1.2 一次典型的运动匹配
一次典型的运动匹配，包括对摄影机运动的解算和环境特征的再现两个部分。解算出摄影机的运动，可以使CG元素与画面的运动相匹配；而重建3D环境特征则有助于将CG元素放置到场景中合适的位置。静帧的透视匹配，使用独立的运动匹配软件对运动的镜头进行解算都属于此类。
为了更好的解释运动匹配的内容，我先引入一个代表性的例子。如图1.2.1所示，这是电视剧《大工匠》中的一个视效镜头。导演需要一个冬日大雪的场景，但是因为拍摄时间的限制，不可能无限期地等待下雪的日子，人工造雪也有难度，因此决定用电脑特效来制作这个下雪的环境。
在拍摄那天，导演根据剧情需要，决定如何拍摄这个镜头，当然也包括摄影机的位置和运动方式。导演和摄影师会先操作摄影机运动几次，并观看视频的回放来察看拍摄的结果。然后当他们正式开拍的时候，两名演员在一个大水泥筒内相依而睡，水泥筒被吊车吊起，摄影机的焦点跟随水泥筒而动。一旦导演对拍摄的镜头满意了，摄影机拍摄的素材会被采集出来，然后交给视效公司来添加环境中的雪景。
当视效公司接到数字化的镜头素材，他们开始讨论这个场景需要添加哪些CG元素。讨论的结果是将其分为三部分：一个动画师来制作水泥筒两端的三维积雪，一名技术导演来做天空满天飞舞的飘雪特效，最后一名合成师来制作整个场景遍布的雪霜。当然，他们也需要一个运动匹配师来对这个镜头进行运动匹配。
视效艺术家的目标是使他们的3D元素像摄影机记录的场景一样真实。动画师需要让三维积雪的形态与水泥筒的外形完美匹配，技术导演需要让天空的飞雪像真的一样。运动匹配师需要解算出场景被摄影机记录下来的时候，摄影机的位置在哪儿，以及它是如何运动的。
这里运动匹配师扮演了一个重要的角色，因为要使积雪、飞雪跟场景真实地匹配起来，他就必须确保CG物体被CG摄影机所“拍摄”的方式跟真实摄影机拍摄场景的方式一致。想象一下，如果水泥筒边缘部分的CG积雪跟水泥筒的运动有丝毫差异，任何人都会知道这是假的。
理想的情况下，特效镜头的拍摄过程中，特效公司会派出视效总监参与布景，并测量场景中关键的参数。例如摄影机的镜头焦距、离地高度、摄影机与水泥筒的距离、水泥筒的直径等，并绘制一张粗略的布景图，记录下可能会用到的道具和灯光的位置。
一般而言，动画师、技术导演和运动匹配师是同时开始工作的。因为拍摄时已经测量过一些数据，动画师知道水泥筒的直径，可以配合画面开始水泥筒和积雪的建模和材质调试工作，技术导演知道整个场景的大小，可以测试飘雪的粒子特效。这些前期的工作彼此之间相对孤立，使得一个团队可以有效地利用时间和人员。
在这期间，运动匹配师首先要检视素材，思考这段镜头里摄影机是如何运动的。他会将素材导入运动匹配软件，并开始跟踪场景中的2D特征点，看那些点如何在屏幕上运动。2D跟踪通常需要场景中包含可识别的静止的物体（例如建筑物的边角，规则的图案等），然后随着镜头画面的更替，软件会自动跟踪这些特征。
一旦运动匹配师跟踪完一些2D特征点，软件会对这些跟踪点进行分析，然后计算出摄影机与场景中其他元素的相对位置。最后，运动匹配师会输出一个场景到三维软件中，这个场景将包含一个动画的摄影机以及被他跟踪出来的所有特征点的3D位置。
经过必要的测试后，如果运动匹配师对跟踪的结果感到满意，他会将动画师制作的水泥筒和积雪的模型导入这个包含摄影机动画的场景，并依据跟踪出来的特征点合理地放置水泥筒模型的位置。如果所有的工作都得以完美进行的话，播放动画，在摄影机视图里，他将看到CG积雪以正确的透视和比例跟随画面中的水泥筒一起运动。
最后，他需要保存这个匹配好摄影机的场景。动画师和技术导演将调用这个场景来完成自己更细致的工作。动画师会在匹配好的积雪上进行更深入的雕塑，技术导演会依据摄影机和水泥筒的位置控制自己的粒子运动。最后他们会使用这个摄影机来渲染动画（如图1.2.2所示）。合成师会将所有这些元素结合在一起，经过调色加工得到最后的成片。
需要说明的是，在分工极度细化的好莱坞，设有运动匹配师（Matchmover）一职来专门负责3D运动匹配，并将匹配好的场景提交给生产流程上的其他人。国内的影视公司目前分工没有那么细，一般由接手镜头的三维动画师直接完成该镜头的运动匹配。但是为了方便叙述，本书中依然使用“运动匹配师”来代表完成运动匹配的人。