劉雪梅

（天津市第一商業(yè)學(xué)校，天津 300180）

影視特效跟蹤技術(shù)的實(shí)踐研究

劉雪梅

（天津市第一商業(yè)學(xué)校，天津 300180）

影視特效制作是滿足人們文化需求和娛樂(lè)享受的一門學(xué)科，通過(guò)現(xiàn)代技術(shù)將實(shí)際拍攝畫(huà)面進(jìn)行特效加工，制造出的假象和幻覺(jué)，用以增強(qiáng)影視的特殊效果，提高視覺(jué)震撼力。本文針對(duì)影視特效的跟蹤技術(shù)，從理論到實(shí)踐進(jìn)行深入研究。通過(guò)對(duì)跟蹤技術(shù)各種類型的理論介紹和對(duì)流程的技術(shù)分析，將影響跟蹤效果的因素分別進(jìn)行定位和研究，剖析跟蹤失敗的解決方法，為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)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(lái)的假象和幻覺(jué)，被稱為影視特效。電影攝制者利用它們來(lái)避免讓演員處于危險(xiǎn)的境地、減少電影的制作成本，或者理由更簡(jiǎn)單，只是利用它們來(lái)讓電影更扣人心弦。影視特效制作的跟蹤技術(shù)是對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行跟蹤分析，并自動(dòng)創(chuàng)建關(guān)鍵幀，將跟蹤的結(jié)果應(yīng)用到其他層或效果上制作出動(dòng)畫(huà)效果。如讓爆炸的焰火跟隨天空中飛行的飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，給空間物體的標(biāo)記點(diǎn)上附著一個(gè)其他物體等效果。跟蹤只對(duì)運(yùn)動(dòng)的視頻進(jìn)行，不會(huì)對(duì)單幀圖形進(jìn)行跟蹤。

一、跟蹤技術(shù)理論知識(shí)與技術(shù)分析

（一）各類跟蹤理論知識(shí)

（1）位置跟蹤。位置跟蹤在各種跟蹤方式中是最簡(jiǎn)單的一種，在進(jìn)行位置跟蹤時(shí)可以將一個(gè)層或效果連接到跟蹤點(diǎn)上。但是，因?yàn)槲恢酶櫨哂幸痪S屬性，只能控制一個(gè)點(diǎn)，所以，當(dāng)物件產(chǎn)生歪斜或是透視效果時(shí)，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(jìn)行旋轉(zhuǎn)跟蹤時(shí)，第一個(gè)特征區(qū)域到第二個(gè)特征區(qū)域軸上的箭頭決定了一個(gè)角度。跟蹤工具通過(guò)兩個(gè)跟蹤區(qū)域相對(duì)的位置移動(dòng)計(jì)算出物件旋轉(zhuǎn)的角度，并且將這個(gè)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(diǎn)，它具有兩個(gè)跟蹤區(qū)域，也是兩點(diǎn)跟蹤。在進(jìn)行這種跟蹤時(shí)，跟蹤工具通過(guò)兩個(gè)跟蹤區(qū)域相對(duì)的位置移動(dòng)計(jì)算出物件的位移及旋轉(zhuǎn)角度，并且將這個(gè)位移和旋轉(zhuǎn)角度的值應(yīng)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(yùn)動(dòng)。

（4）三點(diǎn)跟蹤。三點(diǎn)跟蹤在跟蹤目標(biāo)層有3個(gè)跟蹤點(diǎn)，當(dāng)這3個(gè)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，與其連接的層可以變形來(lái)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(biāo)層上設(shè)定4個(gè)跟蹤區(qū)域，同時(shí)跟蹤目標(biāo)層上4個(gè)點(diǎn)的像素變化，在跟蹤完成后自動(dòng)為跟蹤時(shí)選定的層增加一個(gè)“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(yīng)的效果點(diǎn)上。運(yùn)用透視跟蹤效果可以制作出多種實(shí)用的動(dòng)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(biāo)層上設(shè)定4個(gè)跟蹤區(qū)域，同時(shí)跟蹤目標(biāo)層上4個(gè)點(diǎn)的像素變化，在跟蹤完成后自動(dòng)為跟蹤時(shí)選定的層增加一個(gè)“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(yīng)的效果點(diǎn)上，運(yùn)用透視跟蹤效果可以制作出多種實(shí)用的動(dòng)態(tài)效果，比如給大銀幕上更換畫(huà)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(huà)面抖動(dòng)問(wèn)題。在時(shí)間線窗口中選擇素材后單擊“跟蹤控制”窗口中的“穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)”按鈕，激活該窗口中的跟蹤設(shè)置選項(xiàng)；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(yùn)動(dòng)平穩(wěn)器的原理是：首先偵測(cè)出特征點(diǎn)的起始位置和相對(duì)于其他點(diǎn)的起始角度，然后分析出后續(xù)幀的特征點(diǎn)的位置和角度，再為層的特征點(diǎn)和角度添加關(guān)鍵幀，這些關(guān)鍵幀的運(yùn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)角度都與特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)角度相反，這樣就抵消了畫(huà)面的跳動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。

（二）跟蹤命令技術(shù)分析詳解

在應(yīng)用運(yùn)動(dòng)跟蹤時(shí)，合成中至少有兩個(gè)層，一個(gè)是作為跟蹤層，一個(gè)是連接到跟蹤點(diǎn)的層。應(yīng)用步驟及參數(shù)說(shuō)明如下：

第一，執(zhí)行“動(dòng)畫(huà)”—“動(dòng)態(tài)跟蹤”命令，調(diào)出“運(yùn)動(dòng)跟蹤”窗口（如圖1所示）。1）運(yùn)動(dòng)來(lái)源：可以改變當(dāng)前的跟蹤目標(biāo)層。2）當(dāng)前跟蹤：可以選擇運(yùn)動(dòng)軌跡。3）跟蹤類型：選擇跟蹤方式。4）選中“位置”復(fù)選框，可以進(jìn)行位置跟蹤（一點(diǎn)跟蹤）；選中“旋轉(zhuǎn)”復(fù)選框，可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)跟蹤（兩點(diǎn)跟蹤）。5）設(shè)置目標(biāo)：可以選擇連接到跟蹤點(diǎn)的層。單擊該按鈕將彈出的“運(yùn)動(dòng)目標(biāo)”對(duì)話框。如果需要將跟蹤點(diǎn)連接到當(dāng)前層的效果點(diǎn)上，可以選擇“影響點(diǎn)控制”。6）“選項(xiàng)…”按鈕：?jiǎn)螕粼摪粹o彈出“運(yùn)動(dòng)跟蹤選項(xiàng)”對(duì)話框，如圖2所示?？梢詾楫?dāng)前跟蹤軌跡命名和對(duì)跟蹤進(jìn)行更為精確的設(shè)置。

圖2

跟蹤名稱：設(shè)定跟蹤名稱，當(dāng)有多個(gè)跟蹤任務(wù)的時(shí)候可分別命名加以區(qū)分。

跟蹤插件：可以設(shè)置用于計(jì)算跟蹤數(shù)據(jù)的跟蹤插件，默認(rèn)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(shè)定跟蹤時(shí)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(diǎn)，使用RGB最佳，它可以利用三色通道的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤。亮度選項(xiàng)可以在特征區(qū)的幀間進(jìn)行亮度值的比較，是默認(rèn)的選項(xiàng)，如果所要跟蹤的區(qū)域與背景有高對(duì)比或亮度對(duì)比時(shí)設(shè)置該選項(xiàng)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(xiàng)。

匹配前處理：針對(duì)要跟蹤的視頻素材中有噪點(diǎn)的現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的。如果跟蹤的素材存在噪點(diǎn)，那么可在跟蹤前先對(duì)素材進(jìn)行模糊處理，可勾選“匹配前處理”復(fù)選框，然后在“模糊”中設(shè)定模糊數(shù)值（數(shù)值的大小應(yīng)根據(jù)噪點(diǎn)的情況來(lái)定）。如果素材有模糊現(xiàn)象，就選擇“增強(qiáng)”選項(xiàng)對(duì)素材進(jìn)行銳化，使跟蹤更準(zhǔn)確。

跟蹤區(qū)域：當(dāng)使用帶場(chǎng)的素材時(shí)，會(huì)對(duì)跟蹤帶來(lái)影響，需要勾選該項(xiàng)以增加跟蹤的精確度。

子像素定位：該復(fù)選框能夠設(shè)定是否通過(guò)自動(dòng)劃分特征區(qū)域?yàn)楦〉姆娇騺?lái)提高像素跟蹤的精確度。默認(rèn)情況下，這個(gè)選項(xiàng)是選中的。

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

第二，在時(shí)間線窗口中選擇進(jìn)行跟蹤的目標(biāo)層。

第三，單擊“跟蹤控制”窗口中的“運(yùn)動(dòng)跟蹤”按鈕，將合成窗口切換為運(yùn)動(dòng)跟蹤窗口，在該窗口中出現(xiàn)一個(gè)由兩個(gè)套在一起的方框和一個(gè)十字形標(biāo)志，稱其為跟蹤范圍框，外方框?yàn)樗阉鲄^(qū)域，內(nèi)方框?yàn)樘卣鲄^(qū)域，十字形為跟蹤點(diǎn)。

第四，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)跟蹤之前，首先要定義一個(gè)跟蹤范圍，跟蹤范圍由搜索區(qū)域、特征區(qū)域和跟蹤點(diǎn)構(gòu)成。

第五，返回運(yùn)動(dòng)跟蹤窗口，在該對(duì)話框中設(shè)置影片的入點(diǎn)和出點(diǎn)，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(xiàng)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(dāng)跟蹤區(qū)域產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)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(kāi)始向后分析一幀調(diào)節(jié)一次跟蹤點(diǎn)，再向后分析一幀再移動(dòng)位置，直到跟蹤目標(biāo)清晰銳化后再運(yùn)行“向前分析”按鈕，如圖3所示。

圖3

（二）當(dāng)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(jìn)行更為細(xì)致的選項(xiàng)設(shè)置，提高精確度和分析能力，例如將識(shí)別通道設(shè)定為亮度或者飽和度，提高識(shí)別色差的精準(zhǔn)程度，如圖4所示。

圖4

（三）重新找更合適的特征點(diǎn)和特征區(qū)域

當(dāng)跟蹤動(dòng)態(tài)視頻的特征點(diǎn)色差與周邊差距不大，但由于透視關(guān)系必須要選擇此特征點(diǎn)的時(shí)候，可以將特征點(diǎn)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(jìn)行色差跟蹤，而不影響透視關(guān)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(huà)面帶來(lái)了更多新的生命，跟蹤是一個(gè)較復(fù)雜的技術(shù)流程，效果的好壞與軟件操作有關(guān)系之外，與拍攝技術(shù)、跟蹤特征點(diǎn)、畫(huà)面穩(wěn)定度、有無(wú)運(yùn)動(dòng)模糊都有較大關(guān)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(rèn)真仔細(xì)的分析復(fù)雜畫(huà)面，從而達(dá)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(shí)例教程［M］.人民郵電出版社.

［3］ 向群.現(xiàn)代物理知識(shí)計(jì)算機(jī)成像技術(shù)在影視特效中的應(yīng)用［J］.

［4］ 王磊.中國(guó)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