馬曉青田 野

（1.四川工商學院 音樂舞蹈學院，四川 成都 610000；2.四川音樂學院 實驗藝術(shù)學院（數(shù)字媒體藝術(shù)四川省重點實驗室），四川 成都 610041）

一、引言

數(shù)字合成技術(shù)在影視制作中占據(jù)重要地位，尤其是在觀眾審美要求不斷上升的今天，要制作出良好的影視視覺效果，給觀眾一種真實感，就必須應(yīng)用合成技術(shù)。合成技術(shù)的類型有許多，運動追蹤技術(shù)就是其中一種。在使用運動追蹤技術(shù)時，可以通過電腦將攝像機的運動路徑輸入軟件中，實現(xiàn)對攝影機運動情況的實時控制。既可以節(jié)約制作成本，又可以發(fā)揮較好的技術(shù)優(yōu)勢，因此，在國內(nèi)外影視制作中都有廣泛的應(yīng)用。

二、運動追蹤技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用范圍

（一）發(fā)展

關(guān)于運動追蹤技術(shù)的發(fā)展可追溯到二十世紀七十年代，在1997年國外所制作的《星球大戰(zhàn)》中就應(yīng)用了運動追蹤技術(shù)。相比之下，國外關(guān)于該技術(shù)的應(yīng)用研究要早一些，國內(nèi)相對要晚一些，但在早期應(yīng)用時由于技術(shù)受限，最終的影視成品看起來比較拙劣。比如，在《西游記》中就融入了騰云駕霧等加工合成鏡頭，從電視劇中可以明顯看出畫面并不完美，一眼就可以看出是后期合成的，這主要是受到當時技術(shù)制約導(dǎo)致。在后來科技進步后，在影視制作時再使用運動追蹤技術(shù)已經(jīng)有了很大改善，通過該技術(shù)制造出來的鏡頭真假難以辨別①。從中可以看出運動追蹤技術(shù)的發(fā)展歷程。在《星球大戰(zhàn)》制作過程中應(yīng)用了機械系統(tǒng)對攝像機的運動過程加以記錄，并對該運動路徑進行重復(fù)，確保多次拍攝運動軌跡相同。在得到技術(shù)支持后，又將機械系統(tǒng)和科學技術(shù)相結(jié)合，通過對三維軟件中的虛擬攝像機加以控制來達到更好的運動控制效果。目前為止，該系統(tǒng)都在好萊塢影視制作中有所應(yīng)用。在運動追蹤技術(shù)得到創(chuàng)新優(yōu)化后研發(fā)出了運動追蹤軟件，該軟件通過采集到的畫面內(nèi)容計算出畫面與攝影機的運動路徑，并將計算出來的參數(shù)導(dǎo)入至后期制作軟件中，從而實現(xiàn)虛擬畫面和實拍畫面的高度匹配?？傮w而言，運動追蹤技術(shù)有著簡單易操作、成本低、不受外界因素制約等優(yōu)勢，在影視制作中發(fā)揮著積極作用。

（二）應(yīng)用范圍

在影視制作中使用運動追蹤技術(shù)接觸最廣泛的領(lǐng)域主要是廣告、電視劇、電影等。在拍攝廣告時，主要使用運動追蹤技術(shù)來模擬真實場景，并將人物和場景合成在一起，制造一種在真實場景中的視覺感。比如在汽車、雪碧、德芙、iPhone等廣告中都能看到運動追蹤技術(shù)蹤跡。運動追蹤技術(shù)在電視劇制作中的應(yīng)用要比廣告制作更廣泛一些，因為運動追蹤技術(shù)具有易操作、合成效果好的優(yōu)點，在一些奇幻、仙俠類型的電視劇中可發(fā)揮作用，比如《仙劍奇?zhèn)b傳》、《西游記》、《聊齋志異》等②。和國外的電視劇制作相比，因為我國關(guān)于運動追蹤技術(shù)的應(yīng)用研究時間較晚，無論從技術(shù)還是經(jīng)驗上都不及國外發(fā)達國家，所以使得題材比較狹窄，在技術(shù)方法上也比較粗劣。但到目前為止這些問題都得到了很大程度改善，我國使用運動追蹤技術(shù)進行后期制作的電視劇也收獲了一大批青睞者。電影是最早使用運動追蹤技術(shù)的領(lǐng)域，自《星球大戰(zhàn)》之后陸續(xù)上映的《變形金剛》、《侏羅紀公園》等都應(yīng)用了運動追蹤技術(shù)，這些電影在國內(nèi)外都有較高知名度，深受觀眾喜愛。在電影制作時使用運動追蹤技術(shù)可以制造氛圍感，例如一些看起來非常真實的場景和事物有些也是使用運動追蹤技術(shù)合成的，如《阿甘正傳》、《拯救大兵瑞恩》等。同樣，運動追蹤技術(shù)在我國電影制作中的應(yīng)用率也較高，無論在《鴻門宴》、《機器俠》，還是《長江七號》等經(jīng)典電影中，都使用了運動追蹤技術(shù)。

三、運動追蹤技術(shù)的基本流程分析

（一）導(dǎo)入素材

在素材導(dǎo)入環(huán)節(jié)上主要包含素材質(zhì)量審核、攝像機運動類型選擇、場和幀速率設(shè)置等。運動追蹤技術(shù)的應(yīng)用和這些步驟密切相關(guān)，必須確保素材質(zhì)量滿足技術(shù)應(yīng)用所需，以及攝像機的運動類型與場和幀速率均滿足運動追蹤技術(shù)后才能發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，提高影視制作效果。

（二）追蹤

在影視制作過程中使用運動追蹤技術(shù)，可將追蹤方法分成手動、自動兩種，通常在對素材追蹤上都是采用自動追蹤，在追蹤結(jié)束后如果有系統(tǒng)沒有覆蓋到的地方再進行手動補充。在傳統(tǒng)的影視制作過程中都是通過人工依次取樣，這種工作方式不僅繁瑣，效果也得不到充分的保障。而自動化追蹤則省去了人工繁瑣環(huán)節(jié)，對特征點進行識別和提取，大大減輕了人工勞動力，在后續(xù)進行手動補充時工作量比較小?；旧显谟耙曋谱髦卸紩瑫r使用兩種追蹤方法，因為這兩種方法之間相輔相成，雖然都不是十全十美，但當兩者結(jié)合后則可以達到較為完美的追蹤效果③。

（三）解算

在對運動追蹤結(jié)果進行結(jié)算的時候，3D攝像機和真實攝像機完美匹配，兩者的運動軌跡是完全一樣的。如果真實攝像機所提供的視點需要進行追蹤，而3D攝像機提供的視點則是3D場景，可以不對其進行追蹤。假設(shè)最終解算的結(jié)果正確則會在3D攝像機中生成和圖像上一樣的特征點。然而在實際結(jié)算過程中的最終結(jié)果往往存在差異，差異值的單位是像素。比如把3D解算標記轉(zhuǎn)移到2D圖像當中，與之相對應(yīng)的2D追蹤點相差五個像素，差異值就等于五。若差異值在1像素以內(nèi)，那么也可以使用該結(jié)果，若超過1像素就應(yīng)重新結(jié)算。在結(jié)算時使用的模式一般是全面反求，也就是指對追蹤點加以結(jié)算，計算出攝像機的運動軌跡。在對攝像機進行解算之前，會要求選擇攝像機類型，在影視制作時通常選擇自由攝像機，這更符合影視制作要求，也更能體現(xiàn)運動追蹤技術(shù)的優(yōu)勢。

（四）導(dǎo)出攝像機運動路徑

導(dǎo)出時需提前選擇導(dǎo)出路徑，結(jié)合運動追蹤軟件選擇導(dǎo)出格式，然后選擇攝像機類型。攝像機類型主要有三種，分別是3D參考點不動的情況下，攝像機動，攝像機只做簡單的旋轉(zhuǎn)運動；3D參考點平移，攝像機旋轉(zhuǎn)位置不變；攝像機保持不動，3D參考點運動，在具體的導(dǎo)出操作上可結(jié)合實際情況選擇。在攝像機路徑導(dǎo)出操作上只需要設(shè)置一個導(dǎo)出跟蹤點即可。這樣一來，不僅能夠減少運動追蹤軟件計算量，又可以使操作起來更加便捷。另外，也可以在導(dǎo)出過程中設(shè)置導(dǎo)出空間參考點、文件尺寸。

四、在影視制作中的具體運用

（一）做好前期準備工作

在影視制作中應(yīng)用運動追蹤技術(shù)必須做好充足的前期準備工作。比如，影視作品中需要使用技術(shù)的片段要實時記錄，記錄的內(nèi)容主要包含攝像機焦距、水平高度，鏡頭等，還要對被拍攝物的長度、高度等數(shù)據(jù)清楚記錄，給后期技術(shù)應(yīng)用提供有力依據(jù)。假設(shè)可以獲得攝像機和被拍攝物的數(shù)據(jù)就可以給后期技術(shù)使用提供幫助。但需注意的是，因為在實施跟蹤工作時所拍攝到的所有數(shù)據(jù)并不一定都有用，因此在拿到素材后的第一時間就要展開評估工作，隨后再正式追蹤。工作人員需對攝像機的焦距等信息進行檢查，結(jié)合視頻當中的地平線位置預(yù)估出算攝像機和地面之間的大致距離④。同時，根據(jù)被拍攝物的圖像序列結(jié)合攝像機型號得出焦距、膠片背板大小等參數(shù)，便于后期更好的展開追蹤工作。

（二）導(dǎo)入素材

在導(dǎo)入視頻前需將視頻打開檢查屬性，確定準確無誤之后再按OK鍵實施導(dǎo)入。在導(dǎo)入窗口中可以定義攝像機的具體運動方式，將運動方式下拉后會出現(xiàn)兩個選項，分別是Free Move、Nodal Pan。前者代表攝像機自由移動、旋轉(zhuǎn)，后者表示攝像機為固定位置，只能做水平或搖晃拍攝，無法旋轉(zhuǎn)和自由移動，相當于把攝像機放在三腳架上進行拍攝。在運動追蹤技術(shù)下的影視素材幀速率一般都是不帶場視頻，因此就可以把每秒的幀數(shù)設(shè)置為30幀，設(shè)置為無場。在導(dǎo)入素材之后就可以按下off鍵實施跟蹤。在素材全面導(dǎo)入后根據(jù)拍攝之前的標記點添加手動跟蹤點，通過設(shè)置手動追蹤點能夠使運動追蹤軟件強制性追蹤。在完成該步驟后再點擊追蹤工具對圖像序列展開追蹤，運動追蹤軟件會彈出對話框，這時就可以在對話框中重新設(shè)置參數(shù)，應(yīng)確保追蹤點數(shù)和影視制作需求相符。如果追蹤完成畫面中就會顯現(xiàn)追蹤點，隨后就可展開計算，點擊開始按鈕后運動追蹤軟件會自動化追蹤，實現(xiàn)影視制作數(shù)字化。

（三）導(dǎo)入追蹤文件

追蹤文件的導(dǎo)入環(huán)境是3D Max，在Boujou中輸出一個腳本文件后使用utilties/maxscript/run scipt展開運行。緊接著將攝像機的場景進行導(dǎo)入，此時需要將攝像機視圖背景顯示開啟，在對應(yīng)的菜單欄當中選擇“視圖/視圖背景”，在對話框中選擇“匹配位圖”，右邊則選擇“顯示背景”與“動畫背景”⑤。隨后再點擊File開啟序列幀，在“選擇背景圖像”所彈出的對話框當中選擇“序列”，兩次單擊就可以實現(xiàn)追蹤文件導(dǎo)入了。在完成這些步驟之后，為了檢驗是否成功導(dǎo)入，可以拖動滑塊，如果成功導(dǎo)入就可以看到3D攝影機將所有的運動軌跡全部重現(xiàn)了。

五、結(jié)語

綜上所述，運動追蹤技術(shù)在影視制作中有著廣泛的應(yīng)用，主要在廣告、電視劇、電影等領(lǐng)域中有所體現(xiàn)。運動追蹤技術(shù)的流程包括導(dǎo)入素材、追蹤、解算、導(dǎo)出攝像機運動路徑。運動追蹤技術(shù)的融入減少了影視制作人工勞動力投入，為創(chuàng)造出符合當代觀眾審美的影視作品提供了有力支持。在實際的應(yīng)用過程中，需做好前期準備工作，導(dǎo)入相關(guān)素材和追蹤文件實施運動追蹤。

注釋：

①李文靜.運動追蹤技術(shù)在影視制作中的應(yīng)用研究[D].西安:陜西科技大學,2012.

②劉兵.運動捕捉技術(shù)在影視動畫制作中的應(yīng)用探析[J].電視技術(shù),2018(010):46-49.

③劉兵.運動捕捉技術(shù)在影視動畫制作中的應(yīng)用探析[J].電視技術(shù),2018(10):53-56.

④周月洋.AE運動跟蹤在影視后期中的介紹及應(yīng)用[J].電腦迷,2017(03).

⑤牛敬德.運動捕捉技術(shù)在影視動畫制作中的應(yīng)用分析[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐,2020(05):149-150.