原版摄像机动画资源库

CoolGaston

“摄像机动画资源库”是基于旁观展示实体、teleport命令，以纯指令驱动运行的数据包模组。

支持版本：Minecraft Java Edition 1.21.6+

展示与介绍视频【MC数据包】原版摄像机动画支持库

设计原型

模组ReplayMod

Bedrock Edition（基岩版）命令camera

运镜（Camera Movement）

Q：“为什么要在Minecraft中实现运镜？”原版摄像机动画资源库

A：“在游戏中，如果只有静态场景，视觉效果不够流畅，显得机械。同样的场景，如果画面有运镜，视觉效果便更加流畅自然。”

基础运镜

在影片拍摄时，常通过以下方式实现运镜：

• 推、拉镜头

• 摇晃镜头

• 平移镜头

• 升、降镜头

• 甩镜头

分镜

提升画面质量、渲染氛围与营造感受，可以应用以下的方法：

• 正反打

• 跳轴拍摄

• 透视原理

• 构图

• 蒙太奇手法

有了运镜，动画内涵便从视觉效果无形中表达出来，提升玩家沉浸感，丰富游戏可玩性。

特点

数据包功能

• 过场动画、鸟瞰俯瞰场景摄像机运镜设计

• 技能动画运镜设计

数据包优点

• 流畅性

相比于直接旁观实体的tp插值，数据包允许平滑曲线运动，插值矩阵构造一阶导连续甚至二阶导连续的轨迹，观感舒适。

• 便捷性

相比于AnimatedJava等插件生成的摄像机运动，数据包可以实时编辑、预览轨迹，更加便于使用。

• 实时性

相比于命令生成与插件创建编辑，数据包的实时预览功能极其突出，无论保存或正在编辑的轨迹，都可以通过一条命令预览与调试。

使用方法

安装 CameraMovement 摄像机动画资源库

最新版本V4.0

下载链接 https://wwbol.lanzout.com/i1j6M3ip661a

安装到存档请见Minecraft Wiki 数据包-使用

编辑与播放

管理员与管理物品

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• 在游戏内，玩家随时可以使用以下命令申请管理员

trigger camera_animation

• 申请管理员后，若背包存在空间，即获得“关键帧工具”或“自由动画工具”，以下大部分操作均基于主手手持“关键帧工具”或“自由动画工具”生效。

• 关键帧工具：用于创建、编辑轨迹动画。轨迹动画的位置固定不动，就像火车铁轨一样，摄像机只能按照预设的路径移动。

• 自由动画工具：用于创建、编辑自由动画。自由动画的位置根据播放函数的执行位置而定，在不同坐标播放可以看到不同的摄像机路径。

创建与编辑

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• 手持“关键帧工具”或“自由动画工具”时，当前存在的轨迹会以海晶灯（未选择）或菌光体（已选择）的形式显示，已选择的轨迹会显示预览（粒子效果），关键帧以侦测器的形式显示。

• 按E打开背包，悬停在“关键帧工具”或“自由动画工具”上可以查看操作键：

• F创建轨迹

• 对于轨迹（海晶灯/菌光体）点左键选中，右键进入编辑页面

• 对于关键帧点左键是移动，单独点右键是设置朝向，左Shift（潜行）+右键打开位置设置面板

• 按Q删除关键帧或录制段

• Shift+F打开数据包设置面板

保存与播放

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进入游戏时默认显示的面板中有主要功能函数的介绍

保存动画

function camera:save/this {id: xx}

• id：轨迹的标准序号。

• 标准序号：右键打开编辑页面标题栏的轨迹数字序号，或轨迹实体（海晶灯/菌光体）的名称中的数字序号

播放动画

轨迹动画

播放一段动画

function camera:play/this {id: xx, cmd: '', stay: xx, tp: [0或1]}

• stay：在一定游戏刻后开始播放轨迹动画

• cmd：在结束后执行命令（若不需要则留空字符串 " " ）

• tp：播放完是否将玩家传送回播放前的位置（0则不传送，1则传送）

播放多段动画

function camera:play/this {id: [1,2,3……], cmd: '', stay: xx, tp: [0或1]}

• id：多段轨迹的标准序号组成的列表，用逗号 “ , ” 分隔。

自由动画

播放一段动画

execute as entity positioned x y z rotated ry rx run function tween:play/this {id: xx, cmd: '', stay: xx, tp: [0或1], free: [x, y, z, ry, rx ]}

• 具体控制哪个玩家在什么位置播放自由动画，否则函数将无效。

• free：一个五位有序数表，x y z ry rx 分别确定这五个坐标是否为自由坐标。 其中x y z 的自由坐标代表局部坐标 ^ ，非自由坐标为相对坐标 ~ ；ry rx 的自由坐标代表相对坐标 ~ ，非自由坐标为绝对坐标 ry rx 。

• 例如锁定 y 为非自由坐标，x z ry rx 为自由坐标，则传入 free: [ 1, 0, 1, 1, 1 ]，游戏执行等效于如下修饰。

execute positioned ^ ~ ^ rotated ~ ~

终止动画

仅调试模式时，在播放过程中强制切断动画

function camera:play/stop

• 执行后会强制切断正在播放的轨迹动画。

玩家设置

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开发功能

启用

scoreboard players set #enable camera_animation 0

• 单次使用后将禁用进入游戏的重载提示，且不允许其他玩家成为操作员。

禁用

scoreboard players set #enable camera_animation 1

• 单次使用后将启用进入游戏的重载提示，且允许其他玩家成为操作员。

玩家播放

启用

tag entity add camera.enable

• 执行后该玩家将启用动画的播放，在执行相关函数后玩家可以正常看到摄像机运动。

禁用

tag entity remove camera.enable

• 执行后该玩家将禁用动画的播放，在执行相关函数后玩家无法看到摄像机运动。

卸载与优化

卸载

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function camera:uninstall/all

• 上述命令将移除数据包全部内容，包括生成、保存的轨迹，全部记分项和命令存储。

• 提示成功后，可以使用如下命令安全卸载数据包，随后销毁相关物品（关键帧工具与自由动画工具）

datapack disable "[前置]CameraMovement V4.0 - 1.21.6+"

优化

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• 1.保存

Q：“我创建轨迹为什么会变卡？” A：“可以试试保存轨迹，大幅减少实体卡顿”

为什么要用实体呢？不如命令存储卡顿低？

在数据包开发最初，为了实现轨迹预览功能，以及并未考虑到计算机性能问题，因而使用marker实体。函数中大量@e扫描会造成难以容忍的卡顿，新增的保存函数可以极大优化卡顿，详见上文说明。

如果轨迹保存过后依旧造成大量卡顿，请务必联系作者反馈！

• 2.降低渲染

Q：“我只是帧率低，但是游戏运算并不卡有什么轻量化的优化方案？” A：“可以试试禁用轨迹预览”

在Shift+F打开的数据包设置面板中可以看到“显示轨迹预览一栏”，将其设置为“关”并保存设置即可关闭粒子渲染显示。

使用详解

贝塞尔曲线编辑

展示视频-贝塞尔曲线使用方法

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Q：“相比于Catmull-Rom曲线算法，贝塞尔曲线既要编辑大量控制点位（关键帧与插值帧），播放起来又卡顿，怎么还将其留在数据包内？”

A：“正是因为贝塞尔曲线的高度可编辑性，在牺牲便捷性同时可以通过微调关键帧与插值帧，构建更复杂的运动函数，甚至可以做到二阶导连续。”

在相邻的关键帧间，摄像机运动总是从红色羊毛方向切向靠近关键帧，再从蓝色羊毛方向切向离开，因此相比于Catmull-Rom曲线，其在关键帧处的速度拥有更高可控性。

编辑贝塞尔曲线时同画图软件的钢笔工具，一般将插值帧（两侧控制点）三等分排布在两个相邻关键帧间，达到较为稳定的速度与加速度（曲率）。 角度也需要控制在球坐标中的ry（偏航角）与rx（俯仰角）均匀划过球面，这样可以让转动更加贴近球面短路径曲线，而非坐标上的曲线运动。 例如从 ( ry, rx ) = ( 0, -90 ) 转向 ( 90, 0 ) 摄像机旋转的轨迹类似螺旋线，但实际上我们视线希望转过的路程较小，因此可以在 ( 0, 90 ) 对应的蓝色羊毛从 ry = 0° 旋转到 ry = 50° ，而 ( 90, 0 ) 对应的红色羊毛只从 ry = 90° 旋转到 ry = 75° 左右，最终呈现效果更加贴近于我们希望的较短路径。

正如图中所示，红线是按照坐标上三等分法摄像机视线会转过的路径，而黄线为视觉修复下摄像机视线会转过的路径。 而Catmull-Rom曲线插值算法不支持单独控制每个关键帧处的速度与角速度，从而导致视线在俯仰角过大时显得速度不平滑了，正因如此，贝塞尔曲线在处理复杂旋转时尤其好用。

设置面板

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• 插值生成速度：控制每游戏刻插值帧生成数量，降低此项有利于游戏MSPT的降低，会增加插值帧生成时间。

• 播放实体：动画播放时玩家旁观的实体，建议使用展示实体，拥有更平滑的路径插值算法，不过有概率出现卡顿情况，属于展示实体的Bug；盔甲架则不会播放卡顿，不过其路径较不平滑，有明显的顿挫感。

• 轨迹预览：是否开启粒子显示选中的轨迹路径，会小幅增加渲染压力。

• 切换动画模式：在轨迹动画与自由动画模式间切换，不同模式下只会渲染此动画模式的轨迹。

编辑页面

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• 更改插值数 & 修改动画信息：无论其值与更改前是否相等都会刷新轨迹，并且在两关键帧间生成这里规定数量的帧，如果遇到轨迹生成出错，可以使用此按键刷新。

• 更改注释：将轨迹注释修改为设置值，轨迹注释只在编辑页面可见，不会对播放产生影响。

• 迁移轨迹：将轨迹标准序号更改为其他序号数，只能迁移为不存在的轨迹，如果迁移至按顺序还未生成的序号，则按顺序生成（创建轨迹）时会略过此轨迹序号。

• 删除轨迹：清除此轨迹对应的实体、分数、命令存储。

缓动函数页面

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• 在F键创建轨迹时，在缓动函数页面点击缓动函数名称按键，打开缓动函数列表，如上图所示。

• 在缓动函数列表单击选中缓动函数，双击选中并使用，等价于单击后点击退出选择。

在创建缓动函数页面，有如下两个选项：

• 通过解析式创建

写入缓动函数解析式，支持 + - * / ^ () 五种运算符与括号，以及常数 e（2.71） π（3.14），其中自然常数e用小写字母 “ e ” 表示，圆周率π用小写字母 “ p ” 表示。

写入的空格会自动忽略。

• 通过定点创建

仿照下式用小括号 ( ) 包围有序二元数组，自变量顺序无规定，只需要存在即可判定。

写入的空格会自动忽略。

• 缓动函数详见文章末链接。

原理推导

贝塞尔曲线

初见插值——从向量开始

两向量a与b的和，通过改变a与b前系数，使其恒为定值，可以获得一条直线。 如果时间t参与构成向量的系数，便得到了最基础的插值运动——直线运动：

$$Pos(t) = (1-t)A + tB$$

当t从0步进到1时产生的线段刚好就是$\overrightharpoon{AB}$。将两个点通过不同加权得到的线称之为Lerp函数，也就是一切插值的起点。

高阶贝塞尔曲线

进一步讲，如何让运动更可控，类似于物理的加速度概念，当运镜过程符合实际运动规律时视觉效果更加平滑。

因此可以通过叠加两次Lerp插值，实现简单的平滑曲线：

$$Pos(t) = (1-t)^2A + 2t(1-t)B + t^2C$$

仿照上述过程，进行多重运动叠加，当有控制点$n$个时，称之为$n-1$阶贝塞尔曲线。 不难看出，曲线已经足够平滑且自由了。 对于k阶贝塞尔曲线，有控制点$𝐴_0 𝐴_1… …𝐴_𝑘$

$$Pos(t) = \sum_{i=0}^{k} \frac{k!}{i!(k-i)!} t^{i} (1-t)^{k-i} \cdot {A_{i}}$$

经过使用，人们发现三阶分段曲线最为实用，能兼顾平滑与可编辑性。因此以下讨论皆为三阶曲线

插值矩阵形式

换一种写法，写出三次贝塞尔曲线关于t的多项式函数。 当控制点为$𝐴_0 𝐴_1 𝐴_2 𝐴_3$时

$$Pos(t) = {A_{0}} + t(-3{A_{0}} + 3{A_{1}}) + t^{2}(3{A_{0}} - 6{A_{1}} + 3{A_{2}}) + t^{3}(-{A_{0}} + 3{A_{1}} - 3{A_{2}} + {A_{3}})$$

为了更清晰显示$t$不同次数与$A_i$的关系，我们将其写为矩阵形式：

$$Pos(t) = \begin{bmatrix} 1 & t & t^{2} & t^{3} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ -3 & 3 & 0 & 0 \\ 3 & -6 & 3 & 0 \\ -1 & 3 & -3 & 1 \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} A_{0} \\ A_{1} \\ A_{2} \\ A_{3} \end{bmatrix}$$

现在，我们有了三阶贝塞尔曲线的矩阵形式，由此，不妨试试更改矩阵的项，我们会得到不同的曲线，这些曲线统一称为样条线。

Catmull-Rom曲线

我们将每个$𝐴_i$点处速度方向定义为上一点$𝐴_{𝑖−1}$到下一点$𝐴_{i+1}$的方向，大小为$s\overrightharpoon{𝐴_{i-1}𝐴_{i+1}}$。

使用t的多项式形式，设曲线为$sPos(t) = 𝑐_0+𝑐_1 𝑡+𝑐_2 𝑡^2+𝑐_3 𝑡^3$，考虑轨迹从$𝐴_1$到$𝐴_2$的过程。

由已知条件

$$\begin{cases} C(0)={A_{1}} \\ C(1)={A_{2}} \\ C^{\prime}(0)=s \overrightarrow{A_{0}A_{2}} \\ C^{\prime}(1)=s \overrightarrow{A_{1}A_{3}} \end{cases}$$

可解得

$$\begin{cases} c_{0}={A_{1}} \\ c_{1}= -s {A_{0}} + s {A_{2}} \\ c_{2}= 2s {A_{0}} + (s-1) {A_{1}} + (3-2s) {A_{2}} - s {A_{3}} \\ c_{3}= -s {A_{0}} + (2-s) {A_{1}} + (s-2) {A_{2}} + s {A_{3}} \end{cases}$$

由此得出

$$Pos(t) = \begin{bmatrix} 1 & t & t^{2} & t^{3} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} 0 & 1 & 0 & 0 \\ -s & 0 & s & 0 \\ 2s & s-3 & 3-2s & -s \\ -s & 2-s & s-2 & s \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} A_{0} \\ A_{1} \\ A_{2} \\ A_{3} \end{bmatrix}$$

曲线的形状如下图所示，其中$s$为 [ 0, 1 ] 的参数

当$s=0.5$时曲线尤为流畅，因此数据包选用此曲线，其名称为Catmull-Rom样条。

Hermite曲线

其中，数据包的录制模式支持间隔采样再插值，即先获取玩家在一些点的位置速度信息，再依次穿过这些点生成平滑曲线，其插值算法即为Hermite曲线

$$Pos(t) = \begin{bmatrix} 1 & t & t^{2} & t^{3} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ -3 & -2 & 3 & -1 \\ 2 & 1 & -2 & 1 \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} A_{0} \\ \vec{v}_{1} \\ A_{1} \\ \vec{v}_{1} \end{bmatrix}$$

其形状与速度如下图所示

可以看到，此算法生成的曲线更加动态，无二阶导连续。

• 至此，有关插值曲线的推导就结束了，在此感谢你看到这里！

• 也希望你对摄像机动画支持库有良好的评价

制作鸣谢

特别感谢

七柏——提供思路
徐木弦——提供思路
星空下璀璨的星——提供优化
文雯EVE——Bug调试与修复

制作工具与网站

Axiom Mod
DatapackHelperPlus
PCL2
MinecraftWiki

文献参考

什么是插值
缓动函数
基岩版32种缓动函数
贝塞尔曲线介绍
样条插值算法
贝塞尔曲线详解
Catmull-Rom曲线详解1
Catmull-Rom曲线详解2
Hermite曲线详解
样条函数及三次样条插值
MCBE Camera命令详解
终于实现电影级运镜！！camera指令到底还有多少用途！？
完整分镜教程-从零基础到实战
那些你早该知道的镜头原理

总结与展望

• 数据包完全免费开源点此查看更新，密码：e0qv。

• 合作与Bug反馈请移步CoolGaston个人空间私聊作者。

• 最后，衷心希望此资源库数据包能为各位开发者的地图创作带来便利！