大熒幕借助SIKO絕對(duì)拉線編碼器打造影視特效

拉線編碼器是電影制作中未必會(huì)想到的組件。傳感器和定位系統(tǒng)制造商 SIKO GmbH 的拉線編碼器具有哪些優(yōu)點(diǎn)以及在《神奇動(dòng)物》和《午夜天空》中發(fā)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：SIKO 拉線編碼器的應(yīng)用

英國(guó)公司 Absolute MoCo 為電影制作中的特效設(shè)計(jì)和建造攝影棚液壓設(shè)施，該公司采用了 SIKO 拉線編碼器。與其合作伙伴——Absolute Effects 的特效總監(jiān) David Watkins 一起，Andy Ryan 想要在電影工業(yè)的特效領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確而真實(shí)的運(yùn)動(dòng)。他認(rèn)為，英國(guó)在這方面的技術(shù)效果太陳舊了。Absolute MoCo 的要求是，電影場(chǎng)景中的人物要能夠更精確而安全地運(yùn)動(dòng)?！拔覀儗Ｗ⒂跒殡娪啊⒁苿?dòng)式基礎(chǔ)平臺(tái)和舞臺(tái)背景中的特定運(yùn)動(dòng)過程的動(dòng)作控制創(chuàng)造前提條件。我們負(fù)責(zé)視覺特效與物理世界的連接，并且為電影制作開發(fā)了一個(gè)可靠的人機(jī)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(huán)系統(tǒng)，但我們更偏愛配備閉環(huán)控制電路的系統(tǒng)，以確保定位和可靠性，這對(duì)于今天的電影制作至關(guān)重要。SIKO 絕對(duì)值編碼器的使用，使我們能夠一再重復(fù)錄制。這意味著：我們能夠安全地工作、安全地停止并隨時(shí)確定位置。這項(xiàng)技術(shù)使特效的物理層面躍升到了一個(gè)新水平，并隨著時(shí)間而越來越好。”

集成在液壓缸內(nèi)的拉線編碼器
特別是以液壓方式完成的運(yùn)動(dòng)，需要?jiǎng)幼髯匀徊⒋_保人身安全，這是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在此采用了不同的 SIKO 拉線編碼器，用于確定液壓缸的位置。這些編碼器型號(hào)均結(jié)構(gòu)緊湊，適用于狹窄空間且堅(jiān)固耐用。例如在華納兄弟的神奇動(dòng)物系列電影《格林德沃之罪》中采用了 SGH10 拉線編碼器，它具有一項(xiàng)獲得專利的特性：它能夠直接集成在液壓缸內(nèi)，即刻測(cè)量位置，也就是缸體的推出。優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)置結(jié)構(gòu)可以保護(hù)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(nèi)置拉線編碼器所省去的一個(gè)成本因素。
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圖2 借助液壓缸內(nèi)的 SIKO 拉線編碼器實(shí)現(xiàn)精確而真實(shí)的運(yùn)動(dòng)：《神奇動(dòng)物》中的 12 米艇甲板。

位置和速度檢測(cè)
在一個(gè)救援場(chǎng)景中，一艘滿載的小船要盡可能真實(shí)地在滔天巨浪中起伏，其中有三個(gè)要用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軸（運(yùn)動(dòng)控制仿真技術(shù)）以及由 SIKO 內(nèi)置拉線編碼器完成的第四種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。Andy Ryan：“由此我們能夠通過 Maya 特效平臺(tái)上的視覺效果接出一條線路，在任意方向上運(yùn)動(dòng)，以進(jìn)入攝影機(jī)的視角。SGH10 的另一優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在動(dòng)態(tài)應(yīng)用中，例如當(dāng)平臺(tái)上的多個(gè)缸體要同步移動(dòng)時(shí)：除了位置，拉線編碼器也可以測(cè)量速度，也就是說缸體也能夠以相同的速度伸出并同時(shí)運(yùn)行。

安全的運(yùn)動(dòng)過程
在電影《午夜天空》的特效中也同樣使用了 SGH10 內(nèi)置拉線編碼器。在太空船的控制艙內(nèi)，主角 Sully 在座椅上既要側(cè)向也要縱向移動(dòng)到各種控制按鈕前——這把座椅固定在配有 SGH10 內(nèi)置測(cè)量系統(tǒng)的液壓缸上，該系統(tǒng)決定了其高度和移動(dòng)速度。由此確保女演員的安全，并且移動(dòng)也十分靈活。由于座椅下方的地面區(qū)域空間十分狹小，集成在缸體內(nèi)的拉線型號(hào)再次成為最佳解決方案?！翱臻g狹窄的情況在我們的項(xiàng)目中是常態(tài)”，Andy Ryan 證實(shí)道，“所以我們經(jīng)常采用 SIKO 的緊湊型拉線編碼器。此外，我們的團(tuán)隊(duì)也非常喜歡多樣化的測(cè)量，線性和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)均可檢測(cè)。這使其應(yīng)用范圍十分廣泛?！?/p>

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圖3 《神奇動(dòng)物 2》中夜琪馬車的旋轉(zhuǎn)使用了 SIKO 拉線編碼器。

外置拉線編碼器
除了集成在缸體內(nèi)的傳感器型號(hào)，SIKO 也提供可外部安裝的拉線編碼器，這些也同樣被應(yīng)用在 Absolute MoCo 的某些場(chǎng)景中，例如 SG10 和 SG20（極其緊湊的外置拉線編碼器，最大測(cè)量長(zhǎng)度為 2,000 mm）。例如當(dāng)主體結(jié)構(gòu)已存在時(shí)，拉線編碼器可以加裝。采用這種方式，建造費(fèi)用將大幅降低。對(duì) Andy Ryan 來說，復(fù)雜的液壓斜坡也與傳感器的更換相關(guān)：“如果出現(xiàn)了機(jī)械問題，傳感器失靈，那么比起拆開整個(gè)斜坡來更換缸體里的內(nèi)置傳感器，更換外置拉線編碼器要容易的多。此時(shí)節(jié)約時(shí)間是關(guān)鍵?！痹谶@類場(chǎng)景中，團(tuán)隊(duì)更傾向于外置編碼器解決方案。

集成簡(jiǎn)便
Absolute MoCo 的團(tuán)隊(duì)不自行制作液壓缸，而是由零部件供應(yīng)商按照其規(guī)格和設(shè)計(jì)加工——包括 SIKO 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(nèi)置和外置拉線編碼器的接入均不復(fù)雜，這也體現(xiàn)在投入使用時(shí)，Andy Ryan 這樣說道：“我們有一個(gè)配備各種接口的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，通過我們?cè)械慕涌?，拉線編碼器也可以立即使用，這讓我們非常滿意。簡(jiǎn)單地連接，然后啟動(dòng)。SIKO 的使用手冊(cè)和隨附文件也非常有用?！?/p>

從現(xiàn)在直到圣誕節(jié)，Absolute MoCo 仍在為漫威工作室的一部電影制作工作?！斑@次我們要通過液壓作用突破極限”，Andy Ryan 強(qiáng)調(diào)道。“當(dāng)然，其中也再次采用了 SIKO 拉線編碼器。”
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圖4：緊湊型拉線編碼器 SG10（橙色）、SGH10 和 SG20

SIKO | 源自 1963 年的測(cè)量技術(shù)

SIKO 公司如今已經(jīng)在許多不同的測(cè)量領(lǐng)域擁有50年的經(jīng)驗(yàn): 長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù), 角度測(cè)量技術(shù), 轉(zhuǎn)速測(cè)量技術(shù) 以及測(cè)量?jī)A斜度 或者 速度?；谶@個(gè)核心部分 SIKO 研發(fā)生產(chǎn)了開創(chuàng)性的 測(cè)量設(shè)備 和 定位系統(tǒng) 應(yīng)用于自動(dòng)化過程。工業(yè)和機(jī)械制造領(lǐng)域的客戶的嚴(yán)格要求引導(dǎo)我們不斷提高產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量, 精確性和功用。

SIKO 已經(jīng)通過了 DIN EN ISO 9001 : 2015 質(zhì)量認(rèn)證。對(duì)現(xiàn)有資源的持續(xù)利用對(duì)我們來說是理所當(dāng)然的事情。

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全球范圍內(nèi)的成功不是偶然
SIKO強(qiáng)大和創(chuàng)新的測(cè)量技術(shù)，如今在世界范圍內(nèi)的工業(yè)和機(jī)械制造領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。5個(gè)子公司和60個(gè)代理辦事處負(fù)責(zé)對(duì)我們的本地客戶和國(guó)際客戶進(jìn)行聯(lián)系和提供技術(shù)支持。銷售工程師和技術(shù)服務(wù)人員通過專家咨詢和客戶服務(wù)用當(dāng)?shù)氐恼Z言現(xiàn)場(chǎng)協(xié)助OEM客戶和用戶