浅析延时摄影大范围运动控制技术

首先，延时摄影，也叫定时摄影、缩时摄影、微速摄影，英文叫Timelapse，就是慢拍快放，拍的是一系列照片，但结果是视频。

延时摄影的结果是视频，视频就需要有变化要素，否则整个系列没有任何变化，那就是照片了。变化，包括被拍摄物体变化和机位变化两类。被拍摄物体变化的例子很多了，比如人、车流、云、星空，这样用固定机位就可以，而且很多人都要建议采用坚实的三脚架，否则任何轻微的移动，都会对画面有负面影响。但是，千万别以为固定机位是延时摄影的唯一拍摄方式，既然延时摄影最后的结果是视频，那么具有摇摆和变焦能力的话，效果会很好，尤其是滑道平移，会产生壮观的画面。

只不过，延时摄影也是对空间的浓缩，因此每张照片所需的移动很大，这样对滑道的要求也相应提高。精密滑道因此应运而生，采用电动慢速移动，产生动态纵深效果，这样的滑道由于精密性和携带性的要求，一般都很短，很难超过3米。视频拍摄往往要铺设滑道，但延时摄影的高度压缩效果，对滑道要求很高，从1080p的片子上看，有1个像素的跳动就非常明显，普通滑道根本达不到要求，数控车也不能解决问题。从我自己的经验看，家里面的比较平整的地板，用小车移动，画面的跳动会超过5个像素。

画面变化

├─拍摄物体变化

└─机位变化

├─旋转，不产生立体效果，画面移动

├─俯仰，不产生立体效果，画面移动

├─变焦，不产生立体效果，画面某点固定

├─平移，有立体效果但焦点不固定，画面移动（无穷远固定）

└─摇摆，有立体效果、焦点固定

摇摆，会取得类似这种立体效果：

一、拍摄要求

1、等间隔曝光

这是延时摄影最基本的要素，否则对于云彩、慢速运动物体，画面将失去起码的连续性。为了能够达到这个目的，一般是机内定时拍摄或采用定时快门线，确保拍摄间隔一致。当然，有些时候可以欺骗一下，在无云、较大间隔的场合，时序参照物不多，可以进行非等间隔曝光，这样便于采用手工快门。即便是有云的场合，拍摄间隔相差15%也一般看不出来。

2、等距离移动

视频需要匀速移动，而在时间间隔相等的前提下，匀速就是等距离。每次拍摄等距离移动是自动滑道的一个特性，也是运动延时摄影的另一个基本要素。同样，人工移动也必须遵从这个原则，每次移动的距离偏差不要超过15%，否则拍出的画面就能发现一顿一顿的。至于每次到底移动多远的距离，要视运动方式、主体距离和自己的偏好来确定。每次移动的距离越大，角度的变化也越大，最后视频的画面运动就越快。一般的原则是，距离主目标越远则每次移动的距离就可以越长。换算成角度，横向拍摄时每次移动的视角变化为0.3度到1度比较合适，0.6度是常规速度，0.3度是慢速，而每次1度的话节凑较快。按照每步0.6度计算，就相当于1%弧度，而1弧度就是距离等于弧长。也就是说，如果拍摄距离主体50米，那么每次移动距离可以选0.5米左右。3、始终瞄准焦点我们经常能看到直升飞机绕一个主体飞行，或者斯坦尼康稳定器绕一个人拍摄的视频，这种就是环绕拍摄，理想状态下是距离主体的半径不变，镜头中心一直对向物体，揭示物体的各个角度，形成强烈的三维感。

采用弧形滑道，并把主体防砸圆心，就可以比较理想的达到这个目的。但实际上弧形滑道太少，也不通用（半径固定），所以往往用直线滑道替代。

直线滑道要想模拟出弧线滑道的效果，必须把平移和摇摆结合起来，一边走，一边回头。弧形滑道有一个自然的圆心，把主体放置这个焦点上，拍摄的过程中就相机就绕着转。而直线滑道要想取得这一结果，就必须时刻让相机盯住某个物体。如果按角度度看，回头的转角速度是不固定的。具体说，要在画面中间找到一个焦点，拍摄的时候，每走一步，要把相机精确的重新对准到这一点。

3、焦点原则

焦点的选择有几个原则：

--固定的、不消失的、全过程可见；

--反差大，清晰，独特，便于快速瞄准；

--靠近画面中间；

--在不被遮挡的原则下尽量低一些。

有关瞄准点高低，理论上如果与相机同高度，仰角就不会因为走进、走远而有俯仰角变化。否则，假设焦点选的比较高，那么走进的时候必须仰角很大，而远离后又会恢复，产生一种平视-仰视-平视的结果，这是应该加以避免的。

当然，如果有轻微的平-仰-平的幻化，可以后期进行校正。

我们看一下相机如果没有瞄准好，靠后期位移调整，会产生什么样的后果：

左边的图表示一个方框型目标，瞄准点在正中的场合。如果拍摄的时候瞄准点偏左了，整个目标在画面中的位置就会偏右，这样由于一般用广角镜头，就会产生梯形变形，靠近边角的地方物体就变大，如中间的图。此时后期如果只靠简单的位移，把中心部分对准，但边角的部分形变就没有得到纠正。

4、相机保持水平

只保持主体稳定、焦点固定是不够的，因为相机如果左右方向不保持水平，就会产生麻烦。当瞄准点不在镜头的正中心位置，后期通过旋转方法就不能完全纠正，画面的边缘就会产生摆动。Zweizwei等早期的片子就有这个弊病。具体说，镜头成像从中心到外围，放大倍率是不一样的，广角镜头尤其如此，边缘的部分会被拉伸。如果相机不保持一定的水平位置，边缘物体的成像位置距离画面的中心就忽大忽小，伸缩就不一样了。

人眼对水平的的晃动还是非常敏感的，尤其是边缘有参照物的场合下，只要有不到半个像素的移动就清晰可辨，对胡1080p的视频从中心算起来距离是960像素，角度就是1/2000弧度，即0.03度。为了达到无暇，优质延时片的水平颤抖要做到0.02度以下。

二、拍摄场景选择方面

Hyperlapse的拍摄实际上是通过直线移动或者是弧形运动而不断改变机位，同时要一直瞄准一个焦点物体的一种拍摄方法。焦点物体就是拍摄的主体，选择恰当才能得到好的效果。。

1、要选择知名的、漂亮的、层次丰富有立体感的。

2、要有自身发光或有光照的，这样在拍摄黄昏过渡会很漂亮，或者可以进行晚间拍摄。

3、焦点物体不要太小，本身在画面中要突出，背景如果有的话不应抢眼，周边也不要有距离过近的其它杂乱高大东西。

4、焦点物体的前方要平坦开阔，不要有遮挡，最好有两倍于物体高度的距离。

5、焦点物体也不应过于细高，那样就很难收入镜头之内，因为绝大多数视频是横向的。

三、拍摄方向和路线从拍摄的方向与行走的方向的关系

大体可以分为横向和纵向两类拍摄，横向就是拍摄瞄准方向与行走方向成90度角，也就是行走的时候向两边横着拍，这是最常用的也是效果最好的一种方式。

横向拍摄一般还可以分为弧线行走和直线行走两种方法，其中弧线行走效果是最理想的，常见于直升飞机绕目标飞行拍摄、斯坦尼康稳定器绕人拍摄，甚至谷歌地图有一种立体图形的操作模式也是采用这种方式（操作方法是按住shift键在按左或右光标键）。此法的优点是相机与目标的距离基本恒定，因此目标物体的大小也基本不变，只改变透视。缺点是弧线比较难于走出来。因为很多的小路和地面记号都是直线为多。不过，由于通常拍摄行走的距离和角度都不是很大，因此直线行走可以近似替代弧线，达到同样的效果。另外一种拍摄方式是纵向，也就是拍摄目标的方位和行进方向相同或相似，一边拍摄一边接近被拍摄物体（或远离被拍摄物体）：

此种方式拍摄到的主体的透视效果要相对差一些，需要靠周边环境的变化来衬托纵深，同时对拍摄行走的直线性要求很高，地面上如果做记号的话也很容易被发现。当然，拍摄方向也可以与行走方向成180度角，也就是向后拍摄，这样地面上有记号的话可以及时撤掉。另外，再就是混合方式或倾斜方式，比如拍摄方向与行走方向成45度角，拍摄的注意事项介于横向与纵向之间。

四、具体拍摄设备和技术

拍摄是最关键的一步，拍摄的好就给后期制作提供了优秀的素材，而拍摄的不好就给后期制作留下很多麻烦，甚至无论怎么努力效果也不理想。人眼对视频的帧与帧之间物体的变动非常敏感，这大概是动物的本能（对微小变化的察觉有利于捕猎或防范），因此在拍摄中要尽量避免帧与帧之间的大范围变化，保持一致和稳定，具体分为以下5部分：

1、有效的相机支撑方法

既要保持稳定的支撑，也要便于灵活的调节，还要方便移动。在拍摄过程中还要保证定位准确、机位高度一致、调节要独立。

A、独脚架方便灵活、移动快速、高度基本一致，但最难控制，因为不仅多了两个自由度，更主要的是调节方式不是独立的了。比如可以通过前后俯的方法完成对准，但这样做改变的距离和位置。另外，调节水平的时候很难保持对准，造成指向、水平等调节精度比较低，不建议使用。

B、三脚架，灵活性比独脚架稍差，但也比较轻便，每次短距离搬动不成问题，定位也可以在中心部位延伸指示器，是一种最常用的方法。

C、带有轮子的三脚架，与三脚架方法比，移动和定位更加方便，只需推动，不过三个脚都是万向轮这样就太灵活了，当地面稍有不平的场合下难免不听使唤。我用一根钢筋穿过其中两个轮子使之同轴，这样轮子的方向就不会乱来了，而且可以在另外一个轮子上加上方向控制，就可以让两步之间的位置保持得相当好，适合纵向拍摄。视频拍摄

D、车上架设三脚架或用某种方式固定相机。由于汽车轮子大、轮距大、轴距长，对于小坑洼不敏感，拍摄不用对准，拍摄速度很快。这种方式很久之前就被采用，被称为drivelapse，但以前大多是长距离、纵向拍摄为主。这里的drivelapse主要是横向拍摄、拍摄建筑等人造目标为主、开车距离有限、开车速度极其缓慢。

2、快速移动定点技术

一段延时片大约有100张到200张，拍摄间隔只有10秒到15秒，如何又准、又快的移动到下一个预订位置的确是一个问题。常用方法之一是利用广场、步道 上的铺装花纹/方砖，每步一块砖，或者每两步一块砖。

方法之二是自己事先做好标记（对于铺装不均匀或者干脆没有标记的场合）。

方法三是脚步法，每次移动一步，尽管难于精确控制，但速度最快，适合地面没有任何标记，也不便于自己做标记的场合。从定位的精度看，横向拍摄对于行走是否走直线不敏感，稍微偏离也没有关系。但纵向拍摄对于是否行走直线就很敏感，尤其是近处有参照物的情况下（包括露出的 地面），不走直线就可以发现明显的晃动，这样的瑕疵甚至在Zweizwei、Dan、Sasha的延时片里都有出现。另外，纵向移动时可以拍下待行走的地 面，那样就不宜在地面做标记了。如何在纵向移动的时候使得相机机位能够精确的保持在一条直线上，与地面的标记精确重合？最早的大地测试定位方法是用细绳挂铅垂，但这种方式不适合快速拍 摄，因为铅垂摆动，稳定需要时间。现代大地测试都用光学望远镜的方式，一边观察一边调整，速度也是非常慢。我想了一个办法：三线悬垂，解决了这个问题：

三根柔软的线（图中绿色）悬挂一个铅垂，这样就不会有任何晃动，移动后马上稳定。三根线的位置使得腿部很难碰到，而且由于是柔性的，万一碰到会很快复原。搬动三脚架的时候悬垂直挺，直接就可以定位。

3、精确对准技术

对准就是让相机的CMOS的一个固定点始终对准被拍摄物体上的焦点，也就是让物体的这个焦点在最终照片上始终保持在同一个位置。对准方法有多种，常见的有以下三种方法：

A、个是用相机本身的光学取景器，利用取景器里面的某个对焦点的某个角对准被拍摄物体的焦点。这种方法速度快，但对拍摄者要求很高，对准精度有限。由于相 机的取景器在标准镜头的场合不仅没有放大，而且还是缩小的。拍摄一般用广角镜头这样目标看起来就更小了，少许移动在取景器里看不出来，因此对准精度比较 低。另外，在相机前方加有高密度中灰镜（ND400以上）的场合，光学取景器非常暗，使得取景实际成为不可能。

B、再一个方法就是外加瞄准器，比如用小型望远镜装在热靴上，望远镜的目镜带有分划板或十字瞄准丝，每次移动后可以精确对准。下面的照片中我用了一个5×20的高尔夫测距望远镜。视频拍摄

这种方法的对准精度会比较高，因为望远镜都有较大的放大倍数，但问题可能有三个：一个是如何稳定而可靠可调节的装在热靴上（我用的是望远镜寻星镜架、热靴 接口）；

另一个是望远镜视野小，不容易一下子找到目标（我用的是较低倍数的5倍）；最后一个是调节速度可能比较慢，因为要首先调节水平，然后再一边观察一 边对准，两次观察的方式不同，不能同时进行。

当然，这种方式很适合采用微动云台例如曼富图410的场合，水平和对准本来就是分别调节的。

还有一种光学取景 器是给拍鸟用的，但也适合拍运动延时片：

放大倍率1，也就是没有放大（也没有缩小），前面的镜子是一个半反半透镜，后面有LED发光，通过半反膜反射回来进行瞄准。由于大部分相机的取景放大是 0.75倍附近（标头），假如用24mm镜头，那相机取景就是放大0.36倍，所以这种取景器对比相机直接取景，放大倍率接近3倍，也基本够用了。但这种 取景方式有个限制，就是只能瞄准镜头轴线高度，也就是说，每次瞄准的焦点必须在通过画面正中心的水平线上（下图红线上），不能偏高，也不能偏低。

如果想要把对准点选在上图的红圈里，那怎么办呢？只能取景的时候镜头仰角再小一些，但这样建筑物的尖端就不在画面中了，只能用更广的焦距，来取得仰角变小但建筑不消顶的效果：

C、最后一个方法是用相机的实时取景功能（Live View）。这种方式尽管要在相机上操作，但也不太繁琐，对准的位置可以在全画面上任意调节，不受是否加装了高密中灰镜的影响，所见所得，因此最为常用。

尼康相机在实时取景放大显示的时候，显示的小区域的位置可以任意指定，而且这个位置会被记忆，拍摄后尽管恢复1:1取景，但通过按动放大键，仍然会放大刚 才定好的位置。对于NEX-7和佳能5D2/5D3，放大后屏幕没有定位标记，那样只好在LCD上用不干胶做个十字瞄准线；对于尼康D7000，放大后的 取景屏有一个比较粗的红色取景框，这样就可以用某个角部进行定位，对于尼康D800，红框线可以选择小的那种，按放大键4次后仍然显示在屏幕上，放大倍率 已经比较高了（大约11.5倍），对准精度高，或者也可以再按一次放大键，这样就放大成为23倍，没有红框指示则要自己在LCD上做标记。

当然，这个方法还是需要一定的练习，可以达到放大与对准同时进行，粗瞄准和精细对准一气呵成；如果粗瞄准有问题，也可以在热靴上装个指引器来弥补；实时取景在阳光下观察 也变得很困难，因此最好LCD上要有遮光罩，衣服要穿深色的（否则在LCD上的反光会影响观察）。

另外，实施取景在拍摄过程中，千万不要按动相机的光标键 重新定位，那样等于原来的定位点改变了。用这种方式，要取消人脸或笑脸自动检测功能，否则碰到旁边有人的话红框会自动跑掉。对于尼康相机，取消的方法是打 到自动对焦，装上自动对焦镜头同时也开启自动对焦，开启LV，按对焦按钮同时拨动副轮（在前），就可以看到笑脸出现，继续转动到访框对焦即可。

4、对准的执行技术

上一段实际上是说如何知道准或不准、偏差多少。而知道了偏差后，需要调节到没有偏差，这个调节的设备和过程就是这里要介绍的。

调节纠偏不仅包括焦点对准，也包括水平调整，因此要安装一个水平仪，要每2mm对应30角秒的那种玻璃管的，塑料的不太好用，有轻微不水平的话察觉不出来。玻璃管可以安装在液压云台露出来的部分：

如果没有液压云台或者云台板突出部分不够，可以在相机下面垫一块薄钢板，水平泡用一个平底铝框包好再粘到钢板上去。水平指示不宜装在热靴上，那样位置偏高，不好观察。

5、相机和镜头

相机用单反最好，微单也行。大部分尼康的机器机内带有定时拍摄比较方便，当然也可以外加定时快门线。最好用手动设置，比如手动ISO、手动光圈、手动曝 光、手动白平衡。视频拍摄镜头要采用稍微广角一些的，因为相机像素比HD视频的高，不用的地方可以后期裁减掉，而如果拍的窄小，后期就不可能扩大了。镜头光圈不宜选择过小，否则每次光圈收缩的时候不会完全一样，相对误差比较大，会造成画面闪动。可以采用没有CPU的手动镜头，或者把尼康的带光圈环的镜头接到佳能的机身上用（G头也可以采用带有光圈控制的接环），这样拍摄过程中保证光圈不变。