关于Nuke软件中Smart Vectors的前世今生（上）

FEELFINE

比想象 更非凡

2016年，Foundry 在Nuke上推出了Smart Vectors（智能矢量工具集），它可以使艺术家们通过生成运动矢量来实现动态物体表面上的图像跟踪和变形。

你可能在一些特效镜头中看到过它的效果，比如身体上的纹身、伤口以及飞溅的血迹等。那么Smart Vectors（曾被称为“Smart Paint【智能绘画】”）从何而来？它是如何发展的？又是如何成为Nuke一部分的呢？现在让我们跟着Foundry团队一起回顾一下吧~

智能矢量的起源

Smart Vectors的最初想法来自Foundry的前研究主管乔恩·斯塔克（Jon Starck）。现任研究主管丹·林（Dan Ring）回忆说：“ 乔恩注意到，很多用于画笔修复的'跟踪＆画笔'工作流程过于死板，无法很好地捕捉到皮肤或衣服等局部的变形。因此，他一直在考虑通过运动矢量来推动画笔修复。”

Foundry曾做过类似的实验，但矢量的质量通常很差，在变成一个扭曲的“流体”之前，只能推送少量的帧（大约5到7帧）。就在Ocula 4.0改进视差矢量的工作被反向移植到NukeX的运动矢量时，我们看到了质的飞跃，它可以通过镜头进一步推动画笔修复，大约有20帧。我就是在这时加入的，来看看是否可以用它来制造一种工具。”

林认为，实现Smart Vectors的主要挑战之一是让经过多次连续扭曲变换之后的图像能够保持尽可能高的质量。“如果您熟悉如何应用一个又一个的空间变换，就会知道，如果稍不注意就会得到一个“比较软”的图像。当应用矢量时，每一帧都意味着新的扭曲，所以如果你在一个序列中持续进行变换，那么图像很快就会变'软'。”

· Shahin Toosi 的脸部变形教程向我们展示了如何使用Smart Vectors 和NukeX中的GridWarpTracker节点创建脸部变形效果

解决此问题的方法来自使用ST-map。Foundry发现像奥斯汀·迈耶斯（Austin Meyers）这样的一些艺术家，已经在使用它们来创建“Nuke中粗糙的转换工作流程”，林指出：“使用ST-map的好处是你可以一直对其进行转换，只有在你应用ST-map的最终转换时，才需要应用一次过滤器。”

因此，对于林而言，ST-map是Eureka Smart Vectors发展过程中的下一个方向。艺术家们推动了大约40至50帧的修复，以避免它们在更长的序列上扭曲之后变“软”。在进一步推动修补程序方面，过滤也会发挥关键作用。

Smart Paint 的由来

随着Smart Vectors的不断发展，Foundry发布了它的第一个alpha版本：当时称为“ Smart Paint”的工具。林表示，“最初是为了修复Roto Paint节点，帮助序列绘制工作流程，尤其是用于数字美容工作。它真的很笨重，有一个电子表格样式的界面，可为从Roto Paint中提取的每个绘画笔触创建关键帧。但当你第一次在图像中看到颜料'粘'在某人脸上时，真的很满足。”

实际上，该工具最初被称为“ Paint Push”，它是在2014年底/ 2015年初完全用Python编写的。随后把它被放入一个Nuke原生插件中，并重命名为“ Smart Paint”。林说：“当我们意识到它可以用于任何修复或计算技巧时，我们将其重命名为'Smart Vector'，以消除'paint'焦点并强调它是由运动矢量驱动的。”

使Smart Vectors成为生产工具

随着早期开发的完成，他们开始研究将Smart Vectors变成一个强大工具，让它以一个合理的速度为艺术家服务。

Nuke 11.2 -遮罩输入

林解释说：“这是我们必须提前淘汰所有Smart Vectors的主要原因，这样做的副作用是它不能渲染农场或帧服务器上工作，艺术家需要将文件打包放到磁盘里，之后所有的变形都必须在CPU上完成，如果你使用不正确的话，这确实是一个难题。此外，Smart Vectors的第一个版本需要对Nuke的元数据系统进行一些严格的修改，以确保我们可以为所需的所有帧提取数百个加工后的矢量。值得庆幸的是，它现在已经被更好的系统替代了。”

要将Smart Vectors投入生产，另一个棘手的问题是要弄清楚慢动作镜头的处理方法，假如你有超过200帧的慢动作变焦镜头，尽管运动可能很慢，但在早期开发中，图像和矢量在几帧后仍会开始变成“流体”的感觉。

林描述了下如何解决这个问题：“添加了'frame distance（帧距离）'旋钮，该旋钮可以计算相距较远的帧之间的向量，比如第1帧和第3帧、第3帧和5帧之间的距离为'2'，或者第1帧和第9帧、第9帧和第17帧之间的距离为'8'。但问题是，它们是固定向量，如果要从第1帧到第9帧，再从第9帧到第12帧，这显然就不太合用了，需要通过某种方式将它们混合起来。”

为了解决这个问题，林把它重新想象成一个图形，以框架为“节点”，把“边缘”当做一对帧之间跳跃的向量。他说：“我想找到一种最佳方法，可以从一个画面切换到另一个画面，同时使扭曲的总数最小化，并确保时间上的一致性。我花了几个月的时间，做了数以千计的测试图、示例和反例，想找到答案。”

那么，林最终有没有得到令他满意的答案呢？Nuke智能矢量工具集在实际工作中是如何应用的？目前它都能帮助我们实现哪些特效制作？预知后事如何，小凡下期接着说~

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