动作捕捉技术发展新趋势及其对影视工业影响简论

 引言
　　 传统论文联盟WwW.LWlM.com二维或三维动画制作过程中，角色动作或表情一般都是通过手工绘制或通过动画师调节软件中角色模型的“骨骼”或控制器生成。由于角色或人的动作与表情极其复杂，且动画师不是专业表演者，手工方式的动作绘制或调节使得影视动画中的角色不够生动逼真，而且制作时间长、效率低、实时性不够。动作捕捉技术应用在影视动画制作的主要目的是解决影视动画制作中表演艺术与动漫卡通风格特征完美结合，扩展导演讲述故事的自由度，提高工业生产效率。在二十世纪70年代，迪斯尼就尝试通过捕捉演员的动作来改进动画制作效果。现在大量电影与动画片或游戏制作都广泛采用动作捕捉技术，该技术现阶段呈现出许多新特点与新趋势。
　　 一、动作捕捉技术
　　 动作捕捉技术的雏形是1915年动画大师Max FlEischer研制的一个将胶片内容打到透光台上的放映机，动画师照着画面人物动作造型绘制角色动作，从而使角色栩栩如生。1994年，三维运动轨迹捕捉技术正式商业化，2011年，利用最新动作捕捉技术拍摄的，没有一只真实动物参与表演的影片《猩球崛起》，达到了动作捕捉技术应用的新高峰。
　　 动作捕捉技术从表演系统上分主要有身体运动捕捉和表情捕捉，从技术原理上分主要为机械式、声学式、电磁式和光学式[4]。动作捕捉的原理是测量、跟踪、记录物体或标记点的空间坐标与轨迹，数据经过处理后，驱动虚拟角色运动。动作捕捉设备包括传感器，信号捕捉设备，数据传输设备与数据处理设备。
　　 二、动作捕捉技术新特点与新趋势
　　 （一）由摄影棚捕捉发展为户外实景动作捕捉
　　 在电影工业中，一般动作捕捉都是在摄影棚中完成的。例如2009年上映的电影《阿凡达》（Avatar）制作时，剧组建立有史以来最大的拍摄与动作捕捉影棚，里面有140个专用摄像机，主要采用光学式动捕设备。在摄影棚拍摄与动作捕捉是有缺陷的，演员缺乏与实景环境之间的参考与互动，摄影棚与户外完全不同的光学环境，活动范围有限，表演者更希望在实景中拍摄。但户外实景拍摄对动作捕捉技术要求很高，一是要求动捕设备重要是大大减少，易于携带，不影响表演。二是光学捕捉系统在实景捕捉中要解决环境光干扰的问题。至2011年，由于技术发展，动捕设备已经很轻巧，不会对表演产生较大影响，并且开发出主动频闪红外光LED标记点新技术，户外实景动作捕捉技术已经成熟，并在多部影片中应用。
　　 （二）由单一角色捕捉发展为多角色与多道具捕捉
　　 在早期的动作捕捉中，由于受到技术限制，一般是在动捕影棚中对单一角色或单个道具进行捕捉，然后在三维动画制作软件中进行动作合成，导演要在后期处理后才能查看影片。现在动捕技术发展为可以在户外捕捉多个角色或多个道具，而且更重要的是实现了人与道具及环境之间的交互，将动捕数据导入到卡通角色或虚拟角色上，加上虚拟摄像机后就可以实时输出预览影片，这样导演可以现场实时查看影片质量，并指导演员表演。例如2011年底拍摄的动画电影《丁丁历险记》，演员与导演都可以实时查看加入了动捕数据后的虚拟卡通角色的表演及加入了虚拟镜头的预览影片。
　　 （三）增强的面部表情捕捉
　　 人的面部表情是十分复杂的，表情是表演核心和精华部份。要毫无保留地展现演员的演技并将表演移植到CG角色上去，难度十分之大。早期的动作捕捉技术只能够够对人的身体运动进行数据记录，后来发展到初级的表情捕捉，方法是在人脸上加标记点或涂上绿色。现在的面部表情捕捉一般是在演员带一个捕捉头盔，前置一个广角摄像头，演员脸上画上捕捉点，也可以不需要记录点实现非常精致的的面部捕捉。