“動(dòng)作捕捉技術(shù)”——當(dāng)前費(fèi)用最為昂貴的動(dòng)畫制作技術(shù)，它擅長利用計(jì)算機(jī)與專業(yè)動(dòng)作捕捉攝像機(jī)將真實(shí)世界的體感植入虛擬的畫面環(huán)境中，從而令人在虛擬環(huán)境中亦能有超現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)。《阿凡達(dá)》、《加勒比海盜》等大量高成本電影均在這個(gè)技術(shù)上花費(fèi)數(shù)億美元；日前，3D游戲新作《仙俠世界》將這一技術(shù)應(yīng)用到了游戲畫面研發(fā)中，不僅僅是電影和游戲，人體工程學(xué)、生物力學(xué)領(lǐng)域也開始廣泛地運(yùn)營這款技術(shù)輔助研究工作，當(dāng)這樣一款時(shí)下最先進(jìn)的畫面制作技術(shù)越來越近地貼入我們的生活，將給我們帶來什么樣的改變？
了解“動(dòng)作捕捉”
最早用于動(dòng)畫制作的“動(dòng)作捕捉技術(shù)”可以追溯到20世紀(jì)70年代，迪斯尼公司曾試圖通過捕捉演員的動(dòng)作以改進(jìn)動(dòng)畫片的畫面效果，卻因?yàn)闆]有高效的圖像處理工具，也就是計(jì)算機(jī)而擱淺。
動(dòng)作捕捉技術(shù)真正開始飛速發(fā)展，源于計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用。紐約計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的Rebecca Allen設(shè)計(jì)了一種光學(xué)裝置，將演員的表演姿勢投射在計(jì)算機(jī)屏幕上，作為動(dòng)畫制作的參考。之后，迪斯尼也正式這一技術(shù)用于動(dòng)畫制作，由《獅子王》開始，憨實(shí)的辛巴、賣萌的辛巴、威風(fēng)的辛巴……這都是由動(dòng)作捕捉技術(shù)中精準(zhǔn)的表情捕捉實(shí)現(xiàn)，自此，“動(dòng)作捕捉技術(shù)”正式走向了實(shí)用化。
動(dòng)作捕捉技術(shù)簡化圖
其實(shí)，動(dòng)作捕捉技術(shù)簡單來說就是借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用測量、跟蹤、計(jì)算等方法捕捉運(yùn)動(dòng)物體的真實(shí)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上生成三維動(dòng)作文件，然后利用三維動(dòng)作文件控制計(jì)算機(jī)三維角色，生成三維人體畫面。這種方式設(shè)計(jì)的3D畫面不是由模擬的人體運(yùn)動(dòng)制作，而是由捕捉的真人人體動(dòng)作與三維角色合成，這是一場將實(shí)物數(shù)據(jù)虛擬化再利用虛擬化數(shù)據(jù)還原實(shí)物的過程。
1988年，SGI公司開發(fā)了可捕捉人頭部運(yùn)動(dòng)和表情的系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展和動(dòng)畫制作要求的提高，目前在發(fā)達(dá)國家，動(dòng)作捕捉已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用化階段，有多家廠商相繼推出了多種商品化的運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備，如MotionAnalysis、FilmBox、Vicon、Polhemus、Sega Interactive、X-Ist等，這些設(shè)備都在本領(lǐng)域發(fā)揮著各自的長處。
“動(dòng)作捕捉”與電影
目前，“動(dòng)作捕捉”技術(shù)運(yùn)用最廣的便是影視動(dòng)畫制作，2010年由卡梅隆親自操刀制作費(fèi)高達(dá)3億美元的成功之作《阿凡達(dá)》令這個(gè)貴得令人窒息的技術(shù)廣為人知。
《阿凡達(dá)》“動(dòng)作捕捉”的臺(tái)前幕后
在《阿凡達(dá)》中，男女主角的臉部特寫鏡頭極多，刻畫得尤為細(xì)膩，令人真切地感受到角色的悲傷與歡樂，這樣真實(shí)的描繪均是通過演員臉部的小貼片捕捉肌肉動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，看演員們臉上那些小黑點(diǎn)可不是痘痘哦，那都是用來捕捉表情的小貼片，而最后這張?zhí)貙憚t是在電影里呈現(xiàn)的效果啦！
使用“動(dòng)作捕捉”的《加勒比海盜》
相信很多朋友在最初觀看《加勒比海盜》的時(shí)候都會(huì)驚嘆，這得要多鬼斧神工的化妝術(shù)才能將這么多演員一個(gè)個(gè)變成這么嚇人的樣子啊，替化妝師感到壓力山大……其實(shí)它的奧妙不是化妝師，而是“動(dòng)作捕捉技術(shù)”。
看上下圖的對(duì)比你是不是有幻滅的感覺？其實(shí)你所觀看到的所有驚悚刺激畫面都是通過動(dòng)作演員身上那大大小小的膏藥（動(dòng)作捕捉小球）實(shí)現(xiàn)的：演員表演動(dòng)作，計(jì)算機(jī)捕捉動(dòng)作，并令電腦里預(yù)先準(zhǔn)備好的三維建模重現(xiàn)這些動(dòng)作，這就是《加勒比海盜》的秘密——這個(gè)秘密科室很貴的哦，一秒鐘數(shù)萬美元！
當(dāng)然，不僅僅是《阿凡達(dá)》和《加勒比海盜》，《金剛》、《猿星崛起》、《功夫熊貓》、《丁丁歷險(xiǎn)記》……基本上現(xiàn)在只要是部電影，只要里面有真實(shí)人物難以表現(xiàn)的場景都離不開“動(dòng)作捕捉”了，不信可以百度一下。
“動(dòng)作捕捉”與游戲
當(dāng) “動(dòng)作捕捉”技術(shù)走進(jìn)游戲制作時(shí)會(huì)有什么樣的表現(xiàn)呢？
3D游戲新作《仙俠世界》聘請(qǐng)了亞錦賽武術(shù)冠軍王健演繹游戲內(nèi)所有角色動(dòng)作，使用動(dòng)作捕捉技術(shù)，全程捕捉其真人演繹的動(dòng)作，將這些真人動(dòng)作軌跡數(shù)據(jù)運(yùn)用到游戲畫面制作中，最終亦實(shí)現(xiàn)了十分出色的畫面效果。
《仙俠世界》“動(dòng)作捕捉”冠軍演員王健
“動(dòng)作捕捉”技術(shù)根據(jù)實(shí)現(xiàn)形式來分有很多種，《仙俠世界》采用的是當(dāng)前主流的“光學(xué)動(dòng)作捕捉”技術(shù)，斯皮爾伯格導(dǎo)演的《丁丁歷險(xiǎn)記》、以及紅透半邊天的《功夫熊貓》均使用的此項(xiàng)技術(shù)，其原理是通過特殊動(dòng)作捕捉攝像機(jī)將專業(yè)演員與計(jì)算機(jī)相連，演員身體各個(gè)部位都附有反光小球，將游戲中所有角色可能發(fā)生的動(dòng)作進(jìn)行真人表演，攝像機(jī)捕捉反光球的數(shù)據(jù)后實(shí)時(shí)存儲(chǔ)到控制電腦里，再由電腦前的專業(yè)動(dòng)畫師處理數(shù)據(jù)，建立三維模型。
《仙俠世界》“動(dòng)作捕捉”現(xiàn)場演員特寫
《仙俠世界》“動(dòng)作捕捉”實(shí)時(shí)畫面制作
由于計(jì)算機(jī)精確捕捉了真實(shí)人物的動(dòng)作，其后期制作出來的畫面效果比傳統(tǒng)單一電腦制作的畫面更加真實(shí)、細(xì)膩，有代入感。
《仙俠世界》動(dòng)作捕捉效果展示
由于動(dòng)作演員均是男性，而游戲中很多角色都是女性，為了能充分展示女性角色的力與柔美，他必須重復(fù)一個(gè)動(dòng)作多達(dá)上千次，才能最終達(dá)到導(dǎo)演的要求。
傳統(tǒng)的游戲研發(fā)采用關(guān)鍵幀、過程模擬等方法進(jìn)行畫面制作，這些方法不但不能保證運(yùn)動(dòng)的自然性，并且需要耗費(fèi)動(dòng)畫師大量的時(shí)間和精力。與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，動(dòng)作捕捉技術(shù)雖然費(fèi)用昂貴，卻有著實(shí)時(shí)性、直接捕捉真人動(dòng)作，生成模型，能節(jié)約前期建幀、模擬的過程，大大地提高動(dòng)畫制作的水平與效率，且高速度、高質(zhì)量、超擬真，還能有效地控制游戲研發(fā)成本，使游戲制作過程更為直觀便捷，制作畫面效果更為生動(dòng)。
《仙俠世界》角色動(dòng)作與真人對(duì)比
動(dòng)作是人類的第二語言，是人類表達(dá)情緒和愿望的重要方式，動(dòng)作捕捉技術(shù)完成了將動(dòng)作數(shù)字虛擬化的工作，并將其應(yīng)用于游戲制作，賦予每一個(gè)虛擬游戲角色真實(shí)的“生命”，令玩家在游戲的同時(shí)能夠親身感受到來自虛擬游戲人物的真實(shí)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人類與虛擬世界的親密交互。
《仙俠世界》動(dòng)作捕捉現(xiàn)場真人打斗場面
《仙俠世界》使用“動(dòng)作捕捉”后游戲畫面
如圖中所示，“動(dòng)作捕捉”完成的游戲內(nèi)打斗畫面將給玩家虛擬世界中的超真實(shí)打擊感。
《仙俠世界》游戲畫面展示
除打斗畫面外，《仙俠世界》中角色互動(dòng)交流畫面也都是由兩名男性動(dòng)作演員表現(xiàn)，能想象出來兩個(gè)男人互相做這樣的動(dòng)作，卻毫無違和感嗎？
這就是“動(dòng)作捕捉”技術(shù)給游戲帶來的魅力變化。
“動(dòng)作捕捉”與學(xué)術(shù)研究
除影視動(dòng)畫制作外，動(dòng)作捕捉技術(shù)也成功地運(yùn)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲、人體工程學(xué)研究、模擬訓(xùn)練、生物力學(xué)研究等許多方面。
體育訓(xùn)練者們通過“動(dòng)作捕捉技術(shù)”捕捉運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，從而進(jìn)行量化分析，結(jié)合人體生理學(xué)、物理學(xué)原理，研究改進(jìn)的方法，使體育訓(xùn)練擺脫純粹的依靠經(jīng)驗(yàn)的狀態(tài)，進(jìn)入理論化、數(shù)字化的時(shí)代。還可以把成績差的運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作捕捉下來，將其與優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作進(jìn)行對(duì)比分析，從而幫助其訓(xùn)練提高成績。
“動(dòng)作捕捉”技術(shù)與體育訓(xùn)練
在當(dāng)前機(jī)器人全自主控制尚未成熟的情況下，機(jī)器人控制者們能夠應(yīng)用“動(dòng)作捕捉技術(shù)”，捕捉需要在危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行的動(dòng)作，并將動(dòng)作數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給機(jī)器人控制其完成同樣的動(dòng)作，與傳統(tǒng)的遙控方式相比，應(yīng)用“動(dòng)作捕捉”技術(shù)遙控可以實(shí)現(xiàn)更為直觀、細(xì)致、復(fù)雜、靈活而快速的動(dòng)作控制，大大提高機(jī)器人應(yīng)付復(fù)雜情況的能力，有著十分重要的意義。
電影、游戲、運(yùn)動(dòng)……“動(dòng)作捕捉”技術(shù)已經(jīng)一點(diǎn)一點(diǎn)滲透進(jìn)我們生活的每個(gè)角落，當(dāng)它完全占領(lǐng)這個(gè)世界時(shí)，我們的人生會(huì)變成什么樣子？
也許，一個(gè)嶄新的時(shí)代即將來臨。
