关于摄像机反求

摄像机反求是通过分析连续画面，追踪其中关键像素（一般会绘制或使用专用标记点）的画面运动，利用透视原理（所以理想的反求结果是需要镜头数据的）计算出当前摄像机的空间轨迹。

电影中的实拍视频画面是由真实摄像机拍摄的，而三维动画的画面是三维软件中的虚拟摄像机“拍摄”的，“摄像机反求”就是通过视频画面求出真实摄像机的运动轨迹和镜头参数等，在三维空间里创建与之一致的虚拟摄像机。

摄像机反求就是摄像机及其三维空间的数字还原。作用就是保证三维模型等虚拟元素“贴合”在有摄像机运动的视频画面中。

固定镜头的画面没有反求的问题，即时需要处理也只是一个透视空间对位的问题。但是如果摄像机有运动，则视频画面是在不断变化的，模型位置却不会跟着变，这样看上去就很不真实。

所以我们就必须让模型也“动”起来，而且是和背景画面的运动完美贴合。这时就需要背景画面的摄像机参数了，由摄像机反求软件计算而出，创建在三维空间里。

摄像机反求有两种类型：

先说简单的，二维空间的反求，用于平面化的处理。举个例子来说，在你需要反求的运动画面中有一面墙体（这是个平面），你想在墙体上放置海报，那么无论摄像机位怎样变化（假设墙角都没有出画）本质上画面中的墙体运动都是一个四边形的变化，所以你只需要获得四个墙角的运动，然后把海报对应四角，你就会得到替换后的结果。这就是一个简单的二维反求，这其实是一种“绷皮”的办法，只针对平面化的运动素材，而且确实在视觉上无懈可击。

接下来就是最麻烦的三维空间反求，大部分没入行的人会直接拿一段拍摄素材来给后期或特效部门作摄像机反求，这基本上是无法实现的，业余的结果就是普遍的穿帮。没有参考物或者参考数据的反求基本上就是在撞大运。

正式的需要反求的画面在拍摄前期就会在场景中放置标记，使用易于后期处理掉的颜色，并且有一定的空间距离，假如我们处理一个太空舱的画面，除了演员以外周围都是绿屏包裹的柱形空间，标记就帖在环绕着柱形空间的绿布上，保持正方形（或规律的）的间隔距离，这样拍摄出来的素材可以用软件得到正确的摄像机轨迹，因为其一规则的标记点可以帮助技术人员在软件内矫正误差，其二有记录的标记距离可以还原拍摄空间，并且数据可以导入三维软件建立正确的模型空间，这整套严格的流程会尽可能的降低出现误差的几率，最终会得到令人信服的画面，而不是演员和特效的分离。

摄像机反求的这项技术发展到现在有很多硬伤，因为单纯的透视公式算法不能有效地解决天然的镜头畸变等问题，而且不同品牌的镜头还有变形不同的问题，这些天然的误差都只能依赖人工操作来加以矫正。此外，更为致命的是很多复杂的镜头运动不能用这样的技术得到数字还原，限制了很多视觉效果的创作。

好莱坞近几年几乎放弃了摄像机反求的方法，感觉他们已经整体的完成了电影的数字化移植，无论是硬件还是软件都形成了有效的生态系统。获取摄像机的数据比之前更为简便，他们使用数字化机械臂来控制摄像机，镜头的运动数据可以在软件中同步，也就是说特效的早期处理和LAYOUT几乎是同步的，出现的大部分技术结合问题基本上都在现场解决。

现在的摄像机反求正逐步退出主流技术手段，有些2转3的公司利用这个技术完成影片的3D转制，而大部分优秀的后期软件完全可以胜任一些简单的三维还原。

总的来说摄像机反求已经是上一代技术了，它可以发挥余热，但作为独立的软件空间已经很小了。