第 1 章 运动匹配概论
1.1 什么是运动匹配
1.2 一次典型的运动匹配
1.3 运动匹配的工作体系
1.4 运动匹配在视效生产线上的定位
1.1 什么是运动匹配
毫无疑问，如今是一个CG泛滥的时代。无论是好莱坞大片中征服了无数眼球而不露破绽的特效，还是电视剧里花样百出的场景，甚至是每天电视里重复播出的令人厌烦的广告，你都能看到CG元素被合成到画面中的例子（如图1.1.1所示）。
对此，你可能会赞叹其中模型师精细的建模工作，贴图师逼真的纹理绘制，动画师流畅的动作设定等，但是你是否意识到了，能让这些CG元素骗过你的眼睛，相信它真的存在于所营造的镜头里，其实首先应该归功于运动匹配师完美的运动匹配（Matchmoving）。任何一个需要被放置到实拍镜头中的CG元素，都必须进行运动匹配，并且优秀的运动匹配结果将是整个视效生产线得以正常运行的基础。
那么什么是运动匹配呢？运动匹配也叫摄影机轨迹反求或镜头跟踪，是将CG元素的运动与实拍素材画面的运动相匹配的过程。为了更好地解释这一点，让我们先考虑一个最简单的视效合成情景。
如图1.1.2所示，这是一个平移的镜头。摄影机向左移动，相应的画面中的桌子则向右移动。现在我需要在桌子上的圆圈处放个CG的茶壶，在没有外力作用的情况下茶壶是应该静止于桌面上的，那么通过镜头的画面上来看，这个CG的茶壶应该随着桌子一起向画面右侧移动。想象一下，如果这个茶壶没有动，或是运动的速度与桌子在画面中移动的速度不一致，你会看到什么？一只无形的上帝之手拨动杯子在桌面上乱窜，显然这不是我们想要的。
要解决这个问题有两个办法：一种是预先设定好摄影机的运动路径，并以数字化的方式将路径导入三维软件，这样三维软件中的摄影机将直接继承现实中摄影机的运动信息，从而获得CG杯子的匹配动画。这种解决方式称为运动控制（Motion Control）。运动控制技术能获得高精度的摄影机路径，但是对摄影机进行精确操控的电子机械设备成本高昂，且设备体积较大，对场地要求较高。摄影机运动控制技术在国外被广泛应用到电影电视中，但国内受成本限制，应用范围有限（如图1.1.3所示）。
另一种是直接进行拍摄，然后使用运动匹配软件采集画面的运动元素，反向求解出摄影机的运动路径和场景特征，然后将其导入三维软件，从而完成匹配工作（如图1.1.4所示）。这种解决方式称为运动匹配（Matchmoving）。运动匹配技术会依据镜头画面的不同而呈现不同的工作状态，受画面因素限制较大，但技术简单易行，成本较低，而且不受地形限制，因而在影视行业得以普及应用。实际上国内目前大部分的视效镜头都是采用运动匹配的方法进行CG元素与实拍镜头的合成。