【Nuke合成】使用CameraTracker解算摄像机位置（图文详解）
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哈啰V友们大家好呀，我是世界上最好看的小仙女——十七，今天继续和大家聊 CameraTracker 节点。
在之前的帖子里，十七和大家分享了CameraTracker中UserTrack的用法：
当我们完成跟踪过程后，就进入解算摄像机位置环节了。
CameraTracker会使用跟踪信息计算摄像机位置，并将位置信息添加到视窗中的跟踪特征点上。
在CameraTracker属性面板上，点击Solve。解算器会选择相对较远的关键帧子集，以便图像中有足够的视差来定义跟踪点的3D位置。
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一、查看解算数据
我们可以使用 Settings 选项卡的 Display 参数，控制解算数据在视窗中的显示：
- Show tracks – 显示或隐藏2D跟踪信息。
- Show projected 3D points – 显示或隐藏3D点的2D位置。
- Show key tracks only – 只显示最长的跟踪点，这些跟踪点是用于计算解算结果的。
- Show 3D marker – 在3D视窗中显示或隐藏每个点的3D标记。
在2D跟踪点上会使用交通灯颜色标记，以便在 AutoTracks 选项卡中找到合适的跟踪点拒绝阈值，默认为琥珀色（介于黄色和咖色之间的一系列淡黄与棕色），绿色表示良好的跟踪点，红色表示较差的跟踪点。
圆圈和十字架是解算过的自动跟踪点经过重新投影后的3D点，这些3D点圆圈越接近特征点，解算结果越好。
鼠标悬停在点上时会显示解算信息。
CameraTracker 还可以在 3D 视窗中创建点云，这样我们就可以来回切换检查 2D 点和已解算的 3D 点的相对位置。在 2D 视窗中选择一些点，然后按 Tab 键切换 2D 和 3D 空间，检查点的位置即可。
在 2D 序列中选择一些点
这些点在 3D 视图中显示的位置
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检查自动跟踪曲线
CameraTracker 属性面板 Auto Tracks 选项卡的曲线向我们展示了更多详细的解算信息，我们可以同时选择所有曲线，也可以选择单根曲线（如 error – rms，即 root mean square，均方根误差）查看更详细信息。
这里十七和大家解释下什么是均方根误差。均方根值是将所有值平方求和，求其均值，再开平方所得到的值。均方根误差是用来衡量观测值同真值之间的偏差的。在 error – rms 曲线中，真值即跟踪点的位置，观测值即解算后重新映射的点的位置。
小提示：我们可以按F键，将选中的曲线最大化地展示在坐标图中。
选中所有解算曲线
选中一根曲线
通过观察曲线，我们可以初步判断出哪些帧的跟踪遇到了问题，例如，右图的均方根误差曲线在当前帧出现了明显的上跳。
在这种情况下，我们可以尝试调整 Keyframe Spacing 或 Smoothness 参数更新一下解算。
图中的曲线分别表示以下信息：
- Solve Error – 显示常量 SolveError 参数。
- error min – 每帧重新投影的最小误差（以像素为单位）。
- error rms – 每帧重新投影的均方根误差（以像素为单位）。
- Error track – 基于每个跟踪点的寿命计算出的每帧重新投影的最大均方根误差（以像素为单位）。
- error max – 每帧重新投影的最大误差（以像素为单位）。
- Max Track Error – 显示常量 Max RMS Error 参数。
- Max Error – 显示 Max Error 阈值参数。
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预览运动匹配质量
解算完成后，我们可以通过预览添加到 3D 场景中的对象来查看解算质量。
【方法一】
1. 在 2D 视窗中，右键一个跟踪点（或选中几个理想情况下在同一平面上的跟踪点），然后选择 create > cube。
CameraTracker 将创建一个 Cube 节点，并将它放置在选中点的平均位置上。我们可以使用这个立方体测试它与输入素材的匹配程度。
小提示：我们可以使用 Cube 属性面板的 uniform scale 参数调节立方体的大小。
2. 在 CameraTracker 属性面板上，将 Export 菜单设置为 Scene+ 并点击 Create。
CameraTracker 将创建一个 3D 场景，场景还包含 Camera、PointCloud、ScanlineRender，以及一个 LensDistortion 节点，对输入素材去畸变。
3. 将 Cube 节点连接到 Scene 节点的输入上。
4. 查看从 ScanlineRender 的输出画面。
我们在第1步中创建的立方体和 CameraTracker 生成的点云会显示在校正过镜头畸变的素材上面。
5. 滑动时间线，查看立方体和点云是否“粘”在镜头上，如果是，就可以调整场景啦；如果不是，则需要继续排障。
【方法二】
1. 在 CameraTracker 属性面板上，将 Export 菜单设置为 Camera 并点击 Create。
CameraTracker 会创建一个 Camera 节点，用来模拟真实世界的摄像机。
2. 在 2D 视窗中，右键一个跟踪点（或选中几个理想情况下在同一平面上的跟踪点），然后选择 create > cube。
CameraTracker 将创建一个 Cube 节点，并将它放置在选中点的平均位置上。我们可以使用这个立方体测试它与输入素材的匹配程度。
小提示：我们可以使用 Cube 属性面板的 uniform scale 参数调节立方体的大小。
3. 启用 Undistort Input。
CameraTracker 会校正输入素材的镜头畸变。
4. 确保 CameraTracker 和 Camera 的属性面板是打开的。
5. 在视窗中按 Tab 键切换到 3D 视图。
6. 通过视窗右上角的菜单，将我们在步骤1中创建的摄像机设置为当前摄像机，然后点击
按钮将 3D 视图锁定为该摄像机视角。7. 在视窗的顶部，将视窗合成下拉菜单设置为 over，这样的话，经过 CameraTracker 去畸变的输入素材会叠加在 3D视图的点云上。
8. 滑动时间线，查看立方体和点云是否“粘”在镜头上，如果是，就可以调整场景啦；如果不是，则需要继续排障。
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二、排除解算故障
CameraTracker 中有一些排障工作流程，可以用来提高解算精度。不过这里十七还是要提醒大家，良好的解算结果还是取决于良好的跟踪数据。
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使用曲线阈值删除跟踪点
我们可以使用 AutoTracks 选项卡的阈值参数动态拒绝跟踪点，并移除它们，以提高精度。下面以 error – rms（均方根误差）给大家讲解下。
1. 点击属性面板的 AutoTracks 选项卡，并选中 error – rms 曲线。
小提示：我们可以按F键，将选中的曲线最大化地展示在坐标图中。
如上图所示，我们可以看到在第195帧附近，误差曲线有一个明显的上跳。
2. 将视窗播放头移动到受影响的区域，并检查视窗中已跟踪的特征点。
3. 降低属性面板中的 Max Track Error 参数，此时阈值之外的跟踪点会变成红色。
Max Track Error 设置为6
Max Track Error 设置为2
4. 点击 Delete Rejected 移除所有指定阈值之外的跟踪点。
小提示：我们还可以手动移除跟踪点，在视窗中选中要删除的跟踪点，并右键，选择 tracks > delete selected。
5. 点击 Update Solve，重新解算受影响的帧范围。
6. 使用 Settings 选项卡的 Solving 参数进一步改善解算结果：
- Camera motion – 设置 CameraTracker 在求解解算过程中应考虑的摄像机运动。
- Keyframe Separation – 调整关键帧之间的分离值。
高分离值会产生较少的关键帧和较大的扩散，通常用于较慢的摄像机运动。
低分离值会产生较多的关键帧和较紧密的扩散，通常用于快速摄像机运动。
注意⚠️：启用此参数后，Reference Frame 参数将决定在哪里放置第一个关键帧。
- Smoothness – 较高的值有助于平滑摄像机路径。
- Reference Frame – 此参数可以指定更新摄像机解算的起始帧，以及确定放置第一个关键帧的位置。
注意⚠️：请勾选 Set reference frame 启用此参数。
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优化解算结果
在 AutoTracks 选项卡上，Refinement 选区，有三个优化参数可以帮我们改进解算结果。如果 CameraTracker 选项卡上的 Error 和 per frame 参数的值相对较高，可以尝试使用内围跟踪点优化解算结果。内围跟踪点由曲线阈值定义，还可以优化焦距、摄像机位置或摄像机旋转。我们可以先在 Output 选项卡上手动编辑摄像机解算，然后选择：
- Focal Length – 勾选此项以优化摄像机的焦距。
- Position – 勾选此项以优化摄像机位置。
- Rotation – 勾选此项以优化摄像机旋转。
最后，点击 Refine Solve。
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