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华龙绝学—摄像机跟踪技术

又到了每周四教学时间

小编也是紧张

大家准备好了没

紧接着上两期的华龙绝学

华龙绝学—“一言不合,我就炸了你!”

华龙绝学—飞船是这样拍摄的!

刘老师讲堂开课啦!

大家好,继上次飞船是如何制作的之后,

今天咱们聊一聊摄像机跟踪技术以及摄像机跟踪反求软件PF TRACK的运用。

在当今的影视制作当中,实拍与CG结合是电影电视剧常见的制作方法,

在主流影视制作当中也会占很大的制作比重,

我们会把我们的CG制作的特效元素融入实拍的影像当中。

    那么牵扯到一个问题,就是我们的实拍镜头是用摄像机拍摄的动态的影像,

在一部电影,或N集电视剧中的大部分镜头,拍摄的摄像机是动镜头。

推拉摇移,俯仰升降。当然会有一部分定镜头,但肯定是少数的。

摄像机在动,而我们用三维软件或后期软件又要匹配上摄像机运动给画面带来的运动,

那么我们就需要反求或者说跟踪摄像机了。

在讲解摄像机跟踪之前,我们要区别一下像素特征跟踪与摄像机跟踪的区别。

像素跟踪本身是2D的,著名的跟踪软件MOCHA也提出了面积跟踪,2.5D跟踪的概念。

像素特征跟踪的原理是我们把三维或者后期软件制作出来的最终渲染图片对位匹配到实拍镜头内。

注意我说的是渲染出来的图片,形成位置上的匹配。2D跟踪在影视制作中是被广泛应用的。

但他的局限性也是比较大的。当实拍的摄像机运动距离较大画面有很大的变化,

或者因为摄像机旋转幅度大等原因带来比较的透视变化,

2D跟踪就无法解决CG与实拍内容相互匹配的问题了。


 

这是项目中的一段实拍视频序列共426帧,

我截取的是其中的第0帧,100帧,200帧,300帧,400帧,序列中5帧,

通过这5帧序列截图,我们不难发现摄像机运动幅度还是很大的,而且摄像机是先往上摇,

又往下旋转,透视变化也是比较大的。

而我们要把这些:


CG制作的飞船,汽车,地面等CG元素合成到实拍的素材里,要加上烟火,

碎块等等特效。像素特征跟踪,也就是平面跟踪是很难做到的。

那我们该怎么解决这个问题呢。

 

如果我们把真实世界里的实拍摄像机的运动轨迹,焦距,

旋转度数等数据告诉三维软件或后期软件,就会用到我们上面提过的反求摄像机技术了。

我们要通过摄像机反求软件或者后期软件的摄像机反求功能得到摄像机数据并且在软件中导入摄像

机让我们在三维或后期软件中,让三维或后期软件里的摄像机与真实的摄像机一样运动。

我们渲染出来的画面也就完美匹配上实拍画面了。

所以我们在这种情况下要使用摄像机跟踪或者叫摄像机反求技术。

能够做到摄像机反求的软件主要有PF TRACK Boujou, SynthEyes, NUKE本身也有摄像机跟踪功能。

作为一个三维制作人员,从通用性,易用性,交互编辑方法等方面,

我更推荐PF Track,这款跟踪软件


PFTrack 是 Pixel Farm 研究开发的成象物体跟踪软件,

是一种摄像机反求,使其得到真实摄像机的参数,使3D物体和实际拍摄物体完美的结合的软件,

它包括一些独特的功能,如:光场流分析工具, 先进的物体跟踪, 几何形体跟踪,

基于场景分析的物体建模, 自动景深提取, 等等。一款非常优秀和易用的摄像机跟踪软件。

OK,那我们来聊一下PF TRACK的跟踪流程。首先我们要对实拍素材做查看:

1看有没有移动速度过快,突然旋转很大幅度的现象,

如果有的话会影响跟踪的准确性,甚至无法跟踪。

2有没有光影变化很大的区域,

摄像机反求时候如果实拍素材光影变化过大或过快也会影响到跟踪质量。

3看有没有运动的物体或人物大幅遮挡镜头,如果有的话,会导致可以跟踪的区域过少,

无法完成跟踪,但注意两点:物体或人物的运动不是摄像机造成的,

还有注意我说的是大幅遮挡镜头,并不是说镜头里有一点物体或人物移动就无法跟踪。

4与视频的拍摄者沟通或通过素材画面预判,拍摄是摄像机有没有位移,是不是用了三脚架,

尽量多了解实拍时的摄像机的运动情况。

完成以上4点的素材检查,我们就开始进入跟踪环节。

首先打开PF Track,我们要创建新的工程,导入素材。

 

1点击impotpanel

2打开file  Borwser

3在文件浏览器里找到素材导入工作区域

 


还有一点很重要,一定要注意素材的帧速率,保持与三维软件和后期软件一致。

PF TRACK 是一款很优秀的三维软件,

在大部分情况小我们使用软件的自动跟踪就能得到很好的结果。

我们在自动跟踪之前一定要做MASK。用MASK制作动画,跟踪人物的动画。


我们为什么要这么做呢,因为拍摄视频中人物的跑动不是摄像机造成的,

对于这些不是摄像机造成的动画,我们要制作MASK把他们遮盖住,

让PF TRACK在解算跟踪时不解算MASK遮盖到的部分。

这样才能准确的解算摄像机运动轨迹和旋转幅度。

MASK遮罩使用方法和大多后期软件一样,拖动MASK上的点,

就可以自动形成MASK的关键帧。

 

解析来我们点击自动跟踪节点;PF TRACK会自动创建跟踪点进行镜头分析跟踪,

并进行软件解析,反求出摄像机轨迹。


等待一段时间,PF TRACK就能完成跟踪过程,在跟踪软件中效率还是很高的。

当我们完成跟踪以后我们还要解算出摄像机才行,创建camera solver 节点,

一般点击solver ALL即可,这样我们就得到了三维场景中的摄像机。

解算完摄像机后呢,PFTRACK不会知道场景的透视关系是什么样的,

简单的说我们要把地面放在场景中,但单凭画面软件是不知道的。

我们要通过创建Orient Scence节点,取一个跟踪点做原点,通过选择模式,

定义好场景的透视关系


然后我们用EXORT节点导出摄像机,我以MAYA为例,导出的是MAYA格式,PF TRACK支持大部分软件的摄像机格式,可以根据自己的需求去选择。

最后一步,我们要把PF TRACK的摄像机导入到软件里,我还是以MAYA为例,

选择摄像机组,缩放匹配场景,建立简单模型吸附跟踪点,

还原场景,同时检查动画匹配情况。


好,这就是我们的PF TRACK 流程教学,希望大家理解摄像机反求原理,

能够使用PF TRACK进行摄像机反求跟踪,

希望这篇教学能帮助大家做出更为写实的视觉特效作品。

谢谢!


灰常感谢刘老师的亲情加盟

自从有了各位老师的协助

小编这工作效率也是

蹭蹭蹭的往上升啊!

嘻嘻 嘿嘿 哈哈


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