Profondeur de champ cinématique

Skill-Family : Fondation Tags: Rendu Tags: Post-traitement Tags: Profondeur de champ Tags: DDL Topic-image: DOF_Cine_Topic.png Hero-image: designing-visuals-rendering-and-graphics\rendering-herobanner-5-0.png Version: 4.27

Les méthodes de profondeur de champ suivantes permettent d'obtenir un rendu cinématique proche de la photographie et du cinéma pour les plateformes de bureau et de console à l'aide du moteur de rendu Deferred Shading et du moteur de rendu Clustered Forward.

Cinématique

Le DDL cinématique est très proche de celui des caméras du monde réel. De la même manière que pour le DDL circulaire et le Bokeh, vous pouvez voir un Bokeh de forme circulaire (zones hors mises au point) avec un contenu [High Dynamic Range] (designing-visuals-rendering-and-graphics\post-process-effects\color-grading\hdr-display-output) (HDR) très net. Cette méthode utilise une simulation Bokeh procédurale qui assure la stabilité de la résolution dynamique et la prise en charge du canal alpha tout en étant plus rapide, évolutive et optimisée pour les projets développés sur ordinateur de bureau et sur consoles.

Mise au point sur le sujet de la prise de vue

La clé de l'obtention d'un effet de profondeur de champ esthétiquement satisfaisant réside dans la façon dont le ou les sujets de la prise de vue sont mis au point. Il y a trois facteurs essentiels qui influencent le réglage de la profondeur de champ pour une prise de vue donnée :

• Choisissez la Longueur focale de l'objectif à utiliser.

• Choisissez une ouverture appropriée (valeur d'ouverture de diaphragme).

• Choisissez une Distance de votre (vos) sujet(s) par rapport à l'appareil photo.

Décomposons les éléments qui composent l'appareil photo et la scène capturée afin de comprendre ce qui se passe lorsque nous ajustons ces paramètres :

1. Points de la scène

   1. Rouge : Hors champ

   2. Bleu : Une mise au point parfaite

   3. Vert : Presque mis au point

2. Distance de mise au point par rapport au sujet de la prise de vue (1. ii)

3. Objectif de la caméra

4. Diaphragme de l'objectif (mesuré en F-Stop)

5. Longueur focale de l'objectif

6. Filmback / Capteur d'image

7. Résultat final de l'image

Notez que l'image rendue à droite est inversée par l'objectif de la caméra. Le rouge fait partie de l'arrière-plan et est plus flou, le vert fait partie du premier plan et est légèrement flou.

Ici, nous avons les points multiples (1) représentant les objets capturés par la caméra à une Distance focale définie (2), dans ce cas, le sujet bleu. L'Ouverture (4) définit le degré de flou des objets du premier plan et de l'arrière-plan qui ne sont pas mis au point et, enfin, la Longueur focale (5) de l'objectif contrôle le champ de vision, ou le degré de zoom de l'image.

Ouverture

L'Ouverture définit le degré de netteté ou de flou du premier plan et de l'arrière-plan en fonction du diamètre du Diaphragme qui est contrôlé en ouverture de diaphragme.

1. Objectif de la caméra

2. Diaphragme d'ouverture de l'objectif mesuré en F-stop

Ce schéma montre le Diaphragme (2) qui bloque la lumière passant à travers la Lentille (1). La taille de l'Ouverture (ou le nombre de diaphragmes) détermine la quantité de lumière qui traverse l'objectif, ce qui permet de contrôler le degré de flou du premier plan et de l'arrière-plan en fonction de la Distance de mise au point de la photo.

L'ouverture est composée de deux éléments : le F-stop et le Diaphragme.

1. L'Ouverture est le diamètre de l'ouverture par laquelle passe la lumière. L'ouverture est définie par la longueur focale divisée par une valeur de F-stop.

2. Le Diaphragme est la structure mécanique composée de plusieurs lames utilisée pour bloquer la lumière. Il s'ouvre et se ferme en fonction du nombre d'ouvertures fourni.

L'ouverture de l'objectif est définie par le diamètre du diaphragme qui diminue à mesure que la valeur d'ouverture de diaphragme augmente, ce qui permet de contrôler la profondeur de champ. Voir Distance de mise au point pour un diagramme montrant cet effet.

Pour montrer comment fonctionne l'ouverture, faites glisser le curseur pour modifier la valeur d'ouverture de diaphragme entre 1,4, 2,8 et 5,6. Des valeurs d'ouverture de diaphragme plus petites créent une profondeur de champ plus faible avec un arrière-plan et un premier plan plus flous. Des ouvertures de diaphragme plus grandes augmentent la profondeur de champ avec moins de flou.

Notez que seul l'ouverture de diaphragme est modifiée ici, la distance de mise au point et la longueur focale restent constantes à 7 m et 75 mm, respectivement.

Faites glisser le curseur pour modifier la valeur d'ouverture de diaphragme.

Normalement, lorsque vous réglez les paramètres d'ouverture d'un véritable appareil photo, vous devez également régler les paramètres d'exposition en même temps pour maintenir la même intensité lumineuse reçue par le capteur d'image/le filmback. Cependant, dans l'Unreal Engine, il ne s'agit pas d'une vraie caméra, donc l'ajustement de l'ouverture de diaphragme et du diaphragme ne contrôle pas l'intensité de la lumière.

Longueur focale

La Longueur focale est la distance entre le centre de l'objectif et le Filmback (ou capteur d'image) mesurée en millimètres (mm).

1. Objectif de la caméra

2. Longueur focale

Pour montrer comment cela fonctionne, faites glisser le curseur pour modifier la longueur focale de l'objectif entre 50 mm, 75 mm et 100 mm. Remarquez à quel point cela modifie le champ de vision de la prise de vue (FOV) ; plus la distance focale augmente, plus le FOV diminue. Vous pouvez considérer que la longueur focale est similaire à un zoom avant avec un appareil photo, sauf qu'en faisant cela, les zones floues de la photo à l'arrière-plan et au premier plan deviennent plus prononcées. Dans l'exemple ci-dessous, vous pouvez le constater en passant d'une longueur focale de 50 mm à une longueur focale de 100 mm ; le cliché est en grande partie net sur tout le premier plan, mais en utilisant la longueur focale de 100 mm, il est plus facile de voir que l'arrière-plan est plus flou et que le premier plan l'est aussi un peu.

Notez que le diagramme et l'exemple présentés ici ne modifient que la longueur focale de l'objectif ; la distance de mise au point et l'ouverture de diaphragme restent constantes, à 7 m et f/2,8, respectivement.

Distance de mise au point

La Distance de mise au point est la distance entre le centre de l'objectif de la caméra et le sujet de la prise de vue qui est mis au point, créant ainsi un plan focal. Plus la caméra est proche du sujet, plus l'arrière-plan sera flou.

1. Points focaux de la scène

   1. Rouge : Hors champ

   2. Bleu : Une mise au point parfaite

   3. Vert : Presque mis au point

2. Distance de mise au point par rapport au sujet (1b)

3. Objectif de la caméra

Ce diagramme montre les objets (1) qui composent la scène : l'arrière-plan, le sujet photographié et le premier plan. La distance entre l'objectif (3) et le sujet focal (2) - dans ce cas le point bleu - est la distance de mise au point. Les zones de l'arrière-plan et du premier plan sont floues en fonction de l'ouverture de diaphragme utilisée et de la longueur focale de l'objectif.

Nous pouvons visualiser les couches DDL en utilisant le menu déroulant Afficher dans le Hublot pour sélectionner Avancé> Couches de profondeur de champ. Dans ce cas, le Vert représente les objets de premier plan, le Noir est la zone où les objets sont soumis à une mise au point, et le Bleu fait partie de l'arrière-plan.

Pour montrer comment cela fonctionne, faites glisser le curseur pour modifier la distance de mise au point entre 4 m, 7 m et 10 m. Le réglage de la distance de mise au point permet d'ajuster le plan focal (ligne pointillée violette) dans la scène, indiquant où se trouve la zone de mise au point de la prise de vue. Le point de référence bleu du diagramme utilise le Personnage comme sujet focal. Ainsi, lorsque la caméra déplace la mise au point (zone noire/grise ci-dessus) vers différentes parties de la scène, les objets du premier plan et de l'arrière-plan se déplacent également. À partir de 4 m, la voiture de police au premier plan est nette et le personnage est flou en arrière-plan. La référence bleue dans le diagramme l'indique avec son intersection de point focal en face du filmback. À 7 m, le personnage est entièrement net, les objets d'arrière-plan et de premier plan étant flous. À 10 m, les barrières de construction sont nettes et le personnage et la voiture de police sont flous au premier plan. La référence bleue dans le diagramme l'indique puisque le point d'intersection s'étend au-delà du filmback. Grâce à toutes ces modifications de la distance focale, l'effet DDL augmente ou diminue selon que l'objet se trouve au premier ou en arrière-plan.

Notez que seule la distance de mise au point est modifiée ici ; l'ouverture de diaphragme et la longueur focale restent constantes à f/1,4 et 75 mm, respectivement.

Simulation Procedural Diaphragm

Le rôle de la profondeur de champ est d'appliquer une importance focale à un ou plusieurs sujets de votre scène. Tout aussi important, les zones qui ne sont pas mises au point peuvent être tout aussi importantes. La profondeur de champ d'Unreal Engine 4 simule le diaphragme de l'objectif en vous permettant de contrôler de manière esthétique la forme du bokeh (zones hors mise au point) en ajustant le nombre et la courbure des lames du diaphragme.

Pour des raisons de performance, la simulation du diaphragme n'est prise en charge que sur les Paramètres d'évolutivité du moteur Epic et Cinematic. Les paramètres de qualité inférieure reviennent à des formes de Bokeh en cercle de surface égale pour garantir un comportement similaire avec la fonctionnalité d'exposition automatique, ce qui désactive la simulation de la lame du diaphragme.

Nombre de lames de diaphragme

Le Diaphragme (ou Iris) est le mécanisme composé de lames qui peuvent s'ajuster pour donner un aspect esthétique aux formes Bokeh. L'utilisation d'un nombre inférieur de lames donne un diaphragme en forme de polygone, tandis qu'un nombre supérieur de lames améliore la courbure du diaphragme pour qu'il apparaisse plus naturel avec un bokeh flou arrondi.

Le nombre de lames du diaphragme influence directement la forme du bokeh lorsque l'[ouverture maximale] (http://www.linktomaxaperturesectionofpage.com) est augmentée (l'ouverture de diaphragme minimum est diminuée).

Ouverture et ouverture maximale

L'Ouverture est l'ouverture de l'objectif contrôlée par le diamètre du Diaphragme qui est mesuré en ouverture de diaphragme. La quantité de lumière qui traverse l'objectif est contrôlée par la taille de l'ouverture. Le réglage de la taille de l'ouverture définit le plan focal pour ajuster le degré de netteté ou de flou des zones situées en dehors de la région focale.

Le graphique suivant montre la corrélation entre la taille de l'ouverture (valeur de l'ouverture de diaphragme), l'ouverture maximale (valeur minimale de l'ouverture de diaphragme) et les effets de profondeur de champ.

Une ouverture plus grande (valeur de l'ouverture de diaphragme plus faible) a une zone focale peu profonde, ce qui rend le premier plan et l'arrière-plan plus flous. Une petite ouverture (valeur de l'ouverture de diaphragme plus élevée) a une zone focale plus profonde qui comprend plus d'objets mis au point au premier plan et en arrière-plan.

F-stops de l'ouverture : 1.4, 2.0, 2.8, 4.0, 5.6, 8.0

Si l'ouverture peut être aussi petite que vous le souhaitez, elle ne peut jamais être plus grande que la taille maximale de l'objectif. L'Ouverture maximale (mesurée en f-stop) définit la taille maximale de l'objectif. Cela définit également la courbure des lames qui composent le diaphragme en limitant la taille de l'ouverture. De ce fait, on raccourcit la zone focale effective, ce qui limite le nombre de zones non focalisées.

5 lames de diaphragme avec différentes valeurs d'ouverture maximale

Dans cet exemple, le Nombre de lames de diaphragme est réglé sur 5. Avec une ouverture plus petite, les lames du diaphragme deviennent plus visibles dans les formes du bokeh. En utilisant une ouverture plus grande (f-stop est égal au à la valeur d'ouverture de diaphragme minimale), les formes du bokeh commencent à devenir circulaires.

Dans cet exemple, un Acteur caméra cinématique est utilisé avec les valeurs suivantes :

• Min F-Stop : 1.4

• Max F-Stop : 4.0

• Nombre de lames du diaphragme : 5

• Ouverture actuelle : 1.4 - 4.0

Avec ces valeurs, l'ouverture de diaphragme ne peut accepter que des valeurs comprises entre 1.4 et 4.0. Lorsque l'effet de profondeur de champ s'accentue avec une valeur d'ouverture de diaphragme plus grande (ouverture plus petite), les lames du diaphragme deviennent plus visibles dans les formes du bokeh.

Gardez à l'esprit que l'ouverture ne contrôle pas l'intensité de la lumière. Ce choix a été fait pour que vous n'ayez pas à régler continuellement l'exposition en même temps comme avec une véritable caméra.

Réglages DDL cinématiques

Caméra cinématique

Les paramètres suivants sont spécifiques à l'Objet de caméra cinématique. Notez que vous avez également accès aux paramètres de la caméra et de la profondeur de champ.

Volume du post-traitement et Acteur de la caméra

Les paramètres suivants sont disponibles avec les options Objet de caméra Cine, Camera et Volumes de post-traitement.

Variables de console utiles pour l'optimisation

Le défi du DDL est qu'il peut varier en fonction de votre contenu et de l'importance accordée à la direction artistique de votre jeu avec le DDL. Dans cette optique, l'implémentation DDL offre une variété de variables de console prêtes à être personnalisées selon la plateforme pour que les développeurs puissent mieux contrôler le budget de performance alloué. 

Vous trouverez ci-dessous quelques variables de console qui peuvent être utiles pour lier les performances de Cinematic DDL.

• r.DOF.Kernel.MaxBackgroundRadius: La taille maximale du rayon de flou de l'arrière-plan dans l'espace horizontal de l'écran.

• r.DOF.Kernel.MaxForegroundRadius: La taille maximale du rayon de floutage du premier plan dans l'espace horizontal de l'écran.

• r.DOF.Scatter.MaxSpriteRatio: Le rapport maximum de pixel de quadrillages diffusés en tant que sprites. Utile pour contrôler la limite supérieure de diffusion du DDL.

Notez qu'il s'agit d'un bon point de départ et que des variables de console supplémentaires peuvent être trouvées sous r.DOF.*.

Méthode Bokeh DDL (ancien)

À partir de l'Unreal Engine 4.23, DDL Bokeh a été supprimé de Unreal Engine et du code source. Si vous utilisez les versions 4.22 et 4.21, le DDL Bokeh a été déprécié pour le moteur de rendu de bureau différé et le chemin de rendu avant.

Bokeh Le DDL est le nom de la forme que l'on peut voir sur les photos ou les films lorsque les objets ne sont pas nets. Cette méthode permet d'obtenir un quadrilatère texturé pour chaque pixel en utilisant une texture spécifiée par l'utilisateur pour définir une forme permettant de reproduire l'effet d'un objectif de caméra.

L'implémentation n'utilise que la demi-résolution pour réaliser cet effet intensif. Elle tente d'économiser les performances de rendu dans les zones où l'effet n'est pas perceptible en utilisant la profondeur de champ adaptative. La méthode DDL Bokeh est plus coûteuse que les autres méthodes DDL disponibles dans l'Unreal Engine, ce qui en fait un candidat de choix pour les cinématiques et les vitrines, où les visuels attrayants l'emportent souvent sur les problèmes de performances dans ces situations.

Profondeur de champ adaptative pour une profondeur de champ bokeh

Pour des raisons de performances, le rendu de DDL Bokeh est effectué par défaut en quart de résolution (demi-résolution dans chaque direction). Dans la plupart des cas, le sous-échantillonnage est à peine perceptible, ce qui est parfaitement acceptable ; toutefois, dans certaines situations, il peut entraîner des artefacts et des résultats indésirables. La profondeur de champ adaptative résout ces types d'artefacts lorsque cela est possible.

Les personnages flous en arrière-plan apparaissent comme des blocs lorsqu'on utilise uniquement la technique du DDL déséchantillonné. De plus, certains artefacts apparaissent autour des cornes du personnage au premier plan. Le DDL adaptatif élimine ce type d'artefacts, et les personnages en arrière-plan ont un aspect beaucoup plus lisse.

La profondeur de champ adaptative peut être visualisée à l'aide de l'indicateur de visualisation de la Profondeur de champ adaptative dans le hublot de niveau, sous Afficher \> Visualiser. Lorsqu'elle est activée, une superposition est affichée là où l'effet sous-échantillonné est utilisé (vert) et là où l'effet à pleine résolution est utilisé (rouge). La couleur normale de la scène est affichée lorsqu'aucun floutage n'est appliqué.

En général, il est souhaitable que le DDL adaptatif affiche tout en vert. Plus la visualisation montre du rouge, plus le rendu de la scène est coûteux à chaque image.

Paramètres DDL Bokeh

Les paramètres suivants sont disponibles avec les volumes Caméra cinématique, Caméra, et Post-traitement, situés sous l'onglet Objectif dans la section Profondeur de champ.

Ressources externes

• [SIGGRAPH 2018 - "A Life of a Bokeh" par Guillaume Abadie] (https://epicgames.box.com/s/s86j70iamxvsuu6j35pilypficznec04) (Présentation PowerPoint ~150 mb)

• Diaphragme (optique)

• [Ouverture] (https://en.wikipedia.org/wiki/Aperture)

• [Valeur F] (https://en.wikipedia.org/wiki/F-number)

• [Comprendre les facteurs qui affectent la profondeur de champ] (https://photography.tutsplus.com/articles/understanding-the-factors-that-affect-depth-of-field--photo-6844)