現代の3D制作は急速に進化しており、その中心にあるのが「カメラトラッキング」という、まるで魔法のような技術です。実写映像に3D要素を合成したり、Unreal Engineで没入型の環境を作ったり、LEDボリュームを使ったシームレスなXR撮影を行ったりする際、バーチャルカメラが実際のカメラの動きをどれだけ正確に再現できるかが成功のカギとなります。本記事では、VFXやバーチャルプロダクション、ARパイプラインにおけるカメラトラッキングの役割を解説し、その技術の仕組みやトラッキングのワークフロー、対応ハードウェアに関する疑問にもお答えします。
カメラトラッキングとは、実写映像を分析して、カメラの動きやレンズの情報、場合によってはシーンの奥行きも抽出し、3D空間内でのカメラの動きを再現することです。これによって、3Dのオブジェクトを実写映像の中に、正しい遠近感、動き、ライティングで自然に合成できるようになります。カメラトラッキングには、大きく分けて2つの種類があります：
現実にあるカメラがどのように動いたかを記録し、それとまったく同じ動きをソフトウェア内の仮想カメラで再現すると考えてください。収集されるデータには以下のようなものがあります：
これは、キャラクター、オブジェクト、風景などの3D要素を実際の映像に追加し、実写シーンと一緒に撮影されたかのように見せることができるため、非常に重要な情報です。
LEDボリュームやグリーンスクリーンステージの使用が増加するにつれ、リアルタイムのカメラトラッキングが必須となりました。編集中にトラッキングを行う従来のワークフローとは異なり、撮影現場でのバーチャルプロダクションでは、（Unreal Engineのような）エンジン内のバーチャルカメラが実際のカメラと完全に同期して動く必要があります。そのため、NcamやOptiTrackのようなリアルタイムトラッキングシステムは、オプティカルまたはミックスメソッドを使用し、このようなセットアップで非常に重宝されています。
LEDの壁には、カメラの動きに合わせてリアルタイムで変化する3Dの背景が映し出されます。実際のカメラの位置と回転は、バーチャルカメラシステムに送られます。全てが適切に設定され、レンズ情報が正確であれば、背景が本当にそこにあるような、全く自然な仕上がりになります。
バーチャル・スタジオでのリアルタイム・トラッキングは、カメラの移動に伴う奥行きや角度の変化（視差やパースペクティブ・シフト）を正しく表示することを可能にします。また、実際の映像に3Dシーンをミックスしたライブプレビューを見たり、テレビ放送やライブショー用のリアルタイムARグラフィックスが可能になります。
カメラトラッキングは、どのプロジェクトでも同じように機能するわけではありません。プロダクションのニーズに応じて、チームは様々なトラッキング方法から選ぶことができます。それぞれの方法には利点と欠点があります。
キャリブレーションは、トラッキングシステムがレンズの特性、センサーのサイズ、歪みのパターンなどを正しく理解できるように調整する作業です。通常は次のような工程を含みます：
正確なキャリブレーションを行わなければ、どんなに優れたトラッキングデータであっても、CGエレメントの位置がずれてしまう可能性があります。
優れたトラッキングシステムは、ただ動きを追うだけでなく、他の機器やソフトとしっかり連携します。NcamやOptiTrackのような製品は、柔軟性と互換性を考えて設計されています。
スタジオの大規模なカメラリグを使う場合でも、現場での手持ちモバイル機器を使う場合でも、現代のトラッキングツールはさまざまな環境に柔軟に対応できます。
カメラの動きを理解することは、単にデータを取得するだけでなく、それをスムーズな制作工程に組み込むことです。一般的なカメラトラッキングのワークフローは次のようになります：
最先端のプロダクションでは、従来のポストプロダクションを省略して、Unreal Engine を使用してライブ インカメラのビジュアル エフェクトを使用する場合もあります。このような場合、カメラのトラッキング データがリアルタイムで計算され、表示されます。これは、バーチャル シネマトグラフィや AR シーンには欠かせません。
ドリフトは通常、トラッキングポイントが正確でないか、カメラのキャリブレーションがずれているために起こります。これを解決するには、トラッキングポイントを増やし、画像全体に均等に広がるようにします。
もちろんです。Blenderには高性能な3Dトラッキング機能があり、適切な映像を使えば市販のソフトと同じくらいの結果が得られます。
キーイングの邪魔にならない、コントラストの高いトラッキングマーカーを使いましょう。After EffectsやMocha Proなどのソフトを使えば、トラッキング後にマーカーを簡単に消すこともできます。
カメラトラッキングは、現代の視覚効果、拡張現実、バーチャルプロダクションの基盤となっています。ハードウェアやソフトウェアの進化により、この技術はより手軽で正確になり、映画制作や3Dアートに欠かせないものとなっています。次に撮影するときは、単に映像を撮っているだけでなく、データを取り込んでいることを思い出してください。そのデータは、適切なトラッキングシステムによって、あなたのビジョンをピクセルから素晴らしい作品に変えてくれるのです。
