影視特效跟蹤技術(shù)的實踐研究

劉雪梅

（天津市第一商業(yè)學校，天津 300180）

影視特效跟蹤技術(shù)的實踐研究

劉雪梅

（天津市第一商業(yè)學校，天津 300180）

影視特效制作是滿足人們文化需求和娛樂享受的一門學科，通過現(xiàn)代技術(shù)將實際拍攝畫面進行特效加工，制造出的假象和幻覺，用以增強影視的特殊效果，提高視覺震撼力。本文針對影視特效的跟蹤技術(shù)，從理論到實踐進行深入研究。通過對跟蹤技術(shù)各種類型的理論介紹和對流程的技術(shù)分析，將影響跟蹤效果的因素分別進行定位和研究，剖析跟蹤失敗的解決方法，為實現(xiàn)準確跟蹤提供了可靠的流程和方法，希望可以為廣大影視制作從業(yè)人員提供一定幫助。

影視特效；跟蹤技術(shù)；跟蹤失敗的解決方法

在影視中，人工制造出來的假象和幻覺，被稱為影視特效。電影攝制者利用它們來避免讓演員處于危險的境地、減少電影的制作成本，或者理由更簡單，只是利用它們來讓電影更扣人心弦。影視特效制作的跟蹤技術(shù)是對指定區(qū)域進行跟蹤分析，并自動創(chuàng)建關鍵幀，將跟蹤的結(jié)果應用到其他層或效果上制作出動畫效果。如讓爆炸的焰火跟隨天空中飛行的飛機運動，給空間物體的標記點上附著一個其他物體等效果。跟蹤只對運動的視頻進行，不會對單幀圖形進行跟蹤。

一、跟蹤技術(shù)理論知識與技術(shù)分析

（一）各類跟蹤理論知識

（1）位置跟蹤。位置跟蹤在各種跟蹤方式中是最簡單的一種，在進行位置跟蹤時可以將一個層或效果連接到跟蹤點上。但是，因為位置跟蹤具有一維屬性，只能控制一個點，所以，當物件產(chǎn)生歪斜或是透視效果時，位置跟蹤不能依據(jù)物件的透視角度發(fā)生變化。

（2）旋轉(zhuǎn)跟蹤。在進行旋轉(zhuǎn)跟蹤時，第一個特征區(qū)域到第二個特征區(qū)域軸上的箭頭決定了一個角度。跟蹤工具通過兩個跟蹤區(qū)域相對的位置移動計算出物件旋轉(zhuǎn)的角度，并且將這個旋轉(zhuǎn)的角度賦值到其他的層上，使其他層上的物件與被跟蹤的物件以相同的方式旋轉(zhuǎn)。

（3）變換跟蹤（位置+旋轉(zhuǎn)跟蹤）。變換跟蹤結(jié)合了位置跟蹤和旋轉(zhuǎn)跟蹤特點，它具有兩個跟蹤區(qū)域，也是兩點跟蹤。在進行這種跟蹤時，跟蹤工具通過兩個跟蹤區(qū)域相對的位置移動計算出物件的位移及旋轉(zhuǎn)角度，并且將這個位移和旋轉(zhuǎn)角度的值應用到其他的層上，使其他層上的物件與被跟蹤的物件以相同的方式運動。

（4）三點跟蹤。三點跟蹤在跟蹤目標層有3個跟蹤點，當這3個點移動時，與其連接的層可以變形來模擬傾斜、縮放及旋轉(zhuǎn)，但不能產(chǎn)生透視效果。

（5）透視邊角跟蹤。透視邊角跟蹤可以在被跟蹤的目標層上設定4個跟蹤區(qū)域，同時跟蹤目標層上4個點的像素變化，在跟蹤完成后自動為跟蹤時選定的層增加一個“邊角固定”的特技效果，然后將跟蹤結(jié)果記錄到“邊角固定”特技相應的效果點上。運用透視跟蹤效果可以制作出多種實用的動態(tài)效果。透視跟蹤是跟蹤特效的一種類型，它可以在被跟蹤的目標層上設定4個跟蹤區(qū)域，同時跟蹤目標層上4個點的像素變化，在跟蹤完成后自動為跟蹤時選定的層增加一個“邊角固定”的特技效果，然后將跟蹤結(jié)果記錄到“邊角固定”特技相應的效果點上，運用透視跟蹤效果可以制作出多種實用的動態(tài)效果，比如給大銀幕上更換畫面內(nèi)容等效果。

（6）穩(wěn)定。穩(wěn)定跟蹤功能是為了解決視頻前期拍攝造成的畫面抖動問題。在時間線窗口中選擇素材后單擊“跟蹤控制”窗口中的“穩(wěn)定運動”按鈕，激活該窗口中的跟蹤設置選項；單擊“跟蹤類型”的下拉按鈕，在彈出的下拉列表中選擇“穩(wěn)定”類型。運動平穩(wěn)器的原理是：首先偵測出特征點的起始位置和相對于其他點的起始角度，然后分析出后續(xù)幀的特征點的位置和角度，再為層的特征點和角度添加關鍵幀，這些關鍵幀的運動方向和旋轉(zhuǎn)角度都與特征點的運動方向和旋轉(zhuǎn)角度相反，這樣就抵消了畫面的跳動和旋轉(zhuǎn)。

（二）跟蹤命令技術(shù)分析詳解

在應用運動跟蹤時，合成中至少有兩個層，一個是作為跟蹤層，一個是連接到跟蹤點的層。應用步驟及參數(shù)說明如下：

第一，執(zhí)行“動畫”—“動態(tài)跟蹤”命令，調(diào)出“運動跟蹤”窗口（如圖1所示）。1）運動來源：可以改變當前的跟蹤目標層。2）當前跟蹤：可以選擇運動軌跡。3）跟蹤類型：選擇跟蹤方式。4）選中“位置”復選框，可以進行位置跟蹤（一點跟蹤）；選中“旋轉(zhuǎn)”復選框，可以進行旋轉(zhuǎn)跟蹤（兩點跟蹤）。5）設置目標：可以選擇連接到跟蹤點的層。單擊該按鈕將彈出的“運動目標”對話框。如果需要將跟蹤點連接到當前層的效果點上，可以選擇“影響點控制”。6）“選項…”按鈕：單擊該按鈕彈出“運動跟蹤選項”對話框，如圖2所示。可以為當前跟蹤軌跡命名和對跟蹤進行更為精確的設置。

圖2

跟蹤名稱：設定跟蹤名稱，當有多個跟蹤任務的時候可分別命名加以區(qū)分。

跟蹤插件：可以設置用于計算跟蹤數(shù)據(jù)的跟蹤插件，默認的是“內(nèi)置”，如果安裝了第三方插件，可以從該列表中找到它。

通道：用于設定跟蹤時所使用的通道，包括RGB、亮度、飽和度三種。如果要跟蹤的是彩色的點，使用RGB最佳，它可以利用三色通道的信息進行數(shù)據(jù)跟蹤。亮度選項可以在特征區(qū)的幀間進行亮度值的比較，是默認的選項，如果所要跟蹤的區(qū)域與背景有高對比或亮度對比時設置該選項能得到最佳的效果。如果所跟蹤區(qū)域的顏色與周圍顏色相近，那么就該使用飽和度選項。

匹配前處理：針對要跟蹤的視頻素材中有噪點的現(xiàn)象而設計的。如果跟蹤的素材存在噪點，那么可在跟蹤前先對素材進行模糊處理，可勾選“匹配前處理”復選框，然后在“模糊”中設定模糊數(shù)值（數(shù)值的大小應根據(jù)噪點的情況來定）。如果素材有模糊現(xiàn)象，就選擇“增強”選項對素材進行銳化，使跟蹤更準確。

跟蹤區(qū)域：當使用帶場的素材時，會對跟蹤帶來影響，需要勾選該項以增加跟蹤的精確度。

子像素定位：該復選框能夠設定是否通過自動劃分特征區(qū)域為更小的方框來提高像素跟蹤的精確度。默認情況下，這個選項是選中的。

適應特性于每一幀：適應特征適用在每個幀上。在該下拉菜單中還包括以下幾個選項：連續(xù)跟蹤，停止跟蹤和推斷運動。

第二，在時間線窗口中選擇進行跟蹤的目標層。

第三，單擊“跟蹤控制”窗口中的“運動跟蹤”按鈕，將合成窗口切換為運動跟蹤窗口，在該窗口中出現(xiàn)一個由兩個套在一起的方框和一個十字形標志，稱其為跟蹤范圍框，外方框為搜索區(qū)域，內(nèi)方框為特征區(qū)域，十字形為跟蹤點。

第四，在進行運動跟蹤之前，首先要定義一個跟蹤范圍，跟蹤范圍由搜索區(qū)域、特征區(qū)域和跟蹤點構(gòu)成。

第五，返回運動跟蹤窗口，在該對話框中設置影片的入點和出點，以決定系統(tǒng)跟蹤的影片片段。

第六，單擊“跟蹤控制”窗口中“分析”選項下的按鈕分析跟蹤效果。

二、影響跟蹤效果的因素及跟蹤失敗的解決方法

（一）當跟蹤區(qū)域產(chǎn)生運動模糊，跟蹤失敗的處理方法

一般采用逐幀調(diào)節(jié)的方式，在跟蹤不理想的幀開始向后分析一幀調(diào)節(jié)一次跟蹤點，再向后分析一幀再移動位置，直到跟蹤目標清晰銳化后再運行“向前分析”按鈕，如圖3所示。

圖3

（二）當跟蹤區(qū)域與周圍色調(diào)接近，跟蹤失敗的處理方法

可以縮小內(nèi)框的特征區(qū)域，將色調(diào)范圍鎖定到更小的區(qū)域范圍內(nèi)，另外可以進行更為細致的選項設置，提高精確度和分析能力，例如將識別通道設定為亮度或者飽和度，提高識別色差的精準程度，如圖4所示。

圖4

（三）重新找更合適的特征點和特征區(qū)域

當跟蹤動態(tài)視頻的特征點色差與周邊差距不大，但由于透視關系必須要選擇此特征點的時候，可以將特征點還放置到既定位置，然后選取特征區(qū)域和搜索區(qū)域到區(qū)分度高的位置，用以進行色差跟蹤，而不影響透視關系，如圖5所示調(diào)節(jié)方法。

圖5

跟蹤技術(shù)在影視后期特效制作中，占有很重要的地位。特技效果給影視畫面帶來了更多新的生命，跟蹤是一個較復雜的技術(shù)流程，效果的好壞與軟件操作有關系之外，與拍攝技術(shù)、跟蹤特征點、畫面穩(wěn)定度、有無運動模糊都有較大關系。跟蹤技術(shù)的制作需要有較大耐心，要好好分析跟蹤的方式選擇，研究參數(shù)的調(diào)節(jié)。需要認真仔細的分析復雜畫面，從而達到更好的制作效果。

［1］ 李偉.影視特效鏡頭跟蹤技術(shù)精粹［M］.人民郵電出版社.

［2］ 侯全軍.影視特效實例教程［M］.人民郵電出版社.

［3］ 向群.現(xiàn)代物理知識計算機成像技術(shù)在影視特效中的應用［J］.

［4］ 王磊.中國傳媒科技論影視特效處理技術(shù)［J］.

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1674-8883（2015）15-0300-02