运动追踪技术在影视制作中的运用探析

2021-07
文艺生活LITERATURE LIFE
影视评论
运动追踪技术在影视制作中的运用探析
马晓青1田野2
（1.四川工商学院音乐舞蹈学院，四川成都610000；
2.四川音乐学院实验艺术学院（数字媒体艺术四川省重点实验室），四川成都610041）
摘要:目前，影视已经成为了人们生活娱乐的重要组成，影视作品也在科技进步下越来越受观众喜爱。

在目前影视制作中已经广泛应用运动追踪技术，这是一种合成技术，有着许多优势，通过利用该技术能够提高影视作品视觉感，发挥科学技术作用提高制作效率，控制制作成本。

本文对运动追踪技术在影视制作中的运用进行分析，仅供参考。

关键词:运动追踪技术；影视制作；运用
中图分类号：TP391.41文献标识码：Ａ文章编号：1005-5312（2021）21-0126-02
DOI：10.12228/j.issn.1005-5312.2021.21.061
一、引言
数字合成技术在影视制作中占据重要地位，尤其是在观众审美要求不断上升的今天，要制作出良好的影视视觉效果，给观众一种真实感，就必须应用合成技术。

合成技术的类型有许多，运动追踪技术就是其中一种。

在使用运动追踪技术时，可以通过电脑将摄像机的运动路径输入软件中，实现对摄影机运动情况的实时控制。

既可以节约制作成本，又可以发挥较好的技术优势，因此，在国内外影视制作中都有广泛的应用。

二、运动追踪技术的发展与应用范围
（一）发展
关于运动追踪技术的发展可追溯到二十世纪七十年代，在1997年国外所制作的《星球大战》中就应用了运动追踪技术。

相比之下，国外关于该技术的应用研究要早一些，国内相对要晚一些，但在早期应用时由于技术受限，最终的影视成品看起来比较拙劣。

比如，在《西游记》中就融入了腾云驾雾等加工合成镜头，从电视剧中可以明显看出画面并不完美，一眼就可以看出是后期合成的，这主要是受到当时技术制约导致。

在后来科技进步后，在影视制作时再使用运动追踪技术已经有了很大改善，通过该技术制造出来的镜头真假难以辨别①。

从中可以看出运动追踪技术的发展历程。

在《星球大战》制作过程中应用了机械系统对摄像机的运动过程加以记录，并对该运动路径进行重复，确保多次拍摄运动轨迹相同。

在得到技术支持后，又将机械系统和科学技术相结合，通过对三维软件中的虚拟摄像机加以控制来达到更好的运动控制效果。

目前为止，该系统都在好莱坞影视制作中有所应用。

在运动追踪技术得到创新优化后研发出了运动追踪软件，该软件通过采集到的画面内容计算出画面与摄影机的运动路径，并将计算出来的参数导入至后期制作软件中，从而实现虚拟画面和实拍画面的高度匹配。

总体而言，运动追踪技术有着简单易操作、成本低、不受外界因素制约等优势，在影视制作中发挥着积极作用。

（二）应用范围
在影视制作中使用运动追踪技术接触最广泛的领域主要是广告、电视剧、电影等。

在拍摄广告时，主要使用运动追踪技术来模拟真实场景，并将人物和场景合成在一起，制造一种在真实场景中的视觉感。

比如在汽车、雪碧、德芙、iPhone等广告中都能看到运动追踪技术踪迹。

运动追踪技术在电视剧制作中的应用要比广告制作更广泛一些，因为运动追踪技术具有易操作、合成效果好的优点，在一些奇幻、仙侠类型的电视剧中可发挥作用，比如《仙剑奇侠传》、《西游记》、《聊斋志异》等②。

和国外的电视剧制作相比，因为我国关于运动追踪技术的应用研究时间较晚，无论从技术还是经验上都不及国外发达国家，所以使得题材比较狭窄，在技术方法上也比较粗劣。

但到目前为止这些问题都得到了很大程度改善，我国使用运动追踪技术进行后期制作的电视剧也收获了一大批青睐者。

电影是最早使用运动追踪技术的领域，自《星球大战》之后陆续上映的《变形金刚》、《侏罗纪公园》等都应用了运动追踪技术，这些电影在国内外都有较高知名度，深受观众喜爱。

在电影制作时使用运动追踪技术可以制造氛围感，例如一些看起来非常真实的场景和事物有些也是使用运动追踪技术合成的，如《阿甘正传》、《拯救大兵瑞恩》等。

同样，运动追踪技术在我国电影制作中的应用率也较高，无论在《鸿门宴》、《机器侠》，还是《长江七号》等经典电影中，都使用了运动追踪技术。

三、运动追踪技术的基本流程分析
（一）导入素材
在素材导入环节上主要包含素材质量审核、摄像机运动类型选择、场和帧速率设置等。

运动追踪技术的应用和这些步骤密切相关，必须确保素材质量满足技术应用所需，以及摄像机的运动类型与场和帧速率均满足运动追踪技术后才能发挥技术优势，提高影视制作效果。

（二）追踪
在影视制作过程中使用运动追踪技术，可将追踪方法分成手动、自动两种，通常在对素材追踪上都是采用自动追踪，在追踪结束后如果有系统没有覆盖到的地方再进行手动补充。

在传统的影视制作过程中都是通过人工依次取样，这种工作方式不仅繁琐，效果也得不到充分的保障。

而自动化追踪则省去了人工繁琐环节，对特征点进行识别和提取，大大减轻了人工劳动力，
作者简介：马晓青（1990-），女，四川成都人，大学本科，四川工商学院
音乐舞蹈学院，讲师，研究方向：数字媒体；田野（1980-），男，四川成都
人，硕士，四川音乐学院实验艺术学院，数字媒体艺术四川省重点实验
室，副教授，研究方向：数字媒体艺术、数字影视。

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，。

，在后续进行手动补充时工作量比较小。

基本上在影视制作中都
会同时使用两种追踪方法，因为这两种方法之间相辅相成，虽然
都不是十全十美，但当两者结合后则可以达到较为完美的追踪
效果③。

（三）解算
在对运动追踪结果进行结算的时候，3D摄像机和真实摄像
机完美匹配，两者的运动轨迹是完全一样的。

如果真实摄像机所
提供的视点需要进行追踪，而3D摄像机提供的视点则是3D场
景，可以不对其进行追踪。

假设最终解算的结果正确则会在3D
摄像机中生成和图像上一样的特征点。

然而在实际结算过程中
的最终结果往往存在差异，差异值的单位是像素。

比如把3D解
算标记转移到2D图像当中，与之相对应的2D追踪点相差五个
像素，差异值就等于五。

若差异值在1像素以内，那么也可以使
用该结果，若超过1像素就应重新结算。

在结算时使用的模式一
般是全面反求，也就是指对追踪点加以结算，计算出摄像机的运
动轨迹。

在对摄像机进行解算之前，会要求选择摄像机类型，在
影视制作时通常选择自由摄像机，这更符合影视制作要求，也更
能体现运动追踪技术的优势。

（四）导出摄像机运动路径
导出时需提前选择导出路径，结合运动追踪软件选择导出
格式，然后选择摄像机类型。

摄像机类型主要有三种，分别是3D
参考点不动的情况下，摄像机动，摄像机只做简单的旋转运动；
3D参考点平移，摄像机旋转位置不变；摄像机保持不动，3D参考
点运动，在具体的导出操作上可结合实际情况选择。

在摄像机路
径导出操作上只需要设置一个导出跟踪点即可。

这样一来，不仅
能够减少运动追踪软件计算量，又可以使操作起来更加便捷。

另
外，也可以在导出过程中设置导出空间参考点、文件尺寸。

四、在影视制作中的具体运用
（一）做好前期准备工作
在影视制作中应用运动追踪技术必须做好充足的前期准备
工作。

比如，影视作品中需要使用技术的片段要实时记录，记录
的内容主要包含摄像机焦距、水平高度，镜头等，还要对被拍摄
物的长度、高度等数据清楚记录，给后期技术应用提供有力依
据。

假设可以获得摄像机和被拍摄物的数据就可以给后期技术
使用提供帮助。

但需注意的是，因为在实施跟踪工作时所拍摄到
的所有数据并不一定都有用，因此在拿到素材后的第一时间就
要展开评估工作，随后再正式追踪。

工作人员需对摄像机的焦距
等信息进行检查，结合视频当中的地平线位置预估出算摄像机
和地面之间的大致距离④。

同时，根据被拍摄物的图像序列结合
摄像机型号得出焦距、胶片背板大小等参数，便于后期更好的展
开追踪工作。

（二）导入素材
在导入视频前需将视频打开检查属性，确定准确无误之后
再按OK键实施导入。

在导入窗口中可以定义摄像机的具体运动
方式，将运动方式下拉后会出现两个选项，分别是Free Move、
Nodal Pan。

前者代表摄像机自由移动、旋转，后者表示摄像机为
固定位置，只能做水平或摇晃拍摄，无法旋转和自由移动，相当
于把摄像机放在三脚架上进行拍摄。

在运动追踪技术下的影视
素材帧速率一般都是不带场视频，因此就可以把每秒的帧数设
置为30帧，设置为无场。

在导入素材之后就可以按下off键实
施跟踪。

在素材全面导入后根据拍摄之前的标记点添加手动跟
踪点，通过设置手动追踪点能够使运动追踪软件强制性追踪。

在
完成该步骤后再点击追踪工具对图像序列展开追踪，运动追踪
软件会弹出对话框，这时就可以在对话框中重新设置参数，应确
保追踪点数和影视制作需求相符。

如果追踪完成画面中就会显
现追踪点，随后就可展开计算，点击开始按钮后运动追踪软件会
自动化追踪，实现影视制作数字化。

（三）导入追踪文件
追踪文件的导入环境是3D Max，在Boujou中输出一个脚
本文件后使用utilties/maxscript/run scipt展开运行。

紧
接着将摄像机的场景进行导入，此时需要将摄像机视图背景显
示开启，在对应的菜单栏当中选择“视图/视图背景”，在对话框
中选择“匹配位图”，右边则选择“显示背景”与“动画背景”⑤。

随
后再点击File开启序列帧，在“选择背景图像”所弹出的对话框
当中选择“序列”，两次单击就可以实现追踪文件导入了。

在完成
这些步骤之后，为了检验是否成功导入，可以拖动滑块，如果成
功导入就可以看到3D摄影机将所有的运动轨迹全部重现了。

五、结语
综上所述，运动追踪技术在影视制作中有着广泛的应用，主
要在广告、电视剧、电影等领域中有所体现。

运动追踪技术的流
程包括导入素材、追踪、解算、导出摄像机运动路径。

运动追踪技
术的融入减少了影视制作人工劳动力投入，为创造出符合当代
观众审美的影视作品提供了有力支持。

在实际的应用过程中，需
做好前期准备工作，导入相关素材和追踪文件实施运动追踪。

★基金项目：四川省教育厅重点项目：《VR技术在三维导航
中的应用》，项目编号：18ZA0424。

注释：
①李文静.运动追踪技术在影视制作中的应用研究[D].西安:陕西科
技大学,2012.
②刘兵.运动捕捉技术在影视动画制作中的应用探析[J].电视技术,
2018(010):46-49.
③刘兵.运动捕捉技术在影视动画制作中的应用探析[J].电视技术,
2018(10):53-56.
④周月洋.AE运动跟踪在影视后期中的介绍及应用[J].电脑迷,
2017(03).
⑤牛敬德.运动捕捉技术在影视动画制作中的应用分析[J].创新创
业理论研究与实践,2020(05):149-150.
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