影視特效跟蹤技術的實踐研究

劉雪梅

（天津市第一商業學校，天津 300180）

影視特效跟蹤技術的實踐研究

劉雪梅

（天津市第一商業學校，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，通過現代技術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，從理論到實踐進行深入研究。通過對跟蹤技術各種類型的理論介紹和對流程的技術分析，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人員提供一定幫助。

影視特效；跟蹤技術；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是對指定區域進行跟蹤分析，并自動創建關鍵幀，將跟蹤的結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、跟蹤技術理論知識與技術分析

（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，當物件產生歪斜或是透視效果時，位置跟蹤不能依據物件的透視角度發生變化。

（2）旋轉跟蹤。在進行旋轉跟蹤時，第一個特征區域到第二個特征區域軸上的箭頭決定了一個角度。跟蹤工具通過兩個跟蹤區域相對的位置移動計算出物件旋轉的角度，并且將這個旋轉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。

（3）變換跟蹤（位置+旋轉跟蹤）。變換跟蹤結合了位置跟蹤和旋轉跟蹤特點，它具有兩個跟蹤區域，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域相對的位置移動計算出物件的位移及旋轉角度，并且將這個位移和旋轉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，但不能產生透視效果。

（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效果，比如給大銀幕上更換畫面內容等效果。

（6）穩定。穩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“穩定”類型。運動平穩器的原理是：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角度都與特征點的運動方向和旋轉角度相反，這樣就抵消了畫面的跳動和旋轉。

（二）跟蹤命令技術分析詳解

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。應用步驟及參數說明如下：

第一，執行“動畫”—“動態跟蹤”命令，調出“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”復選框，可以進行旋轉跟蹤（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分。

跟蹤插件：可以設置用于計算跟蹤數據的跟蹤插件，默認的是“內置”，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據跟蹤。亮度選項可以在特征區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”中設定模糊數值（數值的大小應根據噪點的情況來定）。如果素材有模糊現象，就選擇“增強”選項對素材進行銳化，使跟蹤更準確。

跟蹤區域：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，外方框為搜索區域，內方框為特征區域，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，跟蹤范圍由搜索區域、特征區域和跟蹤點構成。

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）當跟蹤區域產生運動模糊，跟蹤失敗的處理方法

一般采用逐幀調節的方式，在跟蹤不理想的幀開始向后分析一幀調節一次跟蹤點，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）當跟蹤區域與周圍色調接近，跟蹤失敗的處理方法

可以縮小內框的特征區域，將色調范圍鎖定到更小的區域范圍內，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域

當跟蹤動態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，然后選取特征區域和搜索區域到區分度高的位置，用以進行色差跟蹤，而不影響透視關系，如圖5所示調節方法。

圖5

跟蹤技術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流程，效果的好壞與軟件操作有關系之外，與拍攝技術、跟蹤特征點、畫面穩定度、有無運動模糊都有較大關系。跟蹤技術的制作需要有較大耐心，要好好分析跟蹤的方式選擇，研究參數的調節。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.現代物理知識計算機成像技術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［J］.

G222.3

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1674-8883（2015）15-0300-02