【3DEqualizer教程】如何使用多个点组解算画面中刚性物体的运动？（视频详解）
- This topic has 28 个回复, 14 个参与人, and was last updated 1个月， 1周 前 by
.
V友们早啊^_^今天追光教大家使用 3DEqualizer 解算画面中的刚性物体的运动轨迹。今天我们使用的是手动跟踪，在今天的教程中，我们会讲到手动跟踪的一些技巧，使用多个点组解算物体，以及在三维空间中创建几何体、操作几何体。知识点还是比较多的，不过追光会分解各个知识点，不会让大家难学的。在本教程中，我们会跟踪练习素材中男孩手中运动的盒子。
今天我们使用 3DEqualizer 跟踪反求刚性物体运动的工作流程为：
1. 导入素材，并检查素材；2. 解算摄像机路径；3. 跟踪运动物体，并解算；4. 优化摄像机解算；5. 3D 空间对位；6. 检查最终结果。
练习素材下载链接：
下面是具体操作步骤。
一、 导入素材，并检查素材
启动 3DEqualizer，点击属性编辑器中的 Live Action Footage > Browse…，打开文件浏览器，导入练习素材。
为了后续工作流畅，我们可以点击底部菜单中的 Playback > Export Buffer Compression File…，为素材导出缓存文件。
00:09导出缓存后，我们需要播放素材，检查一遍，确认跟踪难度，并构思跟踪方法。
二、解算摄像机路径
在这个过程中，我们将手动跟踪墙上的点，解算摄像机。
创建第一个跟踪点
1. 项目中有一个默认点组，是 Camera 类型的，这里就默认不更改，只是对这个点组重命名，便于后续好辨认。
2. 选择墙上的一个标记点，按 Ctrl 点击，创建一个新的跟踪点，有的点需要设置跟踪区域和搜索区域。
这里说下，选择的跟踪点最好是贯穿整个片段的，没有遮挡，颜色与周围反差大的、好辨认的点。
3. 在点浏览器中选择新创建的点，做如下操作之一，选择跟踪点的模式：
- 右键 > Modify > Trackingmode > Marker。
- 在 Point 属性编辑器 > 2D Tracking 选项卡 > Trackingmode> Marker。
跟踪模式里有三种类型：图案（Pattern）、标记点（Marker）、边/角（Edge/Corner）。我们选择的跟踪点是标记点。
4. 为了区分每个点组中的点，我们可以修改点的颜色，这里追光选了黑色。
00:14——————
跟踪第一个跟踪点
1. 回到画面的第一帧，点击画面左下角的 Gouge marker 按钮，抓取标记点，精准对位。
2. 点击画面右侧的 Center 2D 按钮，居中显示跟踪点，便于跟踪时检查是否精准或出错。
3. 点击下方的 Track 按钮，跟踪第一个跟踪点，跟踪完成后，检查一下跟踪情况。
00:14——————
继续跟踪墙上的点，然后解算摄像机
在解算摄像机的过程中，追光使用了11个点：9个墙上的点，两个地上的点，这样解算结果会更精确。
1. 使用上面的方法，继续跟踪墙上优质的标记点。下面是一个跟踪结果示例：
00:132. 按 Alt+C（和点击底部菜单中的 Calc > Calc All from Scratch…是一样的），解算摄像机路径。
在左下角误差浏览器中可以看到，解算结果还不错。
3. 现在我们切换到 3D 空间中查看结算结果，可以看到摄像机轨迹非常平滑。
00:10——————
为跟踪点创建网格模型
为了便于后续对位墙面和盒子的位置，我们给跟踪好用于解算的点创建一个网格模型，当作一个简易的墙面。
1. 点击右下角的 Top 按钮，切到俯视图。
2. 选择墙上的9个点，点击 3D Models > Create > Mesh From Points…，点击 Create，网格就创建好了。
3. 可以看到新建的模型底部多了一个面，需要删除。点击窗口左侧的 Remove Poly 按钮，单击多余的面和线，进行删除。
00:20最终我们得到一个简易的墙面模型。
——————
检查模型和画面的对位情况
将主窗口切换为 Lineup 界面，按播放键进行播放，可以看到画面完美对位。
00:12如果对位很好，按 F2 键回到手动跟踪界面，按 Alt 框选空白区域，取消对所有点的选择。按 F 键回到全屏画面。
三、跟踪运动物体，并解算
在这一步中，我们将跟踪男孩手中的盒子。
创建 Object 点组，并跟踪第一个标记点
1. 回到画面第一帧，右键点组中的任意区域 > Add New… > Point Group…。要注意，此时我们要跟踪的是画面中的运动物体，所以点组类型应该为 Object。将该组重命名为 box。
2. 选择盒子上面中心的点，按 Ctrl 单击，添加跟踪点，设置跟踪区域和搜索区域。
由于我们跟踪的是标记点，跟上面摄像机跟踪一样，所以不必修改点的跟踪模式。
00:24——————
跟踪盒子上剩余的点，并解算盒子运动路径
按照上面的方法跟踪盒子上剩余的标记点。下面是一个跟踪好的示例：
00:16取消对所有点的选择，按 Alt+C，解算物体运动路径，得到解算结果。
四、优化摄像机解算
之前我们的摄像机解算没有进行镜头畸变校正，导致误差比较大（平均误差为 0.3740），所以现在我们要优化一下。这里我们主要是使用镜头参数优化摄像机解算。
所以这里追光要特别提醒大家：在跟踪反求的过程中，首先一定要对画面进行去畸变校正。
1. 将属性编辑器切换到 Lens，将 Focal Length 设置为 Adjust（调节）；勾选失真参数中的 Distortion – Degree2 的 Adjust 按钮。
2. 点击顶部菜单 Config > Add Vertical Pane > Parameter Adjustment…，调出参数面板。
3. 点击参数面板下方的 Adaptive All，将参数的可视化方式都改为自适应。然后点击 Adjust… 按钮，计算参数调节量。
4. 计算完成后，点击 Transfer Parameters，转化参数。
5. 再次按 Alt+C 解算摄像机轨迹，完成后，关闭参数面板。
00:33此时摄像机轨迹的平均误差达到了 0.0650，比起之前远远降低了。
五、3D 空间对位，得到最终结果
3D 空间的对位，主要是校正场景大小，以及场景中物体与物体之间的位置关系。一般来说，我们按照上述方法反求出来的场景，无论是静止物体还是运动物体，它们和摄像机之间的缩放都是不正确的；而且反求出来的静止物体和运动物体之间的位置关系也不多。所以我们需要手动调节，或者补充一些数据，以获取正确的 3D 空间对位。这里追光讲两种对位方法。
下面我们先检查一下反求出来的场景，很明显，盒子和墙面之间的位置关系是不正确的。
00:07——————
为盒子创建几何模型
在对位之前，我们先在盒子上创建一些几何体，作为 3D 空间的参考，方便对位。
我们先将盒子的三个面上的点，创建为3条不同的连线。选中每个面上的点，按 Alt+L，创建连线。
00:28完成后，取消对点的选择。
接下来，我们在盒子的上面创建一个正方体。点击 3D Models > Create > Cube，画面中央会出现一个正方体。
然后按 F2 回到手动跟踪界面，选中盒子上面的四个点，再按 F6 返回 3D 界面，在 3D 界面中按 Shift+Alt，选中正方体，点击 3D Models > Align Model to Points，将模型对齐到点上。
00:45我们可以对盒子进行缩放、平移，更改颜色等操作。
下面我们将要进行对位操作。
——————
第一种方法，使用参考点对位
观察 2D 画面，我们可以发现，男孩衬衫上的倒数第二粒扣子，和盒子几乎是处于统一纵深的，而且几乎没有什么运动。所以决定使用这粒纽扣作为参照点，进行盒子的对位。
1. 回到画面第一帧，将点组切换为 Camera，按 Ctrl 单击纽扣中心，创建一个新的跟踪点，并设置跟踪区域和搜索区域。
2. 因为我们跟踪的是纽扣图案，不是标记点，所以将跟踪模式更改为 Pattern。色彩改成一个特殊的红色，区别于其他点。
3. 点击画面下方的 Track 按钮，进行跟踪。完成后，按 F 键回到全屏。
00:244. 由于这个点只是用来作为盒子的位置参考的，所以我们在 Point 属性编辑器中，将它的计算方式改为 Passive – Triangulate Position Only，这样，在重新解算摄像机时，它就只是一个被动的点，不影响摄像机轨迹，只是在 3D 空间中生成一个点，可以用作一个三角面的位置。
5. 按 Alt+C，重新解算摄像机。其实这一次解算，对摄像机的轨迹没有影响，只是计算这颗纽扣相对于墙和摄像机的位置。
00:066. 得到纽扣在 3D 空间中的位置后，我们按 F6 进入 3D 界面，选中 box 点组，点击画面左侧的 Scale 按钮，对盒子点组进行缩放，使它的位置与纽扣的位置平齐。
00:20这样，盒子的位置就校正好啦。
——————
第二种方法，使用距离约束对位
追光说过，我们为软件提供的有用信息越多，得到的结果就越准确。在 3DEqualizer 中，如果已知一个物体上两点之间的距离，就可以得到这个物体在 3D 空间中的准确大小，以及它与摄像机之间的距离。
在这个案例中，我们已知墙上两个点之间的距离是 90.1cm，盒子上两个点之间的距离是 16.8cm。我们只要把这个信息告诉 3DEqualizer，就可以得到准确的 3D 空间对位了。
1. 激活摄像机点组，选择墙上两个已知距离的点，按 F6 进入 3D 界面，点击顶部菜单 Constraints > Create Distance Constraint…，在弹出对话框中输入 90.1。
2. 激活物体点组，选择盒子上两个已知距离的点，按 F6 进入 3D 界面，点击顶部菜单 Constraints > Create Distance Constraint…，在弹出对话框中输入 16.8。
注意：3DEqualizer 中默认的距离单位是厘米。
00:30这样我们就得到非常精准的位置关系啦。
六、检查最终结果
切换到 Overview 界面，播放画面，此时我们创建的长方体已经牢牢地钉在盒子上了。完美！
00:14如有疑问，可以跟帖留言，追光会尽快回复噢。
如果喜欢追光的帖子，点击我的头像，加我为好友，就可以看到我得更新啦，也可给我发私信，点击帖子顶部得收藏放入收藏夹，方便将来再次查看～
本帖未经允许不得转载，禁止二次转载，转载请注明出处并保留在本站的完整链接，谢谢！
这个问题提的非常好，这里刚好讲一下我们合成Pipeline流程：
1. 原始素材（带有镜头光学畸变）。
数据：原始素材
2. 后期使用网格计算去除畸变。
数据：原始素材，镜头畸变模型数据，去除畸变后的素材。注：这里已得到3组数据。
3. 进行摄影机反求。
数据：原始素材，镜头畸变模型数据，去除畸变后的素材，摄像机轨迹坐标。注：这里已得到4组数据。
4. 将摄影机数据 + 去除畸变后的素材导入三维软件。
备注：三维软件内的模型、动画数据均是无畸变，所以我们使用无畸变数据合成，才能重合。
5. 三维模型、动画渲染后，得到动画序列。
数据：三维动画无畸变数据。
6. （三维动画序列 +镜头畸变反向数据）+ 摄影机原始素材，进行合成。
7. 最终结果：摄影机原始畸变视角下的三维动画与实拍镜头。
备注：摄影机原始素材最终未改变，符合现实物理世界的视角、畸变，看起来更加自然，而且数据始终原始无损。
结论：让计算机三维动画来匹配现实世界，以实现混合计算机世界与现实世界的目的。
问题解决方法：根据流程得出，您缺少了矫正后的去畸变实拍镜头数据，3de其实是有渲染能力的，也是专门为了这个Pipeline设计的，具体操作如下图所示：
- 在下方一键注册，登录后就可以回复啦。
工信部备