Los siguientes métodos de profundidad de campo proporcionan un aspecto cinemático muy similar al de la fotografía y el cine para plataformas de escritorio y consola, mediante el renderizador de sombreado diferido y el renderizador de avance agrupado.
Cinematografía
La PDC Cinemática se parece mucho a la de las cámaras del mundo real, de forma similar a la PDC de Círculo y Bokeh, puedes ver Bokeh de forma circular (zonas desenfocadas) con contenido nítido alto rango dinámico (HDR). Este método utiliza un procedimiento de simulación Bokeh que proporciona estabilidad de resolución dinámica y compatibilidad con el canal alfa, a la vez que es más rápido, escalable y está optimizado para proyectos que se desarrollan en equipos de escritorio y consolas.
Enfocar el sujeto de la toma
La clave para conseguir un efecto de profundidad de campo estéticamente agradable se halla en la forma de enfocar el sujeto de la toma. Hay tres factores fundamentales que afectan a la configuración de la Profundidad de campo para cualquier toma:
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Decidir la Longitud focal del objetivo que se utilizará.
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Elegir una Apertura (número f) adecuada.
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Elegir una Distancia al sujeto desde la cámara.
Vamos a desglosar los elementos que componen la cámara y la escena captada para entender qué ocurre cuando modificamos los ajustes:
- Puntos de la escena
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Rojo: Desenfocado
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Azul: Perfectamente enfocado
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Verde: Parcialmente enfocado
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Distancia de enfoque al sujeto de la toma (1. ii)
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Objetivo de la cámara
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Diafragma del objetivo (medido en números f)
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Longitud focal del objetivo
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Filmback / Sensor de imagen
- Resultado de imagen final
Observa que la imagen renderizada de la derecha se invierte a través del objetivo de la cámara. El rojo es parte del fondo y está más desenfocado; el verde es parte del primer plano y está desenfocado marginalmente.
Aquí tenemos los puntos múltiples (1) que representan objetos captados por la cámara a una Distancia de enfoque (2) definida, en este caso, el sujeto azul. La Apertura (4) define lo borrosos que estarán los objetos del primer plano y del fondo que no estén enfocados. Por último, la Longitud focal (5) del objetivo controla el campo de visión, o lo ampliada que estará la imagen.
Apertura
La Apertura define la nitidez o desenfoque del primer plano y del fondo en función del diámetro del Diafragma, que se controla en números f.
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Objetivo de la cámara
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Diafragma de apertura del objetivo medido en números f
Este diagrama muestra el modo en que el Diafragma (2) bloquea el paso de la luz a través del Objetivo (1). El tamaño de la Apertura (o número f) determina cuánta luz pasa a través del Objetivo, controlando a su vez el desenfoque del primer plano y del fondo en función de la Distancia de enfoque de la toma.
La Apertura se compone de dos elementos: el Número f y el Diafragma.
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La Apertura es el diámetro del círculo por el que pasa la luz. La Apertura se determina con la Distancia focal dividida entre un Número f.
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El Diafragma es la estructura mecánica formada por múltiples láminas que bloquean la luz. Se abre y se cierra en función del número f indicado.
La aAertura del objetivo viene definida por el diámetro del Diafragma, que disminuye a medida que aumenta el número f y controla la intensidad del efecto de profundidad de campo. Consulta Distancia de enfoque para ver un diagrama que muestra este efecto.
Para demostrar cómo funciona la Apertura, arrastra el control deslizante y alterna el número f entre 1.4, 2.8 y 5.6. Los números f más bajos crean una PDC menos intensa, con más desenfoque del fondo y del primer plano. Los números f más altos intensifican la PDC y reducen el desenfoque.
Observa que aquí solo se modifica el número f; la Distancia de enfoque y la Distancia focal se mantienen fijos en 7 m y 75 mm, respectivamente.
Arrastra el control deslizante para cambiar el número f de la Apertura.
Normalmente, al ajustar la Apertura de una cámara real, tendrías que modificar también la Exposición para que el filmback o sensor de imagen recibiera la misma intensidad lumínica. Sin embargo, la cámara de Unreal Engine no es real, por lo que ajustar el Número f y el Diafragma no controla la intensidad lumínica.
Longitud focal
La Longitud focal es la distancia que va desde el centro del objetivo hasta el Filmback (o sensor de imagen), medida en milímetros (mm).
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Objetivo de la cámara
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Distancia focal
Para ver cómo funciona, arrastra el control deslizante para alternar la Longitud focal del objetivo entre 50 mm, 75 mm y 100 mm. Observa cómo efectivamente cambia el campo de visión de la toma; a medida que aumenta la distancia focal, disminuye el campo de visión. Puedes comparar la distancia focal con el zoom de una cámara, salvo que, al modificarla, se intensifican las zonas desenfocadas de la toma en el fondo y el primer plano. En el ejemplo siguiente, puedes verlo al alternar entre una distancia focal de 50 mm y 100 mm; la toma aparece mayoritariamente enfocada en todo el primer plano, pero al utilizar una distancia focal de 100 mm, es más fácil ver que el fondo está más desenfocado y que el primer plano tiene también un desenfoque mínimo.
Observa que en el diagrama y el ejemplo aquí solo cambia la Distancia focal del objetivo; la Distancia de enfoque y el Número f se mantienen fijos en 7 m y f/2.8, respectivamente.
Distancia de enfoque
La Distancia de enfoque es la longitud que separa el centro del objetivo de la cámara y el sujeto de la toma que se enfoca para crear un plano focal. Cuanto más cerca esté la cámara del sujeto, más desenfocado quedará el fondo.
- Puntos focales en la escena
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Rojo: Desenfocado
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Azul: Perfectamente enfocado
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Verde: Parcialmente enfocado
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Distancia de enfoque al sujeto (1b)
- Objetivo de la cámara
Este diagrama muestra los objetos (1) que componen la escena: fondo, sujeto de la toma y primer plano. La distancia del Objetivo (3) al objeto focal (2) —en este caso, el punto azul— es la Distancia de enfoque. Las zonas del fondo y del primer plano se desenfocan en función del número f utilizado y de la Distancia focal del objetivo.
Podemos visualizar las Capas PDC en el menú desplegable Mostrar del Visor, al seleccionar Avanzado \> Capas de profundidad de campo. En este caso, el verde representa los objetos en primer plano, el negro es la zona donde se enfocan los objetos, y el azul forma parte del fondo.
Para ver cómo funciona, arrastra el control deslizante para alternar la Distancia de enfoque entre 4 m, 7 m y 10 m. Al ajustar la Distancia de enfoque se ajusta el Plano focal (línea de puntos morada) en la escena, que indica la región enfocada de la toma. El punto de referencia azul del diagrama utiliza aquí al Personaje como sujeto focal, por lo que, a medida que la cámara desplaza el enfoque de la toma (zona negra/gris superior) a distintas partes de la escena, los objetos del primer plano y del fondo también cambiarán. A partir de 4 m, el coche de policía del primer plano está enfocado nítidamente y el personaje está desenfocado en el fondo. La referencia azul del diagrama lo indica con la intersección de su punto focal delante del filmback. A 7 m, el personaje está completamente enfocado, mientras que los objetos del fondo y del primer plano están desenfocados. A 10 m, las vallas de las obras están enfocadas con nitidez, mientras que el personaje y el coche de policía están desenfocados en primer plano. La referencia azul del diagrama lo indica, ya que el punto de intersección se extiende más allá del filmback. A lo largo de todos estos cambios de la Distancia de enfoque, aumenta o disminuye el efecto PDC según si el objeto está en primer o segundo plano.
Observa que aquí solo se modifica la Distancia de enfoque; el número f y la Distancia focal se mantienen fijos en f/1.4 y 75 mm, respectivamente.
Simulación del proceso del diafragma
La función de la Profundidad de campo es aplicar importancia focal a un sujeto o sujetos de la escena. Igual de importantes pueden ser las zonas desenfocadas. La profundidad de campo de Unreal Engine 4 simula el diafragma del objetivo y te permite controlar estéticamente la forma del Bokeh (zonas desenfocadas) ajustando el número y la curvatura de las láminas del diafragma.
Por motivos de rendimiento, la simulación del diafragma solo es compatible con los ajustes de Escalabilidad del motor de Epic y Cinemática. Los ajustes de menor calidad volverán a las formas Bokeh circulares de igual área para garantizar una conducta similar con la funcionalidad de exposición automática, desactivando a su vez la simulación de las láminas del diafragma.
Número de láminas del diafragma
El Diafragma (o iris) es un mecanismo formado por láminas que puede ajustarse para influir estéticamente en el aspecto de las formas Bokeh. Utilizar un número menor de láminas dará como resultado un diafragma con forma poligonal, mientras que un número mayor de láminas mejorará la curvatura del diafragma para que parezca más natural, con un Bokeh desenfocado redondeado.
El número de láminas del diafragma influye directamente en la forma del Bokeh cuando se aumenta la apertura máxima (se reduce el número f mínimo).
Apertura y apertura máxima
La Apertura es el paso del objetivo, controlado por el diámetro del Diafragma, que se mide en números f. La cantidad de luz que pasa a través del objetivo se controla mediante el tamaño de apertura. Al ajustarse el tamaño de apertura, se establece el plano focal para determinar lo enfocadas o desenfocadas que estarán las zonas situadas fuera de la región focal.
El siguiente gráfico muestra la correlación entre el tamaño de apertura (número f), la apertura máxima (número f mínimo) y los efectos de profundidad de campo.
Una apertura mayor (número f menor) crea una región focal menos profunda, por lo que el primer plano y el fondo quedan más desenfocados. Una apertura menor (número f mayor) crea una región focal más profunda, con más objetos enfocados en el primer plano y en el fondo.
Números f de apertura: 1.4, 2.0, 2.8, 4.0, 5.6, 8.0
Aunque la Apertura puede ser todo lo pequeña que quieras, sus dimensiones no pueden superar el tamaño máximo del objetivo. La Apertura máxima (medida en números f) determina lo grande que puede ser el objetivo. También define la curvatura de las láminas que componen el diafragma y limita el tamaño máximo de apertura; en consecuencia, se acorta la región focal efectiva, lo que limita el desenfoque de las zonas.
Cinco láminas de diafragma con diferentes valores de apertura máxima
En este ejemplo, el Número de láminas del diafragma se ha establecido en 5. Con una Apertura menor, las láminas del diafragma son más visibles en las formas del Bokeh. Con una Apertura mayor (el número f es igual al número f mínimo), las formas del Bokeh van volviéndose circulares.
En este ejemplo, se utiliza un actor Cámara cinematográfica con los siguientes valores:
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Número f mínimo: 1.4
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Número f máximo: 4.0
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Número de láminas del diafragma: 5
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Apertura actual: 1.4 - 4.0
Con estos valores, el número f solo puede aceptar valores entre 1.4 y 4.0. A medida que se profundiza en el efecto de profundidad de campo con un número f mayor (apertura más pequeña), las láminas del diafragma se vuelven más visibles en las formas del Bokeh.
Ten en cuenta que la apertura no controla la intensidad lumínica. Hemos tomado esta elección para que no tengas que ajustar continuamente la exposición al mismo tiempo, como sucede con una cámara real.
Ajustes PDC cinemática
Cámara cinemática
Los siguientes ajustes son específicos del Actor de Cámara cinemática. Observa que también tienes acceso a los ajustes de Cámara y Profundidad de campo.
| Propiedad | Descripción |
|---|---|
| Ajustes del filmback | |
| Ancho del sensor | Establece el tamaño horizontal del filmback o sensor digital (en milímetros (mm)). |
| Ajustes del objetivo | |
| Longitud focal mínima | Establece la longitud focal mínima del objetivo (en milímetros (mm)). |
| Longitud focal máxima | Establece la longitud focal máxima del objetivo (en milímetros (mm)). |
| Número f mínimo | Apertura máxima de este objetivo. Por ejemplo, 2.8 para un objetivo f/2.8. También definirá la curvatura de las láminas del diafragma. |
| Número f máximo | Apertura mínima de este objetivo. Por ejemplo, 8.0 para un objetivo f/8.0. |
| Cantidad de láminas del diafragma | Número de láminas que componen el mecanismo del diafragma. |
| Ajustes del enfoque | |
| Método de enfoque | Selecciona qué método de enfoque de la cámara se utilizará:
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| Distancia de enfoque manual | Establece la distancia de enfoque controlada manualmente. Solo está disponible cuando el Método de enfoque se establece en Manual. |
| Trazar plano de enfoque de depuración | Permite trazar un plano translúcido en la profundidad de enfoque actual. Así es posible seguir visualmente dónde está el enfoque de la toma. |
| Color del plano de enfoque de depuración | Cuando esta opción está activada, establece un color para Trazar plano de enfoque de depuración. |
| Suavizar cambios de enfoque | Activa esta opción para usar la interpolación para suavizar los cambios de la distancia de enfoque. Si está desactivada, los cambios de enfoque serán inmediatos. |
| Velocidad interp. suavizado de enfoque | Controla la velocidad de interpolación al suavizar los cambios de la distancia de enfoque. Esta opción se ignora si Suavizar cambios de enfoque no está activado. |
| Desplazamiento del enfoque | Añade un desplazamiento adicional a la profundidad de enfoque, que puede utilizarse para corregir manualmente el enfoque si el método de enfoque elegido precisa ajustarse. |
| Longitud focal actual | Controla la longitud focal actual de la cámara, la cual controla el campo de visión y el zoom. |
| Apertura actual | Establece el tamaño de apertura actual en función de un número f. Ten en cuenta que este ajuste solo acepta valores comprendidos entre el Número f mínimo y el Número f máximo. |
| Distancia focal actual | Muestra un valor de solo lectura que se utiliza en los Ajustes de enfoque. |
| Campo de visión horizontal actual | Muestra un valor de solo lectura que se utiliza en la Distancia focal actual y los Ajustes de filmback. |
Volumen de posproceso y actor Cámara
Los siguientes ajustes están disponibles en el actor Cámara cinematográfica, la Cámara y los Volúmenes de posproceso.
| Propiedad | Descripción |
|---|---|
| Ajustes de la cámara | |
| Apertura (número f) | Define la apertura del objetivo de la cámara. La apertura es 1/número f; los objetivos habituales llegan hasta f/1.2 (mayor apertura). Los números más altos reducen el efecto PDC. |
| Apertura máxima (número f mínimo) | Define la apertura máxima del objetivo de la cámara para controlar la curvatura del diafragma. Establécelo en 0 para obtener láminas rectas. |
| Número de láminas del diafragma | Define el número de láminas del diafragma en el objetivo. Se pueden utilizar valores entre 4 y 16. |
| Ajustes de profundidad de campo | |
| Distancia focal | Distancia en la cual el efecto de profundidad de campo debe ser nítido. Este valor se mide en unidades de Unreal (cm). |
| Desenfoque de profundidad km al 50% | Define la distancia a la que se desenfoca el píxel con un radio igual a la mitad del Radio de desenfoque de profundidad. Es especialmente útil para emular una dispersión atmosférica de bajo coste. |
| Radio de desenfoque de profundidad | Radio en píxeles con una resolución de 1080 p, que se aplicará en función de la distancia a la cámara para emular la dispersión atmosférica. |
Variables de la consola útiles para la optimización
La complicación de la PDC es que puede variar en función del contenido y de la importancia que se conceda a la dirección artística del juego con la PDC. Con esto en mente, aplicar PDC ofrece una amplia gama de variables de consola listas para ser personalizadas por plataforma, para que los desarrolladores controlen mejor las capacidades de rendimiento asignadas.
A continuación se indican algunas variables de consola que pueden ser útiles para vincular el rendimiento de la PDC cinemática.
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r.DOF.Kernel.MaxBackgroundRadius: Tamaño máximo del radio de desenfoque del fondo en el espacio de pantalla horizontal.
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r.DOF.Kernel.MaxForegroundRadius: Tamaño máximo del radio de desenfoque del primer plano en el espacio de pantalla horizontal.
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r.DOF.Scatter.MaxSpriteRatio: Proporción máxima de cuadrantes de píxeles dispersados como sprites. Útil para controlar el límite superior de dispersión de la PDC.
Son un buen punto de partida, pero puedes encontrar variables de consola adicionales en r.DOF.*.
Método de PDC Bokeh (heredado)
A partir de Unreal Engine 4.23, la PDC Bokeh se ha eliminado de Unreal Engine y del código fuente. Si utilizas las versiones 4.22 y 4.21, la PDC Bokeh ha quedado obsoleta para el Renderizador de escritorio diferido y la ruta de Renderizado anticipado.
La PDC Bokeh hace referencia al nombre de la forma que puede verse en las fotos o películas cuando los objetos están desenfocados. Este método renderiza un cuadrado texturizado para cada píxel y utiliza una textura especificada por el usuario para definir una forma con la que reproducir el efecto de un objetivo de cámara.
La aplicación solo utiliza media resolución para ejecutar este efecto intensivo. Trata de ahorrar rendimiento de renderizado en las zonas donde el efecto no es perceptible, a través de la Profundidad de campo adaptativa. La PDC Bokeh es más costoso que otros métodos de PDC disponibles en Unreal Engine, lo que lo convierte en candidata ideal para cinemática y demostraciones, donde los efectos visuales llamativos suelen ser más importantes que las posibles preocupaciones de rendimiento.
Profundidad de campo adaptativa para PDC Bokeh
La PDC Bokeh se renderiza por defecto a un cuarto de resolución (media resolución en cada dirección), por motivos de rendimiento. En la mayoría de los casos, la reducción de la resolución es apenas perceptible, lo cual es perfectamente aceptable; sin embargo, en algunas situaciones, puede dar lugar a artefactos y resultados indeseados. La Profundidad de campo adaptativa soluciona este tipo de artefactos cuando es posible.
Los personajes desenfocados en el fondo aparecen pixelados cuando solo se utiliza la técnica PDC de muestreo reducido. Además, se crean artefactos alrededor de los cuernos del personaje en primer plano. La PDC adaptativa elimina este tipo de artefactos, de modo que los personajes del fondo ofrecen un aspecto mucho más suave.
La PDC adaptativa puede visualizarse con la marca de visualización Profundidad de campo adaptativa en el Visor de nivel, en Mostrar \> Visualizar. Cuando está activada, se muestra una superposición donde se utiliza el efecto con reducción de muestreo (en verde) y con resolución completa (en rojo). Donde no se aplica desenfoque, se muestra la escena con su color normal.
En general, interesa que la PDC adaptativa aparezca toda en verde. Cuanto más rojo haya en la visualización, más costará renderizar cada fotograma de la escena.
Ajustes de la PDC Bokeh
Los siguientes ajustes están disponibles en la Cámara cinemática, la Cámara y los Volúmenes de posproceso, situados en la pestaña Objetivo de la sección Profundidad de campo.
| Propiedad | Descripción |
| Distancia focal | Distancia en la cual el efecto de profundidad de campo debe ser nítido. Este valor se mide en unidades de Unreal (cm). |
| Región de transición cercana | Distancia en unidades de Unreal desde la región focal del lado más cercano a la cámara sobre la que la escena pasa de estar enfocada a estar desenfocada, cuando se utiliza PDC Bokeh o gaussiana. |
| Región de transición lejana | Distancia en unidades de Unreal desde la región focal del lado más lejano a la cámara sobre la que la escena pasa de estar enfocada a estar desenfocada, cuando se utiliza PDC Bokeh o gaussiana. |
| Escala | Factor de escalado general para el desenfoque basado en Bokeh. |
| Tamaño máximo de Bokeh | Tamaño máximo (en porcentaje de anchura de la vista) del desenfoque para la PDC basada en Bokeh. El rendimiento varía en función del tamaño. |
| Textura de la forma | Textura que define la forma del Bokeh cuando se desenfocan los objetos. Estos no se pueden mezclar con otros Volúmenes de posproceso. |
| Oclusión | Controla cuánto se extiende la geometría desenfocada más allá de su silueta habitual y su opacidad. Un valor de 0.18 arroja un resultado de oclusión bastante natural. Un valor de 0.4 puede ser necesario para resolver problemas de fuga de color en la capa. Los valores muy pequeños (inferiores a 0.18) suelen anular el efecto de desenfoque, aunque pueden funcionar bien cuando los objetos están muy cerca de la cámara. |
| Umbral de color | Controla el umbral en el que la PDC adaptativa comienza a utilizar la resolución completa, según el color. Los valores bajos permiten que una parte mayor de la escena utilice el procesamiento con resolución completa. |
| Umbral de tamaño | Controla el umbral en el que la PDC adaptativa comienza a utilizar la resolución completa, según el tamaño. Los valores altos permiten que una parte mayor de la escena utilice el procesamiento con resolución completa. |
Recursos externos
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SIGGRAPH 2018: "A Life of a Bokeh" de Guillaume Abadie (presentación en PowerPoint, ~150 MB)