大數(shù)據(jù)文摘出品
來源：techxplore
編譯：陳之炎
人工智能(AI)算法、移動(dòng)機(jī)器人和無人機(jī)（無人機(jī)）等新興技術(shù)使得電影攝影如虎添翼。
近年來，許多電影攝影師和娛樂公司開始探索使用無人機(jī)來捕捉高質(zhì)量的空中視頻片段（即從高空中拍攝特定地點(diǎn)的視頻）。
薩拉戈薩大學(xué)和斯坦福大學(xué)的研究人員最近創(chuàng)建了CineMPC，它是一種計(jì)算工具，可以用來自動(dòng)控制無人機(jī)的機(jī)載攝像機(jī)。
這項(xiàng)技術(shù)，即將在arXiv上發(fā)表公開論文，據(jù)介紹，CineMPC可以顯著提高目前基于無人機(jī)的電影攝影品質(zhì)。
這項(xiàng)研究的研究人員之一巴勃羅·普耶奧說：“現(xiàn)有的關(guān)于自主電影攝影文獻(xiàn)中，自主拍攝無人機(jī)的解決方案專注于控制相機(jī)的外在部分（例如，相機(jī)的位置和旋轉(zhuǎn)）。然而，最新的電影攝影文獻(xiàn)中表明，決定鏡頭好壞的決定性因素是控制好相機(jī)鏡頭的內(nèi)在參數(shù)，如距離、焦距和對(duì)焦孔徑等等。”
相機(jī)的固有參數(shù)（例如，焦距、長度和孔徑）是決定圖像的哪些部分處于聚焦或模糊的參數(shù)，這些參數(shù)最終可以改變觀看者對(duì)給定場景的感知。
通過改變這些參數(shù)，電影攝影師便可以創(chuàng)造出特定的效果，例如，產(chǎn)生不同景深的鏡頭，或者有效地縮放圖像的特定部分。
普耶奧和他的同事們最近工作的總體目標(biāo)是：以自動(dòng)產(chǎn)生這些特效的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)運(yùn)動(dòng)的最佳控制。
在之前的一項(xiàng)研究中，普耶奧和同事們開發(fā)出了一種叫做電影AirSim的方法。
這種技術(shù)能夠用一個(gè)可控的車載電影攝像機(jī)來模擬無人機(jī)。通過將CinemAirSim與他們開發(fā)的新算法CineMPC集成，研究人員能夠模擬鏡頭固有參數(shù)的特定變化，拍出無人機(jī)拍攝的效果。
普耶奧解釋道：利用著名的模型預(yù)測控制(MPC)算法，優(yōu)化無人機(jī)相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，以滿足用戶給出的藝術(shù)和構(gòu)圖要求。MPC可以找到配置相機(jī)的最佳參數(shù)，從而最小化用戶定義的成本函數(shù)。成本函數(shù)是數(shù)學(xué)表達(dá)式，用來控制景深、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭或場景元素的位置等參數(shù)，以及演員在結(jié)果圖像的特定位置。
CineMPC可以檢測場景中的特定對(duì)象或人，并通過用戶指定的特定相機(jī)軌跡對(duì)他們進(jìn)行跟蹤。值得注意的是，該近似軌跡還包括與最理想的內(nèi)在參數(shù)相關(guān)的特定信息。
“據(jù)我們所知，到目前為止，還沒有現(xiàn)成的通過優(yōu)化相機(jī)鏡頭的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)電影特效的解決方案。所以，這項(xiàng)技術(shù)在自主無人機(jī)拍攝方面非常實(shí)用。非專業(yè)的電影攝影家可以利用這個(gè)解決方案，通過調(diào)整攝像機(jī)的外部和內(nèi)在參數(shù)滿足電影特效的要求。”普耶奧說。
未來，這一新工具可以增強(qiáng)無人機(jī)的電影攝影能力，電影制作人可以從鳥瞰圖中捕捉到更高質(zhì)量的鏡頭。事實(shí)上，與之前開發(fā)的方法相比，CineMPC允許研究人員不斷地調(diào)整相機(jī)的內(nèi)在參數(shù)來實(shí)現(xiàn)特定的藝術(shù)效果。
普耶奧說：“我們現(xiàn)在正計(jì)劃用更復(fù)雜的藝術(shù)和機(jī)器人的想法來改進(jìn)CineMPC。例如，引入更多的無人機(jī)拍攝（即設(shè)計(jì)一種多機(jī)器人的方法），并對(duì)藝術(shù)智能進(jìn)行優(yōu)化，以確保無人機(jī)能夠自主地實(shí)現(xiàn)最佳的藝術(shù)效果。”
相關(guān)報(bào)道：
https://techxplore.c om/news/2021-05-cinempc-algorithm-enable-autonomous-drone-based.html
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原標(biāo)題：《斯坦福大學(xué)開發(fā)自主無人機(jī)攝影的算法，可顯著提高電影中無人機(jī)鏡頭品質(zhì)》