PESQUISA INOVATIVA EM PEQUENAS EMPRESAS (PIPE)

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Criação sem limites

Empresa paulistana desenvolve que incorpora efeitos especiais em sistemas de vídeos

ED. 76 | JUNHO 2002

 

Extrair a imagem de um carro de Fórmula 1 correndo no Autódromo de Interlagos, em São Paulo, e aplicá-la em outro cenário ou destacar a imagem de um ciclista passeando numa cidade e sobrepô-la a uma paisagem árida e gelada do continente antártico são dois exemplos dos efeitos especiais obtidos para a edição de vídeos digitais por um software que está em fase final de desenvolvimento pela empresa SDC Engenharia, Sistemas e Eletrônica, de São Paulo. “Criamos uma ferramenta computacional inédita, que será valiosa para os profissionais que trabalham com edição e pós-edição de imagens”, afirma Robert Liang Koo, diretor da SDC e coordenador do projeto intitulado Segmentação Assistida de Imagens e Vídeos Digitais, financiado pela FAPESP dentro do Programa de Inovação Tecnológica em Pequenas Empresas (PIPE).

Resultado de mais de dois anos de extenso trabalho, o software será uma ferramenta simples e rápida para auxiliar no processo de segmentação de imagens digitais que será muito útil em gravações no sistema Digital Video Disc (DVD) ou para a futura TV digital. Essa técnica de segmentação consiste em isolar os pixels (o menor ponto tonal de um sistema de imagem digital) que representam o objeto de interesse dos demais existentes no fundo da imagem. Com ele, será possível fazer o recorte de qualquer objeto em qualquer tipo de cenário, sem que para isso as gravações precisem ocorrer em ambiente previamente preparado, como é necessário atualmente. Em outras palavras, o software, batizado de SDC ProntoVídeo, permitirá a segmentação de vídeos com imagens bem mais complexas, independentemente das cores e das características do fundo e da imagem a ser destacada.

A colagem de imagens é um recurso bastante utilizado pelos telejornais em todo o mundo. A previsão do tempo do Jornal Nacional, da TV Globo, por exemplo, mostra o apresentador e ao fundo uma imagem animada do mapa do Brasil. Mas, para a cena ir ao ar, as filmagens do apresentador e do mapa ao fundo são feitas separadamente. Primeiro, o “homem do tempo” é filmado à frente de uma parede azul, cheia de marcações (pregos ou adesivos) que mostram onde, supostamente, estão os Estados brasileiros e os aspectos meteorológicos a serem ressaltados – frentes frias, massas de ar seco, ar quente, chuvas, etc. Depois, é feita uma animação em que é mostrado o comportamento da meteorologia no território brasileiro.

Cenário azul
Na montagem final, a imagem do meteorologista é isolada e recortada do cenário azul e colada sobre a animação. Esse efeito especial só é possível graças a uma sofisticada técnica de edição de imagens conhecida por croma-key ou fundo azul. Para livrar o recorte de distorções, a gravação se dá em um ambiente controlado. O cenário onde se encontra o apresentador é todo azul, e a iluminação é orientada para acentuar o contraste entre ele e o cenário ao fundo.

Agilidade e rapidez
Segundo Koo, que também é professor de Ciências da Computação na Pontifícia Universidade Católica (PUC), de São Paulo, o software desenvolvido é bastante superior a similares disponíveis no mercado. A segmentação de imagens num ambiente genérico é tão difícil que, na maioria dos casos, ela é feita manualmente, com o usuário desenhando o contorno do objeto, como se fosse uma máscara, para em seguida recortá-lo. Essa segmentação, feita com uma ferramenta disponível em inúmeros softwares de desenho, como o Photoshop, é realizada de acordo com a percepção visual do usuário e leva muito tempo. “O que oferecemos agora é uma ferramenta semi-automática, extremamente ágil e muito mais fácil de ser manipulada”, explica.

Sua operação é muito simples. Inicialmente, o usuário deve assinalar, no primeiro quadro da imagem, o objeto que pretende isolar. Para isso, basta posicionar o cursor em cima do objeto e, pressionando o botão da esquerda do mouse, fazer um pequeno risco no objeto. Esse é o marcador interno, que leva a cor vermelha. Em seguida, ele faz um marcador externo, em azul, nas áreas ao redor do objeto, pressionando o botão da direita do mouse e fazendo outro risco. “Dois marcadores simples, um externo e outro interno, já são suficientes para o ProntoVídeo processar a segmentação da imagem”, explica Koo. Ele vai procurar encontrar o contorno do objeto, por meio da diferença de padrão dos pixels, que é expressa pela mudança de cor, textura e brilho do objeto a ser recortado e o que está a seu redor.

Uma vez feitas as marcações iniciais, o ProntoVídeo projeta o contorno do objeto e do fundo. Utilizando cálculos de estimativa de movimento, esses contornos são propagados para os quadros seguintes do filme. Caso ocorram pequenas distorções no recorte – por exemplo, se parte do objeto, como o nariz da pessoa, não tiver sido destacado -, o usuário interfere no processo, fazendo as correções necessárias, apagando alguns marcadores ou introduzindo novos. No caso do nariz, bastaria que se fizesse um marcador interno nesse ponto e ele seria recuperado na imagem recortada. “Por isso é que a segmentação é semi-assistida e não totalmente automática”, explica Koo.

O desenvolvimento da tecnologia foi feito com o auxílio dos pesquisadores Roberto Lotufo, da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp); Junior Barrera, do Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (USP); Alexandre Falcão, do Instituto de Computação da Unicamp; e Rubens Machado, do Centro de Pesquisas Renato Archer (Cenpra), de Campinas. Segundo Lotufo, o ProntoVídeo terá, inicialmente, duas utilidades básicas. “Ele será usado para realizar efeitos especiais em vídeo, como a retirada de fundos, e para produção de vídeos no formato MPEG-4, um novo formato de vídeo digital em que os vários objetos em cena são codificados separadamente”, afirma. “O novo software da SDC ajudará o produtor de MPEG-4 na separação dos vários elementos presentes na imagem.”

O produto deverá estar no mercado dentro de um ano. Mas o protótipo, concluído no ano passado, já se encontra em plenas condições de ser utilizado pelo usuário final. “Estamos apenas fazendo alguns aperfeiçoamentos para que ele se torne um produto competitivo no mercado internacional”, afirma o diretor da SDC. “Entre outras coisas, estamos solicitando uma patente com o auxílio da FAPESP e melhorando o algoritmo de estimativa de movimento de propagação dos marcadores”, diz ele. Esse algoritmo é o responsável pela precisão do recorte do objeto. O software deverá custar entre US$ 50 e US$ 100 e sua venda será feita apenas pela Internet. Quem quiser, poderá fazer um download do programa diretamente do site da SDC (www.sdc.com.br), mediante o pagamento de uma taxa.

Venda pela Internet
Criada em 1987, a SDC é uma empresa nacional especializada na integração e no fornecimento de equipamentos, softwares e soluções para automação industrial, automação de laboratórios, visão computacional, processamento de imagem, comércio eletrônico e telecomunicações. Em 2000, seu faturamento atingiu US$ 2 milhões, sendo 10% referentes a vendas externas. Um de seus produtos de maior sucesso comercial é o software SDC Morphology ToolBox, lançado em 1999 e hoje exportado para mais de 50 países. “Esse software é uma poderosa coleção de ferramentas morfológicas para segmentação de imagens e utilizado no delineamento de imagens de exames médicos”, explica Robert Koo. “O Morphology ToolBox foi a base de desenvolvimento do ProntoVídeo.” Ao que tudo indica, o novo software tem tudo para também ser um produto bem-sucedido comercialmente e tornar-se uma ferramenta importante na produção de filmes digitais.

O Projeto
Segmentação Assistida de Imagens e Vídeos Digitais (nº 97/13306-6); Modalidade Programa de Inovação Tecnológica em Pequenas Empresas (PIPE); Coordenador Robert Liang Koo – SDC; Investimento R$ 91.000,00 e US$ 35.000,00


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