電影大片中編碼器的應用

發布時間：

2023-03-03 14:22

拉線編碼器是電影制作中未必會想到的組件。傳感器和定位系統制造商的拉線編碼器具有哪些優點以及在《神奇動物》和《午夜天空》中發揮了哪些作用，這將在本文中介紹。

圖1 《東方快車謀殺案》的電影拍攝：拉線編碼器的應用

英國公司 Absolute MoCo 為電影制作中的特效設計和建造攝影棚液壓設施，該公司采用了拉線編碼器。與其合作伙伴——Absolute Effects 的特效總監 David Watkins 一起，Andy Ryan 想要在電影工業的特效領域中實現更準確而真實的運動。他認為，英國在這方面的技術效果太陳舊了。Absolute MoCo 的要求是，電影場景中的人物要能夠更精確而安全地運動。“我們專注于為電影、移動式基礎平臺和舞臺背景中的特定運動過程的動作控制創造前提條件。我們負責視覺特效與物理世界的連接，并且為電影制作開發了一個可靠的人機界面和軟件包。在某些拍攝工作中，我們一如既往地采用了開環系統，但我們更偏愛配備閉環控制電路的系統，以確保定位和可靠性，這對于今天的電影制作至關重要。絕對值編碼器的使用，使我們能夠一再重復錄制。這意味著：我們能夠安全地工作、安全地停止并隨時確定位置。這項技術使特效的物理層面躍升到了一個新水平，并隨著時間而越來越好。”

集成在液壓缸內的拉線編碼器
特別是以液壓方式完成的運動，需要動作自然并確保人身安全，這是一項挑戰。在此采用了不同的拉線編碼器，用于確定液壓缸的位置。這些編碼器型號均結構緊湊，適用于狹窄空間且堅固耐用。例如在華納兄弟的神奇動物系列電影《格林德沃之罪》中采用了拉線編碼器，它具有一項獲得專利的特性：它能夠直接集成在液壓缸內，即刻測量位置，也就是缸體的推出。優點：內置結構可以保護拉線編碼器免受外部影響。也不必像磁致伸縮傳感器替代方案中一樣，必須將活塞鉆空來裝入拉線編碼器。這一額外的工作步驟也是內置拉線編碼器所省去的一個成本因素。

圖2 借助液壓缸內的拉線編碼器實現精確而真實的運動：《神奇動物》中的 12 米艇甲板。

位置和速度檢測
在一個救援場景中，一艘滿載的小船要盡可能真實地在滔天巨浪中起伏，其中有三個要用液壓系統實現的運動軸（運動控制仿真技術）以及由內置拉線編碼器完成的第四種回轉運動。Andy Ryan：“由此我們能夠通過 Maya 特效平臺上的視覺效果接出一條線路，在任意方向上運動，以進入攝影機的視角。拉線編碼器的另一優點體現在動態應用中，例如當平臺上的多個缸體要同步移動時：除了位置，拉線編碼器也可以測量速度，也就是說缸體也能夠以相同的速度伸出并同時運行。

安全的運動過程
在電影《午夜天空》的特效中也同樣使用了內置拉線編碼器。在太空船的控制艙內，主角 Sully 在座椅上既要側向也要縱向移動到各種控制按鈕前——這把座椅固定在配有內置測量系統的液壓缸上，該系統決定了其高度和移動速度。由此確保女演員的安全，并且移動也十分靈活。由于座椅下方的地面區域空間十分狹小，集成在缸體內的拉線型號再次成為最佳解決方案。“空間狹窄的情況在我們的項目中是常態”，Andy Ryan 證實道，“所以我們經常采用的緊湊型拉線編碼器。此外，我們的團隊也非常喜歡多樣化的測量，線性和回轉運動均可檢測。這使其應用范圍十分廣泛。”

圖3 《神奇動物 2》中夜琪馬車的旋轉使用了 SIKO 拉線編碼器。

外置拉線編碼器
除了集成在缸體內的傳感器型號，也提供可外部安裝的拉線編碼器，這些也同樣被應用在 Absolute MoCo 的某些場景中，例如 SG10 和 SG20（極其緊湊的外置拉線編碼器，最大測量長度為 2,000 mm）。例如當主體結構已存在時，拉線編碼器可以加裝。采用這種方式，建造費用將大幅降低。對 Andy Ryan 來說，復雜的液壓斜坡也與傳感器的更換相關：“如果出現了機械問題，傳感器失靈，那么比起拆開整個斜坡來更換缸體里的內置傳感器，更換外置拉線編碼器要容易的多。此時節約時間是關鍵。”在這類場景中，團隊更傾向于外置編碼器解決方案。

集成簡便
Absolute MoCo 的團隊不自行制作液壓缸，而是由零部件供應商按照其規格和設計加工——包括拉線編碼器的接入。其中最重要的前提是所有功能的安全性。內置和外置拉線編碼器的接入均不復雜，這也體現在投入使用時，Andy Ryan 這樣說道：“我們有一個配備各種接口的獨立運動控制系統，通過我們原有的接口，拉線編碼器也可以立即使用，這讓我們非常滿意。簡單地連接，然后啟動。編碼器的使用手冊和隨附文件也非常有用。”

從現在直到圣誕節，Absolute MoCo 仍在為漫威工作室的一部電影制作工作。“這次我們要通過液壓作用突破極限”，Andy Ryan 強調道。“當然，其中也再次采用了拉線編碼器。”