影视特效镜头跟踪技术精粹（第2版） - (EPUB全文下载)

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影视特效镜头跟踪技术精粹（第2版）
第1章 运动匹配概论
第2章 匹配静止的镜头
第3章 运动匹配程序
第4章 2D跟踪（2D Tracking）
第5章 3D解算
第6章 自动跟踪
第7章 环境匹配设置
第8章 摄影机
第9章 拍摄现场的控制
第10章 疑难镜头的处理和高级技术
第11章 运动匹配解算实例
第12章 革新的PFTrack 2011
第13章 立体跟踪
第14章 匹配运动物体
第15章 从运动匹配中建模和基于图像的建模
第16章 运动匹配数据的其他用途
词汇表
第1版 后记
版权
光盘下载链接
第1章 运动匹配概论
1.1 什么是运动匹配
1.2 一次典型的运动匹配
1.3 运动匹配的工作体系
1.4 运动匹配在视效生产线上的定位
 
1.1 什么是运动匹配
毫无疑问，如今是一个CG泛滥的时代。无论是好莱坞大片中征服了无数眼球而不露破绽的特效，还是电视剧里花样百出的场景，甚至是每天电视里重复播出的令人厌烦的广告，你都能看到CG元素被合成到画面中的例子（如图1.1.1所示）。
对此，你可能会赞叹其中模型师精细的建模工作，贴图师逼真的纹理绘制，动画师流畅的动作设定等，但是你是否意识到了，能让这些CG元素骗过你的眼睛，相信它真的存在于所营造的镜头里，其实首先应该归功于运动匹配师完美的运动匹配（Matchmoving）。任何一个需要被放置到实拍镜头中的CG元素，都必须进行运动匹配，并且优秀的运动匹配结果将是整个视效生产线得以正常运行的基础。
图1.1.1 CG元素在影视中的应用
那么什么是运动匹配呢？运动匹配也叫摄影机轨迹反求或镜头跟踪，是将CG元素的运动与实拍素材画面的运动相匹配的过程。为了更好地解释这一点，让我们先考虑一个最简单的视效合成情景。
如图1.1.2所示，这是一个平移的镜头。摄影机向左移动，相应的画面中的桌子则向右移动。现在我需要在桌子上的圆圈处放个CG的茶壶，在没有外力作用的情况下茶壶是应该静止于桌面上的，那么通过镜头的画面上来看，这个CG的茶壶应该随着桌子一起向画面右侧移动。想象一下，如果这个茶壶没有动，或是运动的速度与桌子在画面中移动的速度不一致，你会看到什么？一只无形的上帝之手拨动杯子在桌面上乱窜，显然这不是我们想要的。
图1.1.2 CG的茶壶如何匹配画面中运动的桌子？
要解决这个问题有两个办法：一种是预先设定好摄影机的运动路径，并以数字化的方式将路径导入三维软件，这样三维软件中的摄影机将直接继承现实中摄影机的运动信息，从而获得CG杯子的匹配动画。这种解决方式称为运动控制（Motion Control）。运动控制技术能获得高精度的摄影机路径，但是对摄影机进行精确操控的电子机械设备成本高昂，且设备体积较大，对场地要求较高。摄影机运动控制技术在国外被广泛应用到电影电视中，但国内受成本限制，应用范围有限（如图1.1.3所示）。
图1.1.3 使用Motion Control进行精确拍摄
另一种是直接进行拍摄，然后使用运动匹配软件采集画面的运动元素，反向求解出摄影机的运动路径和场景特征，然后将其导入三维软件，从而完成匹配工作（如图1.1.4所示）。这种解决方式称为运动匹配（Matchmoving）。运动匹配技术会依据镜头画面的不同而呈现不同的工作状态，受画面因素限制较大，但技术简单易行，成本较低，而且不受地形限制，因而在影视行业得以普及应用。实际上国内目前大部分的视效镜头都是采用运动匹配的方法进行CG元素与实拍镜头的合成。
图1.1.4 使用Matchmoving解算摄影机运动
 
1.2 一次典型的运动匹配
一次典型的运动匹配，包括对摄影机运动的解算和环境特征的再现两个部分。解算出摄影机的运动，可以使CG元素与画面的运动相匹配；而重建3D环境特征则有助于将CG元素放置到场景中合适的位置。静帧的透视匹配，使用独立的运动匹配软件对运动的镜头进行解算都属于此类。
为了更好的解释运动匹配的内容，我先引入一个代表性的例子。如图1.2.1所示，这是电视剧《大工匠》中的一个视效镜头。导演需要一个冬日大雪的场景，但是因为拍摄时间的限制，不可能无限期地等待下雪的日子，人工造雪也有难度，因此决定用电脑特效来制作这个下雪的环境。
图1.2.1 等待添加雪景特效的电视剧镜头
在拍摄那天，导演根据剧情需要，决定如何拍摄这个镜头，当然也包括摄影机的位置和运动方式。导演和摄影师会先操作摄影机运动几次，并观看视频的回放来察看拍摄的结果。然后当他们正式开拍的时候，两名演员在一个大水泥筒内相依而睡，水泥筒被吊车吊起，摄影机的焦点跟随水泥筒而动。一旦导演对拍摄的镜头满意了，摄影机拍摄的素材会被采集出来，然后交给视效公司来添加环境中的雪景。
当视效公司接到数字化的镜头素材，他们开始讨论这个场景需要添加哪些CG元素。讨论的结果是将其分为三部分：一个动画师来制作水泥筒两端的三维积雪，一名技术导演来做天空满天飞舞的飘雪特效，最后一名合成师来制作整个场景遍布的雪霜。当然，他们也需要一个运动匹配师来对这个镜头进行运动匹配。
视效艺术家的目标是使他们的3D元素像摄影机记录的场景一样真实。动画师需要让三维积雪的形态与水泥筒的外形完美匹配，技术导演需要让天空的飞雪像真的一样。运动匹配师需要解算出场景被摄影机记录下来的时候，摄影机的位置在哪儿，以及它是如何运动的。
这里运动匹配师扮演了一个重要的角色，因为要使积雪、飞雪跟场景真实地匹配起来，他就必须确保CG物体被CG摄影机所“拍摄”的方式跟真实摄影机拍摄场景的方式一致。想象一下，如果水泥筒边缘部分的CG积雪跟水泥筒的运动有丝毫差异，任何人都会知道这是假的。
理想的情况下，特效镜头的拍摄过程中，特效公司会派出视效总监参与布景，并测量场景中关键的参数。例如摄影机的镜头焦距、离地高度、摄影机与水泥筒的距离、水泥筒的直径等，并绘制一张粗略的布景图，记录下可能会用到的道具和灯光的位置。
一般而言，动画师、技术导演和运动匹配师是同时开始工作的。因为拍摄时已经测量过一些数据 ............

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