影视特效跟踪技术的实践研究

刘雪梅

（天津市第一商业学校，天津 300180）

影视特效跟踪技术的实践研究

刘雪梅

（天津市第一商业学校，天津 300180）

影视特效制作是满足人们文化需求和娱乐享受的一门学科，通过现代技术将实际拍摄画面进行特效加工，制造出的假象和幻觉，用以增强影视的特殊效果，提高视觉震撼力。本文针对影视特效的跟踪技术，从理论到实践进行深入研究。通过对跟踪技术各种类型的理论介绍和对流程的技术分析，将影响跟踪效果的因素分别进行定位和研究，剖析跟踪失败的解决方法，为实现准确跟踪提供了可靠的流程和方法，希望可以为广大影视制作从业人员提供一定帮助。

影视特效；跟踪技术；跟踪失败的解决方法

在影视中，人工制造出来的假象和幻觉，被称为影视特效。电影摄制者利用它们来避免让演员处于危险的境地、减少电影的制作成本，或者理由更简单，只是利用它们来让电影更扣人心弦。影视特效制作的跟踪技术是对指定区域进行跟踪分析，并自动创建关键帧，将跟踪的结果应用到其他层或效果上制作出动画效果。如让爆炸的焰火跟随天空中飞行的飞机运动，给空间物体的标记点上附着一个其他物体等效果。跟踪只对运动的视频进行，不会对单帧图形进行跟踪。

一、跟踪技术理论知识与技术分析

（一）各类跟踪理论知识

（1）位置跟踪。位置跟踪在各种跟踪方式中是最简单的一种，在进行位置跟踪时可以将一个层或效果连接到跟踪点上。但是，因为位置跟踪具有一维属性，只能控制一个点，所以，当物件产生歪斜或是透视效果时，位置跟踪不能依据物件的透视角度发生变化。

（2）旋转跟踪。在进行旋转跟踪时，第一个特征区域到第二个特征区域轴上的箭头决定了一个角度。跟踪工具通过两个跟踪区域相对的位置移动计算出物件旋转的角度，并且将这个旋转的角度赋值到其他的层上，使其他层上的物件与被跟踪的物件以相同的方式旋转。

（3）变换跟踪（位置+旋转跟踪）。变换跟踪结合了位置跟踪和旋转跟踪特点，它具有两个跟踪区域，也是两点跟踪。在进行这种跟踪时，跟踪工具通过两个跟踪区域相对的位置移动计算出物件的位移及旋转角度，并且将这个位移和旋转角度的值应用到其他的层上，使其他层上的物件与被跟踪的物件以相同的方式运动。

（4）三点跟踪。三点跟踪在跟踪目标层有3个跟踪点，当这3个点移动时，与其连接的层可以变形来模拟倾斜、缩放及旋转，但不能产生透视效果。

（5）透视边角跟踪。透视边角跟踪可以在被跟踪的目标层上设定4个跟踪区域，同时跟踪目标层上4个点的像素变化，在跟踪完成后自动为跟踪时选定的层增加一个“边角固定”的特技效果，然后将跟踪结果记录到“边角固定”特技相应的效果点上。运用透视跟踪效果可以制作出多种实用的动态效果。透视跟踪是跟踪特效的一种类型，它可以在被跟踪的目标层上设定4个跟踪区域，同时跟踪目标层上4个点的像素变化，在跟踪完成后自动为跟踪时选定的层增加一个“边角固定”的特技效果，然后将跟踪结果记录到“边角固定”特技相应的效果点上，运用透视跟踪效果可以制作出多种实用的动态效果，比如给大银幕上更换画面内容等效果。

（6）稳定。稳定跟踪功能是为了解决视频前期拍摄造成的画面抖动问题。在时间线窗口中选择素材后单击“跟踪控制”窗口中的“稳定运动”按钮，激活该窗口中的跟踪设置选项；单击“跟踪类型”的下拉按钮，在弹出的下拉列表中选择“稳定”类型。运动平稳器的原理是：首先侦测出特征点的起始位置和相对于其他点的起始角度，然后分析出后续帧的特征点的位置和角度，再为层的特征点和角度添加关键帧，这些关键帧的运动方向和旋转角度都与特征点的运动方向和旋转角度相反，这样就抵消了画面的跳动和旋转。

（二）跟踪命令技术分析详解

在应用运动跟踪时，合成中至少有两个层，一个是作为跟踪层，一个是连接到跟踪点的层。应用步骤及参数说明如下：

第一，执行“动画”—“动态跟踪”命令，调出“运动跟踪”窗口（如图1所示）。1）运动来源：可以改变当前的跟踪目标层。2）当前跟踪：可以选择运动轨迹。3）跟踪类型：选择跟踪方式。4）选中“位置”复选框，可以进行位置跟踪（一点跟踪）；选中“旋转”复选框，可以进行旋转跟踪（两点跟踪）。5）设置目标：可以选择连接到跟踪点的层。单击该按钮将弹出的“运动目标”对话框。如果需要将跟踪点连接到当前层的效果点上，可以选择“影响点控制”。6）“选项…”按钮：单击该按钮弹出“运动跟踪选项”对话框，如图2所示。可以为当前跟踪轨迹命名和对跟踪进行更为精确的设置。

图2

跟踪名称：设定跟踪名称，当有多个跟踪任务的时候可分别命名加以区分。

跟踪插件：可以设置用于计算跟踪数据的跟踪插件，默认的是“内置”，如果安装了第三方插件，可以从该列表中找到它。

通道：用于设定跟踪时所使用的通道，包括RGB、亮度、饱和度三种。如果要跟踪的是彩色的点，使用RGB最佳，它可以利用三色通道的信息进行数据跟踪。亮度选项可以在特征区的帧间进行亮度值的比较，是默认的选项，如果所要跟踪的区域与背景有高对比或亮度对比时设置该选项能得到最佳的效果。如果所跟踪区域的颜色与周围颜色相近，那么就该使用饱和度选项。

匹配前处理：针对要跟踪的视频素材中有噪点的现象而设计的。如果跟踪的素材存在噪点，那么可在跟踪前先对素材进行模糊处理，可勾选“匹配前处理”复选框，然后在“模糊”中设定模糊数值（数值的大小应根据噪点的情况来定）。如果素材有模糊现象，就选择“增强”选项对素材进行锐化，使跟踪更准确。

跟踪区域：当使用带场的素材时，会对跟踪带来影响，需要勾选该项以增加跟踪的精确度。

子像素定位：该复选框能够设定是否通过自动划分特征区域为更小的方框来提高像素跟踪的精确度。默认情况下，这个选项是选中的。

适应特性于每一帧：适应特征适用在每个帧上。在该下拉菜单中还包括以下几个选项：连续跟踪，停止跟踪和推断运动。

第二，在时间线窗口中选择进行跟踪的目标层。

第三，单击“跟踪控制”窗口中的“运动跟踪”按钮，将合成窗口切换为运动跟踪窗口，在该窗口中出现一个由两个套在一起的方框和一个十字形标志，称其为跟踪范围框，外方框为搜索区域，内方框为特征区域，十字形为跟踪点。

第四，在进行运动跟踪之前，首先要定义一个跟踪范围，跟踪范围由搜索区域、特征区域和跟踪点构成。

第五，返回运动跟踪窗口，在该对话框中设置影片的入点和出点，以决定系统跟踪的影片片段。

第六，单击“跟踪控制”窗口中“分析”选项下的按钮分析跟踪效果。

二、影响跟踪效果的因素及跟踪失败的解决方法

（一）当跟踪区域产生运动模糊，跟踪失败的处理方法

一般采用逐帧调节的方式，在跟踪不理想的帧开始向后分析一帧调节一次跟踪点，再向后分析一帧再移动位置，直到跟踪目标清晰锐化后再运行“向前分析”按钮，如图3所示。

图3

（二）当跟踪区域与周围色调接近，跟踪失败的处理方法

可以缩小内框的特征区域，将色调范围锁定到更小的区域范围内，另外可以进行更为细致的选项设置，提高精确度和分析能力，例如将识别通道设定为亮度或者饱和度，提高识别色差的精准程度，如图4所示。

图4

（三）重新找更合适的特征点和特征区域

当跟踪动态视频的特征点色差与周边差距不大，但由于透视关系必须要选择此特征点的时候，可以将特征点还放置到既定位置，然后选取特征区域和搜索区域到区分度高的位置，用以进行色差跟踪，而不影响透视关系，如图5所示调节方法。

图5

跟踪技术在影视后期特效制作中，占有很重要的地位。特技效果给影视画面带来了更多新的生命，跟踪是一个较复杂的技术流程，效果的好坏与软件操作有关系之外，与拍摄技术、跟踪特征点、画面稳定度、有无运动模糊都有较大关系。跟踪技术的制作需要有较大耐心，要好好分析跟踪的方式选择，研究参数的调节。需要认真仔细的分析复杂画面，从而达到更好的制作效果。

［1］ 李伟.影视特效镜头跟踪技术精粹［M］.人民邮电出版社.

［2］ 侯全军.影视特效实例教程［M］.人民邮电出版社.

［3］ 向群.现代物理知识计算机成像技术在影视特效中的应用［J］.

［4］ 王磊.中国传媒科技论影视特效处理技术［J］.

G222.3

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1674-8883（2015）15-0300-02