partie d'un système de prise de vues, la réalisation à
chaque il)stant d'un couplage dynan nique entre les deux cluméras réelle et virtuelle assurant une parfaite cohërence entre chaque; il77abe réelle et chaque imaze virtuelle d'une série d'ilna'es et pen"I'Iettant un assez-~~issen7ent de la caméra viI-tuelle à la caméra réelle et vice versa.
L'invention a é5alement pour objet un système de réalisation d'images pern7ettal7t urle CUI77b117aISOII libre d'images réelles et d'W 7ages de synthèse géon'létriquément cohérentes. On réalise ainsi un couplage dynamique de la caméra réelle et de la caméra virtuelle.
C.oI7;iOlï11é117eI7t û l'illventl017, le procédé de modélisatioza paramétrique d'un systèn7e de pzise de vues comprenant une caméra a"éelle montée sur ur7~ suppol-t mobile utilise un ordinateur hôte 2U connecté à différents capteurs prévus sur le système de prise de vues.
Selon l'lrIVeI7t10Ië, on fait bénérer par le système de pI-ise de vues une .
pluralité d'images réelles contenal~t cl-)acune au moins un point de contl"ôle dont la position géornétl-Ique dtrl7s l'espace réel est connue.
On mesure poux" chaque image réelle ainsi générée une pluralité de graz7deurs géométriques et optiques du système de prise de vues captées par les capteurs précités et on transmet les valeurs de ces ~raladeurs captées à l'ordzl7ateur hôte.
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L'invention a dUl7G également pour objet, apl"ès avozr créé une caméra virtuelle au n7o)°en d'un modèle paramétrique d'une ca177éra re;elle faisant partie d'un système de prise de vues, la réalisation à
chaque il)stant d'un couplage dynan nique entre les deux cluméras réelle et virtuelle assurant une parfaite cohërence entre chaque; il77abe réelle et chaque imaze virtuelle d'une série d'ilna'es et pen"I'Iettant un assez-~~issen7ent de la caméra viI-tuelle à la caméra réelle et vice versa.
L'invention a é5alement pour objet un système de réalisation d'images pern7ettal7t urle CUI77b117aISOII libre d'images réelles et d'W 7ages de synthèse géon'létriquément cohérentes. On réalise ainsi un couplage dynamique de la caméra réelle et de la caméra virtuelle.
C.oI7;iOlï11é117eI7t û l'illventl017, le procédé de modélisatioza paramétrique d'un systèn7e de pzise de vues comprenant une caméra a"éelle montée sur ur7~ suppol-t mobile utilise un ordinateur hôte 2U connecté à différents capteurs prévus sur le système de prise de vues.
Selon l'lrIVeI7t10Ië, on fait bénérer par le système de pI-ise de vues une .
pluralité d'images réelles contenal~t cl-)acune au moins un point de contl"ôle dont la position géornétl-Ique dtrl7s l'espace réel est connue.
On mesure poux" chaque image réelle ainsi générée une pluralité de graz7deurs géométriques et optiques du système de prise de vues captées par les capteurs précités et on transmet les valeurs de ces ~raladeurs captées à l'ordzl7ateur hôte.
4 On infornae l'ordinateur hôte de la position de chaque point de contrôle dans chaque imabe.
Enfi.ll, on modélise le système de prise de vues par un calcul mettant en rappol-t l'ensemble des informations relatives à la position des différents poil7ts de contrôle avec les valeurs correspondantes des grandeurs captées. .
Il convient de préfêrence d'utiliser au moir)s trois points de ;5 contrôle non alignés. Dans la pratique cependant on utilisera un plus . ... , e~,.. ~. , ,,. ,. , s , ...,. ,-. , ,.. ,.. ,.
grand non7bre de points de contrôle. C.:etlx-ci peuvent faire partie c.l'oL~jets tridinlensïonllels de c:alihra~=e cle I;éométl'ie prédéfinie et c:c>I7llue.
IJe hroc:édé selon l'invelltlon C1C 1'O:IIIISal1017 ,Cl~i.lTlabCS
C0177pU1'1a17t ulle C0177bI17alSOn llbre d'In7ages réelles Obtenues par au moins un s j'SlèIl7e de pI-ise de vues C0177pOI-tal7t Ul7e CfII77é1'a 1'éelle 177017Lée Sur ul7 support mobile et d'images de synthèse oUtenues par un ordi.l7ateur grapl7ique équipé d'un logiciel de synthèse d'images, coI77pI'end c:lifférentes étapes.
lU Un réalise tout d'abord une modélisation paramétrique du système de prise de vues a paI-tir d'une pluralité d'ima~~es ruelles contenant chacune au moins un point de contrôle dont la position gêométrique clans 1'esl.~sle~e riel est connue, lu positic>iI cle ces points dC contrôle étal7t iI'FI17S1177Se a l'OI'dII7F7ll:U1' ell I7Iei1'1~: IG1771~5 que IeS
ValC:U1'S 177eSUI'ées d'u77e pluralité de grandeurs physiques captées, caractéristiques de la ~;éol77éu-ie et de l'optique de la caméra réelle et de son support pour chaque il77age. Le système de prise de vues étant à tout instant caractérisé par les valeurs d'u17 certain nombre de grandeurs physiques géon7étliques et optiques variables, la caméra virtuelle constituée par ''U la modélisation paramétrique du système de prise de vues se trouve cOt'I7pIètel17e17t détGrl'17II7ée a f:l7aqUe 1175tallt par les valeurs des .
paran7ètz'es qui la gouvez'nent.
Les iz'nages réelles générées par la caméra du système de pz'ise de vues peuvent être affichées sur l'écran de l'ordinateur graphique.
Iaifférents tracés graphiques peuvent alors être superposés à ces images réelles afi.I7 de vérifier la position ales différents points de contr~le dans l'ilnabe réelle lors de l'opération préalable de Inodéli.sation. I1 y a lieu de noter à cet égard clac ces difféz'ents points de contrôle peuvent parfaitelnelt se trouver ultérieurement en dehors du champ de la caméra réelle lors du tournage de la séquence d'in7ages.
Urle fois cette phase préliminaire de I77odélisation tez-n'Iinée, on ~~ i procède a la prise de vues d'une image ou d'une séquence d'images. Au cours de la prise de vues d'une telle séquence, on mesuz'e, en synchronisme avec la génératiol7 des illa~;es réelles, Jes grat7deurs
Enfi.ll, on modélise le système de prise de vues par un calcul mettant en rappol-t l'ensemble des informations relatives à la position des différents poil7ts de contrôle avec les valeurs correspondantes des grandeurs captées. .
Il convient de préfêrence d'utiliser au moir)s trois points de ;5 contrôle non alignés. Dans la pratique cependant on utilisera un plus . ... , e~,.. ~. , ,,. ,. , s , ...,. ,-. , ,.. ,.. ,.
grand non7bre de points de contrôle. C.:etlx-ci peuvent faire partie c.l'oL~jets tridinlensïonllels de c:alihra~=e cle I;éométl'ie prédéfinie et c:c>I7llue.
IJe hroc:édé selon l'invelltlon C1C 1'O:IIIISal1017 ,Cl~i.lTlabCS
C0177pU1'1a17t ulle C0177bI17alSOn llbre d'In7ages réelles Obtenues par au moins un s j'SlèIl7e de pI-ise de vues C0177pOI-tal7t Ul7e CfII77é1'a 1'éelle 177017Lée Sur ul7 support mobile et d'images de synthèse oUtenues par un ordi.l7ateur grapl7ique équipé d'un logiciel de synthèse d'images, coI77pI'end c:lifférentes étapes.
lU Un réalise tout d'abord une modélisation paramétrique du système de prise de vues a paI-tir d'une pluralité d'ima~~es ruelles contenant chacune au moins un point de contrôle dont la position gêométrique clans 1'esl.~sle~e riel est connue, lu positic>iI cle ces points dC contrôle étal7t iI'FI17S1177Se a l'OI'dII7F7ll:U1' ell I7Iei1'1~: IG1771~5 que IeS
ValC:U1'S 177eSUI'ées d'u77e pluralité de grandeurs physiques captées, caractéristiques de la ~;éol77éu-ie et de l'optique de la caméra réelle et de son support pour chaque il77age. Le système de prise de vues étant à tout instant caractérisé par les valeurs d'u17 certain nombre de grandeurs physiques géon7étliques et optiques variables, la caméra virtuelle constituée par ''U la modélisation paramétrique du système de prise de vues se trouve cOt'I7pIètel17e17t détGrl'17II7ée a f:l7aqUe 1175tallt par les valeurs des .
paran7ètz'es qui la gouvez'nent.
Les iz'nages réelles générées par la caméra du système de pz'ise de vues peuvent être affichées sur l'écran de l'ordinateur graphique.
Iaifférents tracés graphiques peuvent alors être superposés à ces images réelles afi.I7 de vérifier la position ales différents points de contr~le dans l'ilnabe réelle lors de l'opération préalable de Inodéli.sation. I1 y a lieu de noter à cet égard clac ces difféz'ents points de contrôle peuvent parfaitelnelt se trouver ultérieurement en dehors du champ de la caméra réelle lors du tournage de la séquence d'in7ages.
Urle fois cette phase préliminaire de I77odélisation tez-n'Iinée, on ~~ i procède a la prise de vues d'une image ou d'une séquence d'images. Au cours de la prise de vues d'une telle séquence, on mesuz'e, en synchronisme avec la génératiol7 des illa~;es réelles, Jes grat7deurs
5 physiques 1)l'tSCGIt(rl:S CflptCl'.S pour chtzduc image. On trat~smct en temps réel et e11 sy11c11I'0171S117e avcC la ~éI7é1'Lttl01'1 Cle5 z177afeS, lesdites ' grandeurs captées à 1'ordinateur hôte de fa~son à définir les paramètres du rzzodèlc: du système de prise de vues.
Un «enèrc alors une séqucrzcc d'images zzumu:riclues de synthèse a une fzo:cluence proche de celle des images réelles en déduisant de ces parazmètres, les caractéristiques de calcul de chaque itmage de synthèse de façon à obtenir u.ne parfaite cohêrence géomêtrique entre chaque iz~~ase réelle et chaque itnage de synthèse correspondante.
lU ..Enfi.zn on znélan~,~e une partie de l'image réelle avec une paz-tie de l'imabe de synthèse dans chaque image d'une séquence d'iumages, ce mélange pouvant être fait chais l'ordinateur hôte ou dans un mélanbeur externe. .
Le systèzme de prise de vues, qui comprend ~~énéralement une 1 j caméra et son support génère deS lllla~.?eS a u1'1 1-yt171T1e co1717u (24, 25 ou 3U images par seconde par exemple). Selon l'invention, l'acquisition des za~esures des grandeurs physiques régissant le système de p.z-ise de vues réel et leur transmission à l'ordinateur hôte se font de façon ' synchrone à la génération d'images. L'ordi.n<zteur crée pour chaque 2U image réelle, une image virtuelle qui lui est géométriquement cohérente. OIl ObtteI7t donc une cohéz~ence d,~namiquo assimilable à un asservissement de la can éra virtuelle par la cazz~éra réelle. >rn d'autres teznnes, la. caza~zêra réelle pilote la caméra virtuelle.
Les grandeuz~s physiques variables c~araciéz~istiques de la géométrie 25 et de l'optique du système de prise de vues sont en général modifiables paz~ l'application de forces ou de couples sur des paz-ties mécaniques I110b11eS du système de prise de vues. C'est ainsi par exemple que la Dague de zoonx de l'objectif à focale variable peut être entraînée en rotation. De la zoêrne manière, le chariot portant le support de la 3U caméra sur un rail de déplacement appelê rail de travelling peut voir sa position modifiée. Les forces nécessaires à ces mouvements sont appliquées soit manuellement soit par des z»oteurs. Lorsdue toutes les grandeurs physiques variables du systèn ne de prise de vues sont modifiées au cours de la prise de vues d'une séquence d'images par des 35 rnoteuz~s, il devient possible de renverser le sens d'asservissement. Les aaac>tet~rs pïlotés por uo l'cwdioatcur hruvcnt ca effet positionner le système dc prise de vues reul dc sorte due Jcs ima~~cs qu'il génère soicaot dynarniqueancnt géon~étricluement colzércntes avec celles que fournit la caméra virtuelle. On obtient Ftloa's Ll.ll , aSSerV¿SSeIT7ea7t de la catn~a-a réelle par la caméra virtuelle.
La présente invention peranec les deus secs cl'asservissement pour un système de prise de vues c'est-à-dire un véritable couplage cly ttan'zique de la caméra réelle et de la caméra via-tuelle.
Après la phase préliminaire il peut encore êta-e nécessaire de COIllplétcr la modélisation paras 'tétrtque du système de prise de vues tsar lu dé terminatiora de grandeurs plnysiducs dites "de prise" qui varient diane prise de vues à l'autre mais clui sont maintenues fixes pendant chaque prise de vues.
A cet effet, on procède â une phase d'initialisation prêalable zt 1a 1 j brise de vues en générant au amoyen du syst~me de prise de vues réel, urne plur<zlité d'imabes réelles, chacune résultant de la visée d'un point de contrôle en faisant coïncides- ledit point de contrôle avec le poia7t de .
l'image aligné avec l'axe optique de la caz»éra. La position du point de contrôle dans l'espace est transmise à l'ordinateur en même temps que ?p les valeurs anesurêes des l;randeurs physidues captées pour chaque image. Le modèle paramétrique ayznt ainsi été coawplêté la prise de .
vues de la séquence d'izoages peut commencer comme indiqué
précéderr>zwent. ., lJaras un mode de réalisation préféré de l'invention, les images 2~ combinées instantanées obtenues par le procédé de l'invention sont en outre ez~voyée5 en temps réel sur au tmoins un moniteur de contrôle.
L'opérateur du système de prise de vues réel peut de cette maniêre disposez sur un aa~oniteur de visée d'images hybride ce qui facilite largement les déplaceanents du système de prise de vues lors du 3p tournage.
I~aaas un mode de réalisation préféré de l'invention, la caméra du système de prise de vues est une caméra vidéo asservié a un signal de synchronisation et l'enregistrement de chaque image est associé à un code de temps (tune-code). Les données relatives à choqué image 35 réelle et comportant les grandeurs captées sont alors transmises avec Ic 4ode de temps (rime.-code) eco~respor~dam à l'irna~~e vers l'ordinateur yrnhllic.lue V Cl7fiCllIC tWIJ CIe sy'lIC'171'C)171W1t1Un.
1_es données transt77ises az l'ordinateur peuvent être avantabeusement SLUCICéeS Clans un l~irl7ier . mémorisé soit dans j l'orcüt7ateur suit dans ul7e rnc~n7oire e;~terne. De cette manière, les images de synthèse générées au moment de la prise de vue ~ une fréquence proche du ten7ps réel peuvent être des images simplifiées laar rapl7urt aux; imal;es de syt7t.hése générêcs après la prise de vues at lrzrtir du fichier mémorisé püur la (:U177pUSIlIUl7 C1C:S 1171ages hybrides coznbil7ées définitives.
Les ~~randeurs captées caractéristiques de l'optique et de la üéon7étriey du système de prise de vues peuvent comprendre par exez77ple l'ouvel-ture du diaphragme, la mise au poi.l7t, la focale de l'objectif a focale variable (zoom), la vitesse d'obturatioz7, l'élévation de la caméra, la rotation du support de la can7éra autour de san axe vertical, l'inclinaison du support de la caméra autour de son axe horizontal, la pUSit1U11 du cl7aI'lUt SuppU1'L de la caznêra par rapport à un rail de travelling, etc...
Le système selon l'111veI7t1U17 de réalisation d'11773f~eS C0177pOI'tal7t Une CU177b117a1SO17 libre d'images rêelles et d'in7ages de Synthèse comprend généralement les éléments suivaz7ts - au z77oiz7s un système de prise de vues comportant une caz~7éz~a réelle montée sur us7 sulopozrt n7oùile;
- une pluralitê de capteurs disposés à différez7ts emplacen7ents sur la caznél°a et sur son support n7ohile de façoz7 à pouvoir z77esurer une pluralitê de grandeurs physiques caractéz-istiques de la géon7étz-ie et de l'optique du système de prise de vues;
- des moyens électroniques pour recevoir les données mesurées par les diïiérents capteurs, un signal de synchronisation des images 3U réelles générées par le systèn7e de prise de vues et un code temporel (tin7e-code) pour chaque in7age et pour émettre, à chaque top de synchronisation, l'enset77ble de ces données sous 1a fon77e d'un paquet unique comportant le code temporel (orne-code) correspondant;
- m ordinateur graphique équipé d'un logiciel de synthèse d'images numériques ; et ,;<:;;:-,,_-.;._. . ; ~ .; .:._. . .., ..; , ~... - ;<., . , . .",,: . ~,-< .
... ~~,. . ., ;;,., , .. ,; ., :, ,: : ,.; . .
ft une litiisc:»z entri: 1CSC11tS 11'lU5'CI7S t;ICi.lroniclues et l'ordinateur graphique.
l,c ystcmc l~cW cwrnparmr plinaimnrs s~~stcn»s dc prise de vues chacun muni d'une caméra réelle.
j Les caméras utilisées peuvent être des caméras vidêo, des caméras de télêvision haute défïz~zition (I-ID) au même titre que des caméras cilzénaatographiques.
I-'invention sera mieux comprise à l'étude d'un exemple de réalisation nullement limitatif illustré schématiquement par les dessins aau~exés sur lesquels la figure 1 monta-e schématiquement l'ensemble d'un système de réalisation d'it»ages selon l'inventiorz,ct la figure 2 illustre de manière siznplifiLe un système de prise de vues comportait une caméra et un support mobile l'ensemble pouvant être utilisé dans le systême de a~éalisation d'images de la figure 1.
Tel qu'il est illustré sur la figure 1. le système de réalisation d'images de l'invention comprend uz~ système de prise de vues référencé 1 dans son ensemble comprenant ua~e caméra vidéo 2 équipée .
d'in objeccïf à focale variable 3 et montée sur un support constitué par un pied 4 et un chariot S pouvant se déplacer sur des rails 6 pour des znouvetnents de travelling au moyeta de roues 7. Sur la caanéra 2 se trouve clishosé ura anoaiteur elc: visée $. l..a camae:ra ccuohrcrzd en outre urte carte électt'otoidue d'acquisition J rcpréseW ée schén vatiquenoetat sous la fUI'nl~ d'un bloc sur la figure 1. La carte électronique 9 est relie par la liaison 10 à un ordinateur ba'aplvique 11 équipé d'un logiciel de synthèse d'inoages numériques. Les images numériques de syltthèse générées par l'ordinateur 11 peuvent être visualisées sur un écran 12. Les images réelles gênérêes par la caméra 2 peuvent quant à
elles être visualisées sur uto écran 13. Bien entendu les écrans 12 et 13 pourraient Il'eI1 faire qu'wa.
Selon f'uaventiozo, l'ordinateur 11 est en outre capable, après avoir assuré la cohérence géométrique entre l'image réelle aloparaissant sur le moniteua~ 13 et l'image de synthèse apparaissant sur le moniteur 12 de mélanger ces deux images de façon à créer une image combinée loybride comport~u~t des parties de l'il~~age réelle et des parties de '' l'image c1e synthèse. Bien entendu clans une v<ariaa~tc ce mélange pourrait être effectué par un mélangeur classique. Cette iaa~a~;e hybride combinée apparaît sur le moniteur de contrôle 14 qui pourrait également être constitué par une fenêtre dans l'écran 12 de l'ordinateur 1 1. L'im<age hyl7I'ide peut également être renvoyée par la connexion 1 S
sur le moniteur de visée 8.
Comme on peut le voir en outre sur la fi~~ure 1 le système de prise de vues I se trouva situé dans une pièce représeralant le moznde réel et comportant â titre d'exemple uai plancher 1G sur lequel sont placés les lU rails G et deux murs 17 et 1$ à an~~le droit. Sur le mur I8 se trouve un tableau 19. Un volume cubidue 20 et une table 21 sur laquelle est ponce une feuille de papier 22 se trouvent éLyalen~ent tlaa7S le décor réel. Une pluralité de points de coratrôlc 23, ici au nombre de cinq dans l'exemple illustrê, sont constitués par de petites cibles dessinées 15!' ou collées sur les murs respectifs 17 et 18 à différents endroits. Sur la figure I se trouve en outre schématisé sous la forme d'un rectangle en trait fin 24 le clzaml.~ maximal do vision du s~~stèraae de prise de vues I
prévu pouz~ la prise de vues définitive. On notera que les différents points de cOIItI'Ole 23 se trouvent en dehors du champ de prise de vues 20 définitif ainsi délimité.
On a encore représenté symboliquement sur la figure ,1 sous la .
référence 25 le monde virtuel quï se trouve défïni, par un modèle paraznéerique constitué dans l'ordinateur 11 et capable de générer une image de Sj'rltllèSe SOUS la foin oe d'un objets pyramidal 2G orienté par 2j rapport à u.n trièdre de référence 27 et vu par une cazrzéra virtuelle 2a.
Selon la présente inventïon, l'objet 2G hz-ésente une paz-faite ' cohérence géonaétriclue avec l'ima~~e réelle. l~aa~s ces conditions, non seulement son oa-ieW ation est correcte par ralaport à celle de l'objet cubique 20 znzais encore ses dinxensions sont conopatibles de façon à
3U permettre, par combïoaison de l'image a-éelle visible sur l'écran 13 avec l'izna~;e de synthèse visible sur l'écran 12 d'obtenir une image connbïnée apparaissant sur l'écran 1~. sur laduclle il n'est pas possible de distizabuer les éléments réels des éléments de synthèse.
lûIl Se I'epOZ'lallt à la fibure 2 on voit due le système de prise de 35 vues 1 comporte une pluralité de capteurs disposés à différents lt) ~~''gy~,,~ ~I.
k~ 'l.y ~ 1./
emplacements de la caméraa 2 et cle son support 4,5. I\ titre d'exemple on aa représenté sur la figure 2 un capteur 28 pour les mouvements dits cle l.~anonan~iclues c'est-aa-dire de rotatiao sautouawl'un <m;e vertical du l.~ied 4, am capteur 2y de zraouvetments de plotagee c: 'est-a-dire d'une j rotation autour d'un axe hor1ZO11Ital, un capteur 30 de travellia~b fOUI'IIISS~il7t une indication sur les dépltlCa:I17eJ7IS du chariot 5, un capteur 31 de mise au point monté sur la L~a~~ue de mise au point de l'objectif 3, um capteur 32 d'ouvea~ture de diaphragme également z~7oz~té
sua' l'objectif 3 et un capteur de zoom 33. Un circuit électronique 34 fais~u~t partie de la carte d'acquisition 9 visible sur la figure 1 reçoit, lnar les connexions â5 et 3G, les signaux émis har les capteua~s 31 de taise au poim et 33 de zoom. I1 peut s'agir en particulier de capteurs écluilaés d'un système de eodaa~.:e optique fOLII'l7aSSia.rlt clos données sur des déplacements an ;ulaires. Les données traitées par le circuit l~ électronique 34 sont ensuite envoyées par la connexion 37 sur un circuit d'acquisition électronique 38 faisant partie de la carte d'acquisition 9 visible sur la figure 1 qui reçoit les signaux issus des autres capteurs par les connexions 39, 40, 41 ct 42.
Les signaux correspondant aux différents capteurs sont '?0 «énc,raleznent sous forme analogique.
Les différents capteurs 31, 32 et 33 fournissent des W formations sur les caractéristiques optiques du système de brise de vues. Bien entendu d'autres caractéristidues optiques pourraient être prises en compte dazis la pratique.
25 Les différents capteurs 28, 2J et 30 fournissent des W forn~ations sur les caractéristiques géométriques du systèane de prise de vues.
On coz~z~prendra bien entendu que le nombre de ces capteurs pourrait être au~4menté par rapport u l'exe:mple illustré. On pourrait notatnmetit donnea~ des infonrtations sur (élévation de la çaméra par 30 rappoz-t au sol et sur d'autres orientations de la caméra par rapport à
son pied.
Les capteurs 28, 29 et 30 peuvent avantageusezrtent constitués sous la forme de codeurs aptiques dont les infoz-tmations sont directement traitées pas le cïrcuit d'acquisition 38.
35 Le circuit d'acquisition 38 comporte en outre une entrée de ~~~~ji3~~~
yazc:IlH'olllvSltic~o X13 rcccvant Ics tc~1)s dc aymc:llrc»aiwtic»o dr,s 1z~'zaF;es génêrécs par 1,1 carnér<z 2 ainsi c.lu'unc clztrec 44 recevant le code temporel (rime-code) correspondant à chaque ima~.:e générée.
Le rizle du circuit d'accluisition 38 est dc collecter l'ensemble des j voleurs zncsua~ées par les dit-lérents capteurs cn synchronisme; avec I<r prise de vue vidéo et de les envoyer par paquets correspondant chacun a un code temporel (tilne-code) par l'iz~tennédiaire de la connexion de soa-tie 45 vers l'oz~dW ateur graphique 11. ,.
On va maintenant décrire le fonceionnement du systême de .
lU réalisation d'imaces selon l'invention.
Le systènac cl c: brise de vues 1 constitué dc la caméra complète 2 avec son optique 3 à focale variable et son systême de manipulation pernaettant des pamorarniques horizontaux et verticaux, son pied 4 permettant l'élévation et son système de chariot 5 permettant des I~ travellings sur les rails 6, est utilisé pour sirnultanémcnt obtenir des images de la scêne réelle et d'autre part piloter dans l'ordinateur gz°aph:ique 11 m ensemble de paramètres permettant de calculer des izmages de synthèse en trois dimensions. Plus précisément l'ensemble du systênoe est conçu pour que le monde virtuel 25 vu par 1a cat~~éz~a ?0 virtuelle 2a et visualisé en images dc: synthêse soit c.onstanvment colxérent d'm poi.nt de vue géométrique avec le monde réel vu paz° 1a ca~néra~2.
Pour illustrer ce principe de cohéret~ace considérons le cube 20 qui pa-éseaate certaines dimensions réelles. Dans le aronde virtuel 2S
25 1°ordinateur 11 équipé de son logiciel de synthèse d'images est capable de créer une pyrannide 2G de base earrêe comportant un côté
exactement identique au côté du cube réel 20 et oa-ienté de la même marnière. La caméra 2 librement manipulée par son opérateur peut alors créer selon l'invention une séquence d'images ayant ce cube 2U pour 3U sujet dans le décor réel visible sur l'écran 13. Siaoultanétnent et avec serzsiblennent la même fréquence, est créée par l'ordinateur 11 une séquence équivalente d'images de synthèse telles que si l'on superpose y deux d deux les imabes réelles et de synthèse correspondantes, le cube 20 réel et la pyramide 2G de synthèse viezonent exactement se 35 suloerposcr d01117itI7t l'il'npI'eSSlon d'u11 vo1u117e ulllque. Cette propriété
,a .
'' dl.l syStl:111e llltlSlre la cohérerme béon~étriclue entre les deux sources d'images réelles et virtuelles.
four obtenir une telle cohérence gêométrique il est 1'7é(:ess111Te de caml~aâtre avec une grande IJ1'éC1S10J1 l'ensemble des caractéristiques j p)xysiqucs béométl~iclues et ohtidues du s~~stemc de prise de vues réelle 1 dans la mesure où de telles caractéristiques affectent l'ilna ;e réelle produite à chaque instant.
Ces grandeurs cal'actéristiques physiques se répartissent en plusieurs catégories lp - les grandeurs physiques constantes fixes pour toutes les prises de vues - les ~~I'andeurs physiques constantes pendant une prise de vues mais pouvant varier d'une prise à l'autre dite "grandeurs de prise"
- enfin les graa~deurs physiques variables au cours de la prise de lj vues et mesurées en permanence pal' les différents capteurs 29 à 33 dites "grandeurs captées".
Parlai les grandeurs physiques constantes pour toutes les prises de vues on pourl'a noter par exemple la taille de la matrice de diodes CCl.~
de la caméra 2, le nombre de cellules de cette matrice, le décalage 2p entre l'axe optique et le centre de la matrice de diodes CCD, la position relative entre l'axe vertical de plulorarnique du pied 4 et l'axe horizontal 29 du mouvement de plongée.
' Parmi les grandeurs physiques fixes en cours de prise mais qui peuvent varier d'une prise ~ l'autre, on notera par exemple la position 2j du rail G da.lls le IIlUllde I'éel Uu, eI'I l'a17Se1lCe d'u17 chariot de travelling, la position du pied de support d'une caméra fixe.
Les grandeurs physiques "captées'° sont quant à elles par exemple celles qui sort mesurées par les capteurs illustrés sur la figure 2 référencés 28 à 33.
3p Selon l'invention, avait toute prise de vues, on procède à une phase d'analyse du système de prise de vues de façon à définir un Inodéle paramétrique du système de prise de vues daI7S l'ordinateur gl~aplaique 11.
A cet effet, on réalise à l'aide du système de prise de vues 1 35 CUlTlp01'tallt la caméra 2, une pluralité d'images rêélles contenant .,..... . -..-.,. , , . , ï : .. . .. : ~ ,:e ;.. . . _ :.,., , ;...-., ~ : :.
; ,:. : , ., . , . , , .. . . ,. ,. ..: ;:. . :. -, .. v; ~ ' ~3 G17F3C4117e au n 7ollls l'un des points de contrôle 23. 1r<x position «éon oétrique de chacun des points de contrôle 23 dans l'espace réel étant parfaitement cozu~ue, peut être introduite à titre de renseignement géométrique dans l'ordinateur gralohidue 11. On notera j clac lors de la réalisation de ces in~a;~es réelles, la c<zméra 2 est placée cle façozt it pouvoir effectivement visualiser Ics différents points de CUlltI'ôle 23 placës comme on l'a dit précédemernent en dehors du champ noz-z-z-zal de la future poise de vues.
four chacune des in~apes réelles ainsi gënérées toutes les lU gra»deurs captées sont traitées par le circuit électronique 34 et le l circuit d'acquisition électronique 38 puis transmises en s~~nchronismo avec les images par la liaison 45 â l'ordinateur 11.
Après avoiz- ainsi rêalisé une pluralité de telles images dans laquelle on retrouve clzaque fois ull CeIialn 170111b1'e de points de 15 contrôle 23 identifiés chacun par exemple par un numéro, on procède datas l'ordinateur 1:1 a l'analyse de la relation entre les infoz7nations sur la position des différents points de contrôle véhiculés par les images réelles ëz»anant de la caméra 2 elle-même et les informations .
correspondantes fournies simultanément par les différents capteurs des 3U caractéristiques ~.~:orW triques et optiques variables du système de prise de vues 1.
' On notera qu'il est zaécessaire de disposer d'au moins trois points cie contrôle 23 non alignés pour fournir des renseigner -zents suffisants à l'ordinateur 11, bans 1a pratique cepezzdaz~t on prévoiera m nombre 25 plus grand de sels poizns de contrôle 23.
On notera que dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les images ~énéz~ées par la caméra 2 peuvent être affichées en même temps que ysur d'autres moniteurs de contrôles, sur l'écran 12 de w l'ordiu~ateur graphique 11 dans une zone paz-ticulière de cet écran ou 3U fenêtre que l'on peut positionner où on le dészre. 11 est aloz-s facile d'exécuter par programme dans cette même fenêtre différents tracés graphiques qui viennezat se supeposer à l'imazge issue de la caméra 2 du système de prise, de vues 1. Étant donné que l'on retrouva dans chaque image z-éelle issue du système de prise de vues 1 un certain 35 nombz~e de points de contrôle 23 parfaitcmcr~t identifiés par leur mmoru, il ust I~tac.~il~, c:n del:alac~nnt uaa c:vaawcur wz- lsa f~W trc 1:>ar excmlale à l'aide d'urte souris et en c:licluant sur lit SaUI'1S C1Ua17d le curseur est sua' un paiaot do contrôle, d'informer l'ordinateur 11 de la position exacte de ce point de contrôle dans l'im<.tge.
Bien entendu tout autre nuéthc>de permettant de renseigner l'ardi.mateur gz~aplzique sur la position des différents points de contrôle datas l'image peut cozavenir. , Gzatce â l'ensemble de ces iu~fontnatians> il est alors possible de rc:aliser um zzaadèle paran-aêtz-ique dans le monde viz-tuel du système de prise de vues réel, constituant en quelque sorte une caméra virtuelle dans le monde virtuel. L'ordinateur est ainsi capable de mémoriser une pluralité de tables de conversion fournissant les valeuz's des parazmètres de la tan -aéra virtuelle pour chaque modification de l'un des .paramèt.res de la caméra réelle. On ratera due la défia~ition et le calcul 1~ de ce modèle paraméta-ique du système de prise de vues réel 1 se fait une fois pour toutes pour chaque systèzi~c de prose de vues de sorte qu'il ai°y a pas liais de répéter ces opérations plusieurs fois.
Dans certains cas il peut se faine, COI'1'1177e Oll 1°a indiqué
précédema~~ent, que cez'taines grandeurs physiques fixes du système de prise do vues 1 varient cependant entre doux prises de vue. Dans ce cas il est encore nécessaire, avartt la prise de vues effective, de procéder ~ une opération dite "c3'initialisarion" permettant de renseigner l'ordinateur 11 sur la situation effective du système de prise de vues 1 dans le mande réel. Cela peut être le cas, paz' exemple 25 si les rails G ont été dêplacés dans un autre dêcor réel depuis la précédertte prise de vues. , A cet effet, le n7odèle paramétrique du système de prise de vues , doit être complété par des grandeurs physiques dites "brandeurs de prise" caractêristiques de la positiort du support mobile dans l'espace.
30 lWuas ce but, on génère à nouveau au moyen de la cannéra 2 une plua'alité d'images réelles chacune résultant de la visée d'un point de contrôle 23 en faisant c~incider ledit poi.W de contrôle avec le point de l':unage aligné avec l'axe optique de la caméra. On procède à une telle visée successive d'un certain nombre de points cie contrôle 23. Cette 3~ opération d'initialisation s'apparente donc à la lorécédente opération.
.> ~.. . .. .. . " . , . . . . . . .. -,;., w .. . . . . .
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'l'outefois ici on ne considère qu'un seul point de contrôle 23 par image et celui-ci est toujours à lu lxxênxe place dans l'image. II suffit donc de renseigner l'ordinateur 11 ~ sur le numéro du point dc contrôle.
La positîon de chaque point de colxtrôle dans l'espace est iransmise à
l'ordinateur en Ixxcoxe temps que les valeurs mesurées des grandeurs captées issues conxlme précédemment des différents capteurs 28 à 33 et traitées par les circuits électroniques 34 et 38.
Aprës cette opération d'initialisation, on procède â la prise de vues de la séquence d'images réelles désirée, les poilxts de contrôle 23 lU restant alors en dehors du champ illustré en 24 sur la fi~~ure 1.
fendant la prise de vues, les différentes valeurs mesurées par les capteurs 28 at 33 sont traitées en temps réel. Les signaux corl-espondant aux gralxdeurs physiques captées pour chaque ilxxabe solin donc t1'alxsIxxlses par l'intenxxédiaire du circuit électronique d'acquisition 38 1 j en teIxxpS 1-1:01 et e1x sylxclxl'01x1Snxe avOC la aénératioix des images sous 1<i forme d'un paquet comportant en outre Ie code temporel (tilne-code). L'ordinateul° 11 dispose donc pendalxt la prise de vues à chaque image I~c~elle indexée par son code temporel (tune-code), de toutes les 11xf01'IxxatiUlls lui pel7xxeltalxt de calculeC les, ha1'~ilx~ètl'eS Cle la calxxél'a v1I'tuelle ~a cOI'l'espOlxdalxte. Ces lIlfO1'IxxatlGl7s sOIIC tOUC d'ahOrd StOGiCéeS dalxs ulx fichier associé à la prise de vues correspondante aux fins d'utilisation ultérieure. Sinxultalxément 1°ordinateur 11 génère des ilxvages cle syxthèse vues par la caméra viI-tuelle 2a à un rythme proche de celui du systènxe dc: prise de vues réel 1. Cet impératif de temps 25 réel iunplique donc que les images de syntOèse puissent éventuellement être simplifiées par rapport aux images de synthèse défilaitives qui seront gélxérées plus tard à partir du fichier nxémorisé constitué
pendalxt la prise de vues et qui seront ef1°ectivement utilisées pour la CUIIxpOS111011 fi.txale avec les images réelles.
3U Pendtvxt la prise de vues on dispose donc en continu de deux sources d'iloages, les images réelles provenant du système de prise c3e vues 1 et les images de synthèse Lxl~ovenant d'ull IllOtlde V1I'tuel ~,~
géoloétriquement cohérentes avec celles-ci. Ces deux sources peuvetxt a101'S l~znéltulgées en temps réel et l'image loybric3e affichée sur un 35 certain nolnbre de moniteurs de contrôle tels que 1~ destinés aux ;,-::-ò-n..<< .,.._.;., ; , :,..,: . . ......; . ";.:.... ,...:. -., ,..,.,..
.,: . ~w .~ ~-...... .....:;. -.. ..,.,.. ..,.. ,.-., ,, . ..,.., . . -.:v::.
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l6 r~olisateurs, nux actctars évealtucls, aux ctvdrcurs, etc. Daa~s un mode de réalisatic»7 prëféri: de l'invention conlne illustré sur 1.1 l'i~~uz'e 1, on renvoie; l'7171I1~.'_l, )lybricle ainsi obtenue sur le moniteur de vise 8. Le cadreur qui manipule la c<zmêra 2 peut alors opérer comme si le système de prise dc vues rr.~el x était CCltlih(: Cl'ulle Cf1171t:H'a IllIxtC:
9'ihnallt un espace ll~~~ride raclant l'espace réel et un espace virtuel assurant ainsi une excellente ergonomie ec une brande souplesse du , l:~rocédé de l'invention.
Le nlélanpc des il77figCS I't'C:lleS e;t des images de synthèse peut se lU faire d'une manière classique pur incrustation, par exemple incrustation sur fond bleu ou incrustation selon la luminosité.
Le procédé de l'invention peut être aisément appliqué à la productiola d'imabes en studio dans laquelle par exemple des images réelles comprendront des acteurs réels filanés sur fond bleu. Los images de syzmhèse comprendront alors par exemple des décors, les images combinées comportant les acteurs réels se déplaçant devant les décors de synthèse.
Dans une autre applicatïon du procédé de l'invention à la productiozl d'iJlages on extérieur, les images réelles peuvent 3Uf , c~znprez~dre un décor réel tel qu'un dëcor natul'el et les images de syaltllèse peuvent comprendre par exemple un êlél~~ent arcloitectural tel du'un pz'ojet de bâtiment, les images combinées comportant alors l'élëment architectural de synthèse dazls son décor réel.
OII poul-l'a également ozlvisager de gc:nérer par ordinateur des caches d'éléments réols présents dans la scène ou encore de substituer des éléments réels par des ëlén-lents de synthèse.
D'une mazliëre générale on comprendra que le parfait couplage dynamique réalisé selon l'invention entre la caméra réelle et une caméra vil'tuelle pem~et toutes sortes de COI77b11'1a15olls entre des images réelles et des in'lages virtuelles avec une parfaite cohérence béométridue.
Un «enèrc alors une séqucrzcc d'images zzumu:riclues de synthèse a une fzo:cluence proche de celle des images réelles en déduisant de ces parazmètres, les caractéristiques de calcul de chaque itmage de synthèse de façon à obtenir u.ne parfaite cohêrence géomêtrique entre chaque iz~~ase réelle et chaque itnage de synthèse correspondante.
lU ..Enfi.zn on znélan~,~e une partie de l'image réelle avec une paz-tie de l'imabe de synthèse dans chaque image d'une séquence d'iumages, ce mélange pouvant être fait chais l'ordinateur hôte ou dans un mélanbeur externe. .
Le systèzme de prise de vues, qui comprend ~~énéralement une 1 j caméra et son support génère deS lllla~.?eS a u1'1 1-yt171T1e co1717u (24, 25 ou 3U images par seconde par exemple). Selon l'invention, l'acquisition des za~esures des grandeurs physiques régissant le système de p.z-ise de vues réel et leur transmission à l'ordinateur hôte se font de façon ' synchrone à la génération d'images. L'ordi.n<zteur crée pour chaque 2U image réelle, une image virtuelle qui lui est géométriquement cohérente. OIl ObtteI7t donc une cohéz~ence d,~namiquo assimilable à un asservissement de la can éra virtuelle par la cazz~éra réelle. >rn d'autres teznnes, la. caza~zêra réelle pilote la caméra virtuelle.
Les grandeuz~s physiques variables c~araciéz~istiques de la géométrie 25 et de l'optique du système de prise de vues sont en général modifiables paz~ l'application de forces ou de couples sur des paz-ties mécaniques I110b11eS du système de prise de vues. C'est ainsi par exemple que la Dague de zoonx de l'objectif à focale variable peut être entraînée en rotation. De la zoêrne manière, le chariot portant le support de la 3U caméra sur un rail de déplacement appelê rail de travelling peut voir sa position modifiée. Les forces nécessaires à ces mouvements sont appliquées soit manuellement soit par des z»oteurs. Lorsdue toutes les grandeurs physiques variables du systèn ne de prise de vues sont modifiées au cours de la prise de vues d'une séquence d'images par des 35 rnoteuz~s, il devient possible de renverser le sens d'asservissement. Les aaac>tet~rs pïlotés por uo l'cwdioatcur hruvcnt ca effet positionner le système dc prise de vues reul dc sorte due Jcs ima~~cs qu'il génère soicaot dynarniqueancnt géon~étricluement colzércntes avec celles que fournit la caméra virtuelle. On obtient Ftloa's Ll.ll , aSSerV¿SSeIT7ea7t de la catn~a-a réelle par la caméra virtuelle.
La présente invention peranec les deus secs cl'asservissement pour un système de prise de vues c'est-à-dire un véritable couplage cly ttan'zique de la caméra réelle et de la caméra via-tuelle.
Après la phase préliminaire il peut encore êta-e nécessaire de COIllplétcr la modélisation paras 'tétrtque du système de prise de vues tsar lu dé terminatiora de grandeurs plnysiducs dites "de prise" qui varient diane prise de vues à l'autre mais clui sont maintenues fixes pendant chaque prise de vues.
A cet effet, on procède â une phase d'initialisation prêalable zt 1a 1 j brise de vues en générant au amoyen du syst~me de prise de vues réel, urne plur<zlité d'imabes réelles, chacune résultant de la visée d'un point de contrôle en faisant coïncides- ledit point de contrôle avec le poia7t de .
l'image aligné avec l'axe optique de la caz»éra. La position du point de contrôle dans l'espace est transmise à l'ordinateur en même temps que ?p les valeurs anesurêes des l;randeurs physidues captées pour chaque image. Le modèle paramétrique ayznt ainsi été coawplêté la prise de .
vues de la séquence d'izoages peut commencer comme indiqué
précéderr>zwent. ., lJaras un mode de réalisation préféré de l'invention, les images 2~ combinées instantanées obtenues par le procédé de l'invention sont en outre ez~voyée5 en temps réel sur au tmoins un moniteur de contrôle.
L'opérateur du système de prise de vues réel peut de cette maniêre disposez sur un aa~oniteur de visée d'images hybride ce qui facilite largement les déplaceanents du système de prise de vues lors du 3p tournage.
I~aaas un mode de réalisation préféré de l'invention, la caméra du système de prise de vues est une caméra vidéo asservié a un signal de synchronisation et l'enregistrement de chaque image est associé à un code de temps (tune-code). Les données relatives à choqué image 35 réelle et comportant les grandeurs captées sont alors transmises avec Ic 4ode de temps (rime.-code) eco~respor~dam à l'irna~~e vers l'ordinateur yrnhllic.lue V Cl7fiCllIC tWIJ CIe sy'lIC'171'C)171W1t1Un.
1_es données transt77ises az l'ordinateur peuvent être avantabeusement SLUCICéeS Clans un l~irl7ier . mémorisé soit dans j l'orcüt7ateur suit dans ul7e rnc~n7oire e;~terne. De cette manière, les images de synthèse générées au moment de la prise de vue ~ une fréquence proche du ten7ps réel peuvent être des images simplifiées laar rapl7urt aux; imal;es de syt7t.hése générêcs après la prise de vues at lrzrtir du fichier mémorisé püur la (:U177pUSIlIUl7 C1C:S 1171ages hybrides coznbil7ées définitives.
Les ~~randeurs captées caractéristiques de l'optique et de la üéon7étriey du système de prise de vues peuvent comprendre par exez77ple l'ouvel-ture du diaphragme, la mise au poi.l7t, la focale de l'objectif a focale variable (zoom), la vitesse d'obturatioz7, l'élévation de la caméra, la rotation du support de la can7éra autour de san axe vertical, l'inclinaison du support de la caméra autour de son axe horizontal, la pUSit1U11 du cl7aI'lUt SuppU1'L de la caznêra par rapport à un rail de travelling, etc...
Le système selon l'111veI7t1U17 de réalisation d'11773f~eS C0177pOI'tal7t Une CU177b117a1SO17 libre d'images rêelles et d'in7ages de Synthèse comprend généralement les éléments suivaz7ts - au z77oiz7s un système de prise de vues comportant une caz~7éz~a réelle montée sur us7 sulopozrt n7oùile;
- une pluralitê de capteurs disposés à différez7ts emplacen7ents sur la caznél°a et sur son support n7ohile de façoz7 à pouvoir z77esurer une pluralitê de grandeurs physiques caractéz-istiques de la géon7étz-ie et de l'optique du système de prise de vues;
- des moyens électroniques pour recevoir les données mesurées par les diïiérents capteurs, un signal de synchronisation des images 3U réelles générées par le systèn7e de prise de vues et un code temporel (tin7e-code) pour chaque in7age et pour émettre, à chaque top de synchronisation, l'enset77ble de ces données sous 1a fon77e d'un paquet unique comportant le code temporel (orne-code) correspondant;
- m ordinateur graphique équipé d'un logiciel de synthèse d'images numériques ; et ,;<:;;:-,,_-.;._. . ; ~ .; .:._. . .., ..; , ~... - ;<., . , . .",,: . ~,-< .
... ~~,. . ., ;;,., , .. ,; ., :, ,: : ,.; . .
ft une litiisc:»z entri: 1CSC11tS 11'lU5'CI7S t;ICi.lroniclues et l'ordinateur graphique.
l,c ystcmc l~cW cwrnparmr plinaimnrs s~~stcn»s dc prise de vues chacun muni d'une caméra réelle.
j Les caméras utilisées peuvent être des caméras vidêo, des caméras de télêvision haute défïz~zition (I-ID) au même titre que des caméras cilzénaatographiques.
I-'invention sera mieux comprise à l'étude d'un exemple de réalisation nullement limitatif illustré schématiquement par les dessins aau~exés sur lesquels la figure 1 monta-e schématiquement l'ensemble d'un système de réalisation d'it»ages selon l'inventiorz,ct la figure 2 illustre de manière siznplifiLe un système de prise de vues comportait une caméra et un support mobile l'ensemble pouvant être utilisé dans le systême de a~éalisation d'images de la figure 1.
Tel qu'il est illustré sur la figure 1. le système de réalisation d'images de l'invention comprend uz~ système de prise de vues référencé 1 dans son ensemble comprenant ua~e caméra vidéo 2 équipée .
d'in objeccïf à focale variable 3 et montée sur un support constitué par un pied 4 et un chariot S pouvant se déplacer sur des rails 6 pour des znouvetnents de travelling au moyeta de roues 7. Sur la caanéra 2 se trouve clishosé ura anoaiteur elc: visée $. l..a camae:ra ccuohrcrzd en outre urte carte électt'otoidue d'acquisition J rcpréseW ée schén vatiquenoetat sous la fUI'nl~ d'un bloc sur la figure 1. La carte électronique 9 est relie par la liaison 10 à un ordinateur ba'aplvique 11 équipé d'un logiciel de synthèse d'inoages numériques. Les images numériques de syltthèse générées par l'ordinateur 11 peuvent être visualisées sur un écran 12. Les images réelles gênérêes par la caméra 2 peuvent quant à
elles être visualisées sur uto écran 13. Bien entendu les écrans 12 et 13 pourraient Il'eI1 faire qu'wa.
Selon f'uaventiozo, l'ordinateur 11 est en outre capable, après avoir assuré la cohérence géométrique entre l'image réelle aloparaissant sur le moniteua~ 13 et l'image de synthèse apparaissant sur le moniteur 12 de mélanger ces deux images de façon à créer une image combinée loybride comport~u~t des parties de l'il~~age réelle et des parties de '' l'image c1e synthèse. Bien entendu clans une v<ariaa~tc ce mélange pourrait être effectué par un mélangeur classique. Cette iaa~a~;e hybride combinée apparaît sur le moniteur de contrôle 14 qui pourrait également être constitué par une fenêtre dans l'écran 12 de l'ordinateur 1 1. L'im<age hyl7I'ide peut également être renvoyée par la connexion 1 S
sur le moniteur de visée 8.
Comme on peut le voir en outre sur la fi~~ure 1 le système de prise de vues I se trouva situé dans une pièce représeralant le moznde réel et comportant â titre d'exemple uai plancher 1G sur lequel sont placés les lU rails G et deux murs 17 et 1$ à an~~le droit. Sur le mur I8 se trouve un tableau 19. Un volume cubidue 20 et une table 21 sur laquelle est ponce une feuille de papier 22 se trouvent éLyalen~ent tlaa7S le décor réel. Une pluralité de points de coratrôlc 23, ici au nombre de cinq dans l'exemple illustrê, sont constitués par de petites cibles dessinées 15!' ou collées sur les murs respectifs 17 et 18 à différents endroits. Sur la figure I se trouve en outre schématisé sous la forme d'un rectangle en trait fin 24 le clzaml.~ maximal do vision du s~~stèraae de prise de vues I
prévu pouz~ la prise de vues définitive. On notera que les différents points de cOIItI'Ole 23 se trouvent en dehors du champ de prise de vues 20 définitif ainsi délimité.
On a encore représenté symboliquement sur la figure ,1 sous la .
référence 25 le monde virtuel quï se trouve défïni, par un modèle paraznéerique constitué dans l'ordinateur 11 et capable de générer une image de Sj'rltllèSe SOUS la foin oe d'un objets pyramidal 2G orienté par 2j rapport à u.n trièdre de référence 27 et vu par une cazrzéra virtuelle 2a.
Selon la présente inventïon, l'objet 2G hz-ésente une paz-faite ' cohérence géonaétriclue avec l'ima~~e réelle. l~aa~s ces conditions, non seulement son oa-ieW ation est correcte par ralaport à celle de l'objet cubique 20 znzais encore ses dinxensions sont conopatibles de façon à
3U permettre, par combïoaison de l'image a-éelle visible sur l'écran 13 avec l'izna~;e de synthèse visible sur l'écran 12 d'obtenir une image connbïnée apparaissant sur l'écran 1~. sur laduclle il n'est pas possible de distizabuer les éléments réels des éléments de synthèse.
lûIl Se I'epOZ'lallt à la fibure 2 on voit due le système de prise de 35 vues 1 comporte une pluralité de capteurs disposés à différents lt) ~~''gy~,,~ ~I.
k~ 'l.y ~ 1./
emplacements de la caméraa 2 et cle son support 4,5. I\ titre d'exemple on aa représenté sur la figure 2 un capteur 28 pour les mouvements dits cle l.~anonan~iclues c'est-aa-dire de rotatiao sautouawl'un <m;e vertical du l.~ied 4, am capteur 2y de zraouvetments de plotagee c: 'est-a-dire d'une j rotation autour d'un axe hor1ZO11Ital, un capteur 30 de travellia~b fOUI'IIISS~il7t une indication sur les dépltlCa:I17eJ7IS du chariot 5, un capteur 31 de mise au point monté sur la L~a~~ue de mise au point de l'objectif 3, um capteur 32 d'ouvea~ture de diaphragme également z~7oz~té
sua' l'objectif 3 et un capteur de zoom 33. Un circuit électronique 34 fais~u~t partie de la carte d'acquisition 9 visible sur la figure 1 reçoit, lnar les connexions â5 et 3G, les signaux émis har les capteua~s 31 de taise au poim et 33 de zoom. I1 peut s'agir en particulier de capteurs écluilaés d'un système de eodaa~.:e optique fOLII'l7aSSia.rlt clos données sur des déplacements an ;ulaires. Les données traitées par le circuit l~ électronique 34 sont ensuite envoyées par la connexion 37 sur un circuit d'acquisition électronique 38 faisant partie de la carte d'acquisition 9 visible sur la figure 1 qui reçoit les signaux issus des autres capteurs par les connexions 39, 40, 41 ct 42.
Les signaux correspondant aux différents capteurs sont '?0 «énc,raleznent sous forme analogique.
Les différents capteurs 31, 32 et 33 fournissent des W formations sur les caractéristiques optiques du système de brise de vues. Bien entendu d'autres caractéristidues optiques pourraient être prises en compte dazis la pratique.
25 Les différents capteurs 28, 2J et 30 fournissent des W forn~ations sur les caractéristiques géométriques du systèane de prise de vues.
On coz~z~prendra bien entendu que le nombre de ces capteurs pourrait être au~4menté par rapport u l'exe:mple illustré. On pourrait notatnmetit donnea~ des infonrtations sur (élévation de la çaméra par 30 rappoz-t au sol et sur d'autres orientations de la caméra par rapport à
son pied.
Les capteurs 28, 29 et 30 peuvent avantageusezrtent constitués sous la forme de codeurs aptiques dont les infoz-tmations sont directement traitées pas le cïrcuit d'acquisition 38.
35 Le circuit d'acquisition 38 comporte en outre une entrée de ~~~~ji3~~~
yazc:IlH'olllvSltic~o X13 rcccvant Ics tc~1)s dc aymc:llrc»aiwtic»o dr,s 1z~'zaF;es génêrécs par 1,1 carnér<z 2 ainsi c.lu'unc clztrec 44 recevant le code temporel (rime-code) correspondant à chaque ima~.:e générée.
Le rizle du circuit d'accluisition 38 est dc collecter l'ensemble des j voleurs zncsua~ées par les dit-lérents capteurs cn synchronisme; avec I<r prise de vue vidéo et de les envoyer par paquets correspondant chacun a un code temporel (tilne-code) par l'iz~tennédiaire de la connexion de soa-tie 45 vers l'oz~dW ateur graphique 11. ,.
On va maintenant décrire le fonceionnement du systême de .
lU réalisation d'imaces selon l'invention.
Le systènac cl c: brise de vues 1 constitué dc la caméra complète 2 avec son optique 3 à focale variable et son systême de manipulation pernaettant des pamorarniques horizontaux et verticaux, son pied 4 permettant l'élévation et son système de chariot 5 permettant des I~ travellings sur les rails 6, est utilisé pour sirnultanémcnt obtenir des images de la scêne réelle et d'autre part piloter dans l'ordinateur gz°aph:ique 11 m ensemble de paramètres permettant de calculer des izmages de synthèse en trois dimensions. Plus précisément l'ensemble du systênoe est conçu pour que le monde virtuel 25 vu par 1a cat~~éz~a ?0 virtuelle 2a et visualisé en images dc: synthêse soit c.onstanvment colxérent d'm poi.nt de vue géométrique avec le monde réel vu paz° 1a ca~néra~2.
Pour illustrer ce principe de cohéret~ace considérons le cube 20 qui pa-éseaate certaines dimensions réelles. Dans le aronde virtuel 2S
25 1°ordinateur 11 équipé de son logiciel de synthèse d'images est capable de créer une pyrannide 2G de base earrêe comportant un côté
exactement identique au côté du cube réel 20 et oa-ienté de la même marnière. La caméra 2 librement manipulée par son opérateur peut alors créer selon l'invention une séquence d'images ayant ce cube 2U pour 3U sujet dans le décor réel visible sur l'écran 13. Siaoultanétnent et avec serzsiblennent la même fréquence, est créée par l'ordinateur 11 une séquence équivalente d'images de synthèse telles que si l'on superpose y deux d deux les imabes réelles et de synthèse correspondantes, le cube 20 réel et la pyramide 2G de synthèse viezonent exactement se 35 suloerposcr d01117itI7t l'il'npI'eSSlon d'u11 vo1u117e ulllque. Cette propriété
,a .
'' dl.l syStl:111e llltlSlre la cohérerme béon~étriclue entre les deux sources d'images réelles et virtuelles.
four obtenir une telle cohérence gêométrique il est 1'7é(:ess111Te de caml~aâtre avec une grande IJ1'éC1S10J1 l'ensemble des caractéristiques j p)xysiqucs béométl~iclues et ohtidues du s~~stemc de prise de vues réelle 1 dans la mesure où de telles caractéristiques affectent l'ilna ;e réelle produite à chaque instant.
Ces grandeurs cal'actéristiques physiques se répartissent en plusieurs catégories lp - les grandeurs physiques constantes fixes pour toutes les prises de vues - les ~~I'andeurs physiques constantes pendant une prise de vues mais pouvant varier d'une prise à l'autre dite "grandeurs de prise"
- enfin les graa~deurs physiques variables au cours de la prise de lj vues et mesurées en permanence pal' les différents capteurs 29 à 33 dites "grandeurs captées".
Parlai les grandeurs physiques constantes pour toutes les prises de vues on pourl'a noter par exemple la taille de la matrice de diodes CCl.~
de la caméra 2, le nombre de cellules de cette matrice, le décalage 2p entre l'axe optique et le centre de la matrice de diodes CCD, la position relative entre l'axe vertical de plulorarnique du pied 4 et l'axe horizontal 29 du mouvement de plongée.
' Parmi les grandeurs physiques fixes en cours de prise mais qui peuvent varier d'une prise ~ l'autre, on notera par exemple la position 2j du rail G da.lls le IIlUllde I'éel Uu, eI'I l'a17Se1lCe d'u17 chariot de travelling, la position du pied de support d'une caméra fixe.
Les grandeurs physiques "captées'° sont quant à elles par exemple celles qui sort mesurées par les capteurs illustrés sur la figure 2 référencés 28 à 33.
3p Selon l'invention, avait toute prise de vues, on procède à une phase d'analyse du système de prise de vues de façon à définir un Inodéle paramétrique du système de prise de vues daI7S l'ordinateur gl~aplaique 11.
A cet effet, on réalise à l'aide du système de prise de vues 1 35 CUlTlp01'tallt la caméra 2, une pluralité d'images rêélles contenant .,..... . -..-.,. , , . , ï : .. . .. : ~ ,:e ;.. . . _ :.,., , ;...-., ~ : :.
; ,:. : , ., . , . , , .. . . ,. ,. ..: ;:. . :. -, .. v; ~ ' ~3 G17F3C4117e au n 7ollls l'un des points de contrôle 23. 1r<x position «éon oétrique de chacun des points de contrôle 23 dans l'espace réel étant parfaitement cozu~ue, peut être introduite à titre de renseignement géométrique dans l'ordinateur gralohidue 11. On notera j clac lors de la réalisation de ces in~a;~es réelles, la c<zméra 2 est placée cle façozt it pouvoir effectivement visualiser Ics différents points de CUlltI'ôle 23 placës comme on l'a dit précédemernent en dehors du champ noz-z-z-zal de la future poise de vues.
four chacune des in~apes réelles ainsi gënérées toutes les lU gra»deurs captées sont traitées par le circuit électronique 34 et le l circuit d'acquisition électronique 38 puis transmises en s~~nchronismo avec les images par la liaison 45 â l'ordinateur 11.
Après avoiz- ainsi rêalisé une pluralité de telles images dans laquelle on retrouve clzaque fois ull CeIialn 170111b1'e de points de 15 contrôle 23 identifiés chacun par exemple par un numéro, on procède datas l'ordinateur 1:1 a l'analyse de la relation entre les infoz7nations sur la position des différents points de contrôle véhiculés par les images réelles ëz»anant de la caméra 2 elle-même et les informations .
correspondantes fournies simultanément par les différents capteurs des 3U caractéristiques ~.~:orW triques et optiques variables du système de prise de vues 1.
' On notera qu'il est zaécessaire de disposer d'au moins trois points cie contrôle 23 non alignés pour fournir des renseigner -zents suffisants à l'ordinateur 11, bans 1a pratique cepezzdaz~t on prévoiera m nombre 25 plus grand de sels poizns de contrôle 23.
On notera que dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les images ~énéz~ées par la caméra 2 peuvent être affichées en même temps que ysur d'autres moniteurs de contrôles, sur l'écran 12 de w l'ordiu~ateur graphique 11 dans une zone paz-ticulière de cet écran ou 3U fenêtre que l'on peut positionner où on le dészre. 11 est aloz-s facile d'exécuter par programme dans cette même fenêtre différents tracés graphiques qui viennezat se supeposer à l'imazge issue de la caméra 2 du système de prise, de vues 1. Étant donné que l'on retrouva dans chaque image z-éelle issue du système de prise de vues 1 un certain 35 nombz~e de points de contrôle 23 parfaitcmcr~t identifiés par leur mmoru, il ust I~tac.~il~, c:n del:alac~nnt uaa c:vaawcur wz- lsa f~W trc 1:>ar excmlale à l'aide d'urte souris et en c:licluant sur lit SaUI'1S C1Ua17d le curseur est sua' un paiaot do contrôle, d'informer l'ordinateur 11 de la position exacte de ce point de contrôle dans l'im<.tge.
Bien entendu tout autre nuéthc>de permettant de renseigner l'ardi.mateur gz~aplzique sur la position des différents points de contrôle datas l'image peut cozavenir. , Gzatce â l'ensemble de ces iu~fontnatians> il est alors possible de rc:aliser um zzaadèle paran-aêtz-ique dans le monde viz-tuel du système de prise de vues réel, constituant en quelque sorte une caméra virtuelle dans le monde virtuel. L'ordinateur est ainsi capable de mémoriser une pluralité de tables de conversion fournissant les valeuz's des parazmètres de la tan -aéra virtuelle pour chaque modification de l'un des .paramèt.res de la caméra réelle. On ratera due la défia~ition et le calcul 1~ de ce modèle paraméta-ique du système de prise de vues réel 1 se fait une fois pour toutes pour chaque systèzi~c de prose de vues de sorte qu'il ai°y a pas liais de répéter ces opérations plusieurs fois.
Dans certains cas il peut se faine, COI'1'1177e Oll 1°a indiqué
précédema~~ent, que cez'taines grandeurs physiques fixes du système de prise do vues 1 varient cependant entre doux prises de vue. Dans ce cas il est encore nécessaire, avartt la prise de vues effective, de procéder ~ une opération dite "c3'initialisarion" permettant de renseigner l'ordinateur 11 sur la situation effective du système de prise de vues 1 dans le mande réel. Cela peut être le cas, paz' exemple 25 si les rails G ont été dêplacés dans un autre dêcor réel depuis la précédertte prise de vues. , A cet effet, le n7odèle paramétrique du système de prise de vues , doit être complété par des grandeurs physiques dites "brandeurs de prise" caractêristiques de la positiort du support mobile dans l'espace.
30 lWuas ce but, on génère à nouveau au moyen de la cannéra 2 une plua'alité d'images réelles chacune résultant de la visée d'un point de contrôle 23 en faisant c~incider ledit poi.W de contrôle avec le point de l':unage aligné avec l'axe optique de la caméra. On procède à une telle visée successive d'un certain nombre de points cie contrôle 23. Cette 3~ opération d'initialisation s'apparente donc à la lorécédente opération.
.> ~.. . .. .. . " . , . . . . . . .. -,;., w .. . . . . .
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'l'outefois ici on ne considère qu'un seul point de contrôle 23 par image et celui-ci est toujours à lu lxxênxe place dans l'image. II suffit donc de renseigner l'ordinateur 11 ~ sur le numéro du point dc contrôle.
La positîon de chaque point de colxtrôle dans l'espace est iransmise à
l'ordinateur en Ixxcoxe temps que les valeurs mesurées des grandeurs captées issues conxlme précédemment des différents capteurs 28 à 33 et traitées par les circuits électroniques 34 et 38.
Aprës cette opération d'initialisation, on procède â la prise de vues de la séquence d'images réelles désirée, les poilxts de contrôle 23 lU restant alors en dehors du champ illustré en 24 sur la fi~~ure 1.
fendant la prise de vues, les différentes valeurs mesurées par les capteurs 28 at 33 sont traitées en temps réel. Les signaux corl-espondant aux gralxdeurs physiques captées pour chaque ilxxabe solin donc t1'alxsIxxlses par l'intenxxédiaire du circuit électronique d'acquisition 38 1 j en teIxxpS 1-1:01 et e1x sylxclxl'01x1Snxe avOC la aénératioix des images sous 1<i forme d'un paquet comportant en outre Ie code temporel (tilne-code). L'ordinateul° 11 dispose donc pendalxt la prise de vues à chaque image I~c~elle indexée par son code temporel (tune-code), de toutes les 11xf01'IxxatiUlls lui pel7xxeltalxt de calculeC les, ha1'~ilx~ètl'eS Cle la calxxél'a v1I'tuelle ~a cOI'l'espOlxdalxte. Ces lIlfO1'IxxatlGl7s sOIIC tOUC d'ahOrd StOGiCéeS dalxs ulx fichier associé à la prise de vues correspondante aux fins d'utilisation ultérieure. Sinxultalxément 1°ordinateur 11 génère des ilxvages cle syxthèse vues par la caméra viI-tuelle 2a à un rythme proche de celui du systènxe dc: prise de vues réel 1. Cet impératif de temps 25 réel iunplique donc que les images de syntOèse puissent éventuellement être simplifiées par rapport aux images de synthèse défilaitives qui seront gélxérées plus tard à partir du fichier nxémorisé constitué
pendalxt la prise de vues et qui seront ef1°ectivement utilisées pour la CUIIxpOS111011 fi.txale avec les images réelles.
3U Pendtvxt la prise de vues on dispose donc en continu de deux sources d'iloages, les images réelles provenant du système de prise c3e vues 1 et les images de synthèse Lxl~ovenant d'ull IllOtlde V1I'tuel ~,~
géoloétriquement cohérentes avec celles-ci. Ces deux sources peuvetxt a101'S l~znéltulgées en temps réel et l'image loybric3e affichée sur un 35 certain nolnbre de moniteurs de contrôle tels que 1~ destinés aux ;,-::-ò-n..<< .,.._.;., ; , :,..,: . . ......; . ";.:.... ,...:. -., ,..,.,..
.,: . ~w .~ ~-...... .....:;. -.. ..,.,.. ..,.. ,.-., ,, . ..,.., . . -.:v::.
, .. ., ..: .......... , . .
l6 r~olisateurs, nux actctars évealtucls, aux ctvdrcurs, etc. Daa~s un mode de réalisatic»7 prëféri: de l'invention conlne illustré sur 1.1 l'i~~uz'e 1, on renvoie; l'7171I1~.'_l, )lybricle ainsi obtenue sur le moniteur de vise 8. Le cadreur qui manipule la c<zmêra 2 peut alors opérer comme si le système de prise dc vues rr.~el x était CCltlih(: Cl'ulle Cf1171t:H'a IllIxtC:
9'ihnallt un espace ll~~~ride raclant l'espace réel et un espace virtuel assurant ainsi une excellente ergonomie ec une brande souplesse du , l:~rocédé de l'invention.
Le nlélanpc des il77figCS I't'C:lleS e;t des images de synthèse peut se lU faire d'une manière classique pur incrustation, par exemple incrustation sur fond bleu ou incrustation selon la luminosité.
Le procédé de l'invention peut être aisément appliqué à la productiola d'imabes en studio dans laquelle par exemple des images réelles comprendront des acteurs réels filanés sur fond bleu. Los images de syzmhèse comprendront alors par exemple des décors, les images combinées comportant les acteurs réels se déplaçant devant les décors de synthèse.
Dans une autre applicatïon du procédé de l'invention à la productiozl d'iJlages on extérieur, les images réelles peuvent 3Uf , c~znprez~dre un décor réel tel qu'un dëcor natul'el et les images de syaltllèse peuvent comprendre par exemple un êlél~~ent arcloitectural tel du'un pz'ojet de bâtiment, les images combinées comportant alors l'élëment architectural de synthèse dazls son décor réel.
OII poul-l'a également ozlvisager de gc:nérer par ordinateur des caches d'éléments réols présents dans la scène ou encore de substituer des éléments réels par des ëlén-lents de synthèse.
D'une mazliëre générale on comprendra que le parfait couplage dynamique réalisé selon l'invention entre la caméra réelle et une caméra vil'tuelle pem~et toutes sortes de COI77b11'1a15olls entre des images réelles et des in'lages virtuelles avec une parfaite cohérence béométridue.
Claims (4)
1. Système de réalisation d'images pour produire une séquence d'images comportant une combinaison superposée d'images réelles représentant le monde réel et d'images de synthèse représentant un monde virtuel, caractérisé par le fait qu'il comprend:
- au moins un système de prise de vues comportant une caméra réelle apte a générer une séquence d'images réelles, montée sur un support mobile;
- une pluralité de capteurs disposés à différents emplacements sur la caméra et sur son support mobile de façon à
pouvoir mesurer une pluralité de grandeurs physiques caractéristiques de la géométrie et de l'optique du système de prise de vues;
- des moyens électroniques pour a) recevoir les données mesurées par les différents capteurs, b) générer un code temporel pour chaque image, et c) émettre, avec les données de chaque image réelle, un paquet unique comportant le code temporel correspondant et un signal de synchronisation des images réelles;
- un ordinateur graphique équipé
d'un logiciel de synthèse d'images numériques; et - une liaison entre lesdits moyens électroniques et l'ordinateur graphique pour transporter ledit paquet unique.
- au moins un système de prise de vues comportant une caméra réelle apte a générer une séquence d'images réelles, montée sur un support mobile;
- une pluralité de capteurs disposés à différents emplacements sur la caméra et sur son support mobile de façon à
pouvoir mesurer une pluralité de grandeurs physiques caractéristiques de la géométrie et de l'optique du système de prise de vues;
- des moyens électroniques pour a) recevoir les données mesurées par les différents capteurs, b) générer un code temporel pour chaque image, et c) émettre, avec les données de chaque image réelle, un paquet unique comportant le code temporel correspondant et un signal de synchronisation des images réelles;
- un ordinateur graphique équipé
d'un logiciel de synthèse d'images numériques; et - une liaison entre lesdits moyens électroniques et l'ordinateur graphique pour transporter ledit paquet unique.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le système de prise de vues comprend une camera vidéo, une caméra de télévision à
haute définition ou une caméra cinématographique.
haute définition ou une caméra cinématographique.
3. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs systèmes de prise de vues réels.
4. Système selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moniteur de contrôle pour recevoir en temps réel les combinaisons d'images réelles et d'images de synthèse.
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