淺析動(dòng)作捕捉技術(shù)在影視動(dòng)畫作品中的應(yīng)用

劉宇洋 周子怡

【摘要】 本文闡述了動(dòng)捕技術(shù)的發(fā)展歷程以及動(dòng)作捕捉技術(shù)的應(yīng)用，將動(dòng)作捕捉技術(shù)與傳統(tǒng)的手K動(dòng)畫相比較，通過舉例分析了動(dòng)作捕捉技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和該技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展的不足。

【關(guān)鍵詞】 動(dòng)作捕捉;發(fā)展歷史;動(dòng)畫應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】J954? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】2096-8264（2022）13-0099-03

動(dòng)作捕捉的簡單學(xué)術(shù)性定義為：動(dòng)作捕捉是一種綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫等技術(shù)，以此捕捉表演主體的動(dòng)作或者是表情，通過這些動(dòng)作或表情的捕捉數(shù)據(jù)來直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫形象模型的技術(shù)。[1]動(dòng)作捕捉分為機(jī)械式動(dòng)作捕捉、聲學(xué)式動(dòng)作捕捉、電磁式動(dòng)作捕捉、光學(xué)式動(dòng)作捕捉。受精度和機(jī)械裝置、靈敏度的限制，機(jī)械式、聲學(xué)式以及電磁式動(dòng)作捕捉均為大量采用，在進(jìn)行動(dòng)捕的房間中設(shè)置攝像機(jī)列陣，攝像機(jī)環(huán)繞表演場地排列，這些攝像機(jī)的視野重疊區(qū)域就是動(dòng)作捕捉的表演有效區(qū)域。首先在表演者的關(guān)鍵部位如：手肘、關(guān)節(jié)處設(shè)置特殊的反光“Marker”，表演者身著純色衣服，再根據(jù)跟蹤點(diǎn)反射的光線在電腦中轉(zhuǎn)換成三維坐標(biāo)系的點(diǎn)，最后運(yùn)用軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成骨骼信息。現(xiàn)在，許多三維動(dòng)畫人物的動(dòng)作都通過動(dòng)作捕捉設(shè)備和軟件進(jìn)行捕捉與制作。

一、動(dòng)捕的發(fā)展與應(yīng)用

2001年，在《指環(huán)王》的制作中，咕嚕這一角色使用了動(dòng)作捕捉技術(shù)，通過捕捉動(dòng)作演員安迪·瑟金斯的動(dòng)作制作完成，塑造的咕嚕這一角色立體生動(dòng)，讓人印象深刻。演員的動(dòng)作和表演時(shí)的表情是分開制作的，同樣的表演要在不同的準(zhǔn)備條件下重復(fù)多次，當(dāng)時(shí)的動(dòng)作捕捉技術(shù)初有成效依舊不夠完善，并且運(yùn)用到電影特效中的例子不多。到了2006年在電影《金剛》之中，動(dòng)作捕捉系統(tǒng)迎來了面部表情捕捉的概念，通過捕捉演員表演時(shí)的表情，所得到的數(shù)據(jù)用于之后的虛擬角色——金剛的制作之中。同年在拍攝《加勒比海盜2：聚魂棺》時(shí)拍攝團(tuán)隊(duì)遇到了拍攝環(huán)境潮濕，陰暗的環(huán)境使得當(dāng)時(shí)所用的光學(xué)式動(dòng)作捕捉系統(tǒng)難以正常工作，捕捉精度下降難以支持影片的正常拍攝。為了解決這一大問題，當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)拍攝制作的特效公司—— 工業(yè)光魔開發(fā)了imocap動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。imocap系統(tǒng)的使用讓動(dòng)作捕捉可以在戶外甚至是陰暗潮濕的環(huán)境下運(yùn)行并且不受影響。

在2009年電影《阿凡達(dá)》之中，動(dòng)作捕捉系統(tǒng)迎來了一次突破性發(fā)展。導(dǎo)演卡梅隆在這部影片的制作之中幾乎全程使用動(dòng)作捕捉系統(tǒng)。為了能夠?qū)崟r(shí)地反饋演員的表演成果以及能夠更精確地捕捉演員的面部表情以用于虛擬角色之中，導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆在此片中基于動(dòng)作捕捉系統(tǒng)和面部表情捕捉之上開創(chuàng)了一套”虛擬攝像機(jī)“Simclcam系統(tǒng)和頭戴式表情捕捉系統(tǒng)。這是這項(xiàng)技術(shù)的成功的一次突破性的發(fā)展，它成功地使得解決了演員與虛擬的電腦制作出的場景格格不入的問題的同時(shí)又大大提高了動(dòng)作捕捉對(duì)于面部表情捕捉的精細(xì)度。2011年維塔數(shù)碼在拍攝《猩球崛起》時(shí)對(duì)動(dòng)作捕捉技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步地更改與升級(jí)，他們將動(dòng)捕所需的設(shè)備——反光標(biāo)記點(diǎn)改進(jìn)為主動(dòng)發(fā)射紅外光線的LED燈。這項(xiàng)改動(dòng)使得動(dòng)捕技術(shù)能在演員處于真實(shí)的場景下進(jìn)行使用，新的系統(tǒng)設(shè)備可以在各種復(fù)雜的環(huán)境和燈光下順利地進(jìn)行工作。2015年的《猩球崛起：黎明之戰(zhàn)》讓動(dòng)捕表演在戶外進(jìn)行這一想法變成現(xiàn)實(shí)，讓使用動(dòng)捕變得不那么困難繁瑣，真正地實(shí)現(xiàn)了“戶外實(shí)景多人同時(shí)捕捉技術(shù)”[2]。

現(xiàn)在的動(dòng)作捕捉技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟與完善，通過動(dòng)作捕捉技術(shù)所衍生的各種技術(shù)也滲透社會(huì)生活中，特別是在娛樂與信息技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域中。當(dāng)打開視頻軟件，人們不難發(fā)現(xiàn)許多主播的直播頁面之中會(huì)有一個(gè)卡通小人，這個(gè)卡通小人同步主播們的動(dòng)作同時(shí)也捕捉他們的面部表情，代替主播進(jìn)行直播表演，并且成為主播的一個(gè)分身。但很少有人意識(shí)到這些虛擬主播在直播中使用的正是面部表情捕捉系統(tǒng)。這項(xiàng)面部表情捕捉技術(shù)的開創(chuàng)及使用不僅使動(dòng)作捕捉技術(shù)更加精準(zhǔn)，還開拓了動(dòng)作捕捉技術(shù)的應(yīng)用面讓其更頻繁地出現(xiàn)在了大眾的視野之中。

戲曲文化這一國粹在我國的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)中占據(jù)非常重要的地位，通過制作此類動(dòng)畫可以達(dá)到數(shù)字化保護(hù)的作用。在過去，傳統(tǒng)動(dòng)畫制作需要耗費(fèi)許多人力，特別是這類藝術(shù)表演類的動(dòng)畫作品需要繪制大量的原畫和中間畫，不僅如此，還要邀請(qǐng)相關(guān)的戲曲藝術(shù)家，動(dòng)畫師需要花費(fèi)時(shí)間對(duì)他們的表演動(dòng)作進(jìn)行觀摩和記錄。這就導(dǎo)致了早期的動(dòng)畫作品耗時(shí)過長，甚至要三到五年才能完成一部作品。現(xiàn)如今，三維動(dòng)畫的出現(xiàn)解決了一部分的時(shí)間與成本上的問題，不過動(dòng)畫師仍需要耗費(fèi)許多時(shí)間對(duì)動(dòng)作進(jìn)行調(diào)控設(shè)置。并且普通的K幀已經(jīng)不能更加精細(xì)地制作中國傳統(tǒng)古代戲曲人物中復(fù)雜的面部表情、豐富的肢體動(dòng)作、無程式化的動(dòng)作套路，也無法快速地抓住其特點(diǎn)。動(dòng)作捕捉技術(shù)則解決了這個(gè)問題。動(dòng)作捕捉與中國傳統(tǒng)戲曲的結(jié)合是對(duì)于保護(hù)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的又一次創(chuàng)新實(shí)踐。[3]

二、動(dòng)捕在動(dòng)畫中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

（一）優(yōu)勢與提升

1.動(dòng)作捕捉技術(shù)的運(yùn)用與傳統(tǒng)手K動(dòng)畫相比可以更快捷更方便地達(dá)到一定程度上專業(yè)性的要求。在動(dòng)畫師遇到特殊的動(dòng)作如打斗、跳舞時(shí)，但是動(dòng)畫師畢竟不是專業(yè)的表演者，對(duì)表演中的各種細(xì)節(jié)并不熟悉，只能從影像資料中找尋參考目標(biāo)，手K動(dòng)畫難免會(huì)出現(xiàn)耗時(shí)長，動(dòng)作不自然、不專業(yè)的情況。在這時(shí)，動(dòng)作捕捉技術(shù)的優(yōu)勢便顯現(xiàn)出來了。動(dòng)作捕捉技術(shù)在解決動(dòng)畫師對(duì)于動(dòng)作不夠?qū)I(yè)問題的同時(shí)，更在傳統(tǒng)制作過程的基礎(chǔ)上縮短了制作時(shí)間，更大大提高了虛擬角色的真實(shí)性。

2.動(dòng)作捕捉技術(shù)可以使制作效率更高、制作周期更短。以國風(fēng)武俠類動(dòng)畫為例，打斗場景在這類動(dòng)畫中是必不可少的，在動(dòng)畫制作期間，動(dòng)畫師不僅要保證動(dòng)作的協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確，還要兼顧動(dòng)作的鏡頭感和美感，這往往需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，而動(dòng)作捕捉解決了這方面的問題。假如一部10到15分鐘的純手K武俠動(dòng)畫制作周期為150天左右，那么使用了動(dòng)作捕捉以后，這部動(dòng)畫的制作時(shí)長則能縮減至25天左右。制作周期縮短了將近90%[4]。制作周期的減少意味著成本的降低資金回籠周期的縮短，運(yùn)用動(dòng)作捕捉技術(shù)就可以在更短的時(shí)間內(nèi)做出更好的動(dòng)畫，也能使動(dòng)畫達(dá)到更好的效果，使用更便捷更高效的技術(shù)也能提高一部影片、動(dòng)畫的經(jīng)濟(jì)收益。

3.動(dòng)捕技術(shù)的產(chǎn)生也為動(dòng)畫行業(yè)增添了新的崗位延長了動(dòng)畫制作的產(chǎn)業(yè)鏈。動(dòng)作捕捉技術(shù)因其具有較高的技術(shù)門檻，而不得不與其他動(dòng)畫制作過程中產(chǎn)生的職業(yè)區(qū)別開來，單獨(dú)成派。Caveman film就是有動(dòng)捕技術(shù)第一人之稱的安迪·瑟金斯在對(duì)動(dòng)作捕捉的表演時(shí)看見了動(dòng)作捕捉技術(shù)在制作之中對(duì)這方面人才的需要與空缺創(chuàng)立的。并且該公司主要以培養(yǎng)能夠在使用動(dòng)作捕捉技術(shù)的電影或影片制作之中擔(dān)任動(dòng)作捕捉演員的人才。而動(dòng)作捕捉演員與傳統(tǒng)演員的不同之處就在于在動(dòng)作捕捉時(shí)所需要的夸張和對(duì)于表演事物的真實(shí)。因?yàn)楹芏鄷r(shí)候用到動(dòng)作捕捉系統(tǒng)時(shí)很有可能是為了制作非人角色，所以對(duì)于表演角色的真實(shí)性能否讓人信服至關(guān)重要。不僅如此，使用一套完整的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)不僅僅是動(dòng)作表演，還需要對(duì)于動(dòng)作捕捉系統(tǒng)全方位地了解。例如動(dòng)作捕捉系統(tǒng)由什么組成，工作原理是什么、如何操作，如何使用，如何在動(dòng)作捕捉之后進(jìn)行關(guān)鍵幀的修正等等。這些問題都表明這動(dòng)作捕捉技術(shù)是一項(xiàng)全新的不同于其他制作環(huán)節(jié)的技術(shù)。而目前國內(nèi)動(dòng)作捕捉技術(shù)雖說仍然較為落后但正因?yàn)槿绱司哂袑I(yè)技能動(dòng)捕技術(shù)人才無比稀缺，全國各大高校、企業(yè)也在積極地培養(yǎng)、打造動(dòng)作捕捉技術(shù)的中國軍團(tuán)。

（二）劣勢與困境

1.國內(nèi)的動(dòng)作捕捉技術(shù)與國外相比相對(duì)落后，并且投入的規(guī)模小。中國動(dòng)畫雖然產(chǎn)生時(shí)間較早也有過輝煌的過去，但是受歷史原因，中國動(dòng)畫于二十世紀(jì)七八十年代開始落后于其他國家，因此中國現(xiàn)代動(dòng)畫、電影特效、制作流程落后于他國，這也導(dǎo)致中國動(dòng)畫于國外先進(jìn)技術(shù)接觸較晚。動(dòng)捕技術(shù)早在上個(gè)世紀(jì)九十年代就運(yùn)用于電影的制作中，但國內(nèi)在直到最近十年間才逐漸擁有動(dòng)作捕捉實(shí)驗(yàn)室，動(dòng)作捕捉技術(shù)才逐漸運(yùn)用到電影、游戲、動(dòng)畫的制作之中。

2.動(dòng)作捕捉系統(tǒng)成本高。動(dòng)作捕捉技術(shù)動(dòng)輒上百萬上千萬，這讓對(duì)動(dòng)作捕捉技術(shù)感興趣的高校、企業(yè)及個(gè)人望而生畏。面對(duì)如此高昂的成本，國內(nèi)的電影制作人為了節(jié)省資金寧可延長制作周期選擇手K動(dòng)畫，這也是動(dòng)作捕捉技術(shù)在國內(nèi)普及程度較低的原因之一?；蛟S在未來動(dòng)作捕捉技術(shù)所需要花費(fèi)的成本就如同計(jì)算機(jī)的發(fā)展一般，由最開始的龐然大物到后來的不過小小一臺(tái)，動(dòng)作捕捉技術(shù)隨著普及所需要的成本也會(huì)不斷地減少，動(dòng)作捕捉也能不斷被人所接受，但在這之前仍有數(shù)十年的鴻溝需要跨越。

3.國內(nèi)動(dòng)作捕捉技術(shù)人才緊缺。動(dòng)作捕捉所需的技術(shù)比較復(fù)雜，國內(nèi)能熟練地進(jìn)行動(dòng)作捕捉人才較少，并且尚未達(dá)到動(dòng)畫制作的需求;同時(shí)它又是一項(xiàng)許多需要高級(jí)電子設(shè)備并為之投入成本的技術(shù)。動(dòng)作捕捉技術(shù)在國內(nèi)的普及范圍和受眾群體較小，人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的了解程度不高，這直接導(dǎo)致國內(nèi)關(guān)于這方面技術(shù)的人才稀缺。在現(xiàn)如今的國內(nèi)動(dòng)畫市場中，能熟練運(yùn)用動(dòng)作捕捉技術(shù)并將其投入到實(shí)際運(yùn)用中的人才少之又少，而礙于動(dòng)作捕捉技術(shù)系統(tǒng)其高昂的設(shè)置成本，較高的科技門檻，國內(nèi)很難進(jìn)行動(dòng)捕技術(shù)的教育普及。

4.詭異谷效應(yīng)①在影視作品之中的出現(xiàn)阻礙人們接受動(dòng)作捕捉技術(shù)。詭異谷效應(yīng)簡單地說就是“越像反而越不像”。人們對(duì)于人臉的識(shí)別能力的一個(gè)普遍規(guī)律是：識(shí)別對(duì)象距離我們的差異越大，我們的識(shí)別能力就越差;反之越是接近我們的自身形象，我們的識(shí)別能力就越強(qiáng)。例如2001年上映的《最終幻想》。這部影片之中大量采用動(dòng)作捕捉技術(shù)，其毛發(fā)、眼睛以及動(dòng)作的真實(shí)程度都達(dá)到了以假亂真的地步，甚至有人說以后演員這一職業(yè)都可以被電腦取代[5]。但是電影上映之后卻并沒有受到多大的贊賞。觀眾看著銀幕上外表動(dòng)作酷似自己的真人卻感覺到了莫名的違和感甚至產(chǎn)生抵觸情緒。所以每當(dāng)動(dòng)捕技術(shù)運(yùn)用在真人模型身上并且當(dāng)真實(shí)程度達(dá)到一定高度時(shí)或多或少都會(huì)激起人類本能的抵觸。

三、結(jié)語

許多企業(yè)或者制作公司選擇使用動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的原因在于動(dòng)作捕捉系統(tǒng)可以更方便、更快捷、更真實(shí)、更專業(yè)地去完成一段影片的制作。但對(duì)于動(dòng)畫來說，真實(shí)并不是唯一追求。真實(shí)是能夠快速獲得觀眾共鳴的一種方式，但動(dòng)畫獲得共鳴的方式大多在于夸張，因此動(dòng)畫中優(yōu)秀的鏡頭與畫面仍需要?jiǎng)赢嫀熗ㄟ^自身經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行較為感性的藝術(shù)加工、最終修改與處理。在動(dòng)畫片中的一些場景動(dòng)作中會(huì)需要適當(dāng)?shù)刈冃慰鋸垇硎箘?dòng)畫作品更加具有畫面感和表演性，這是動(dòng)作捕捉無法做到的，也是動(dòng)捕所欠缺的地方。

動(dòng)捕技術(shù)的相關(guān)軟件硬件逐漸升級(jí)，操作變得更加便捷，同時(shí)使用動(dòng)捕技術(shù)所需的成本也在逐漸降低，向大眾化、常態(tài)化發(fā)展并且或許能夠在不太遙遠(yuǎn)的未來能夠被大多數(shù)的個(gè)人、學(xué)校、企業(yè)所接納。

注釋：

①詭異谷（The Uncanny Valley）假說是日本著名機(jī)器人學(xué)專家森政弘于20世紀(jì)70年代提出的一個(gè)現(xiàn)象或者說可能。森政弘認(rèn)為，在有關(guān)機(jī)器人等人造的類人物體不斷人格化過程中，人類對(duì)于它們的情感存在一種遞增過程中突然衰減的可能。盡管有人至今仍不贊成詭異谷的說法，但我們?cè)谛睦砩蠈?duì)于很多高分辨率CG人像的冰冷怪異感是普遍存在的，這個(gè)規(guī)律可以粗略的概括成“越像反而越不像”。

參考文獻(xiàn)：

[1]許樂，朱柏宇.計(jì)算機(jī)技術(shù)與電影真實(shí)感的建立——以動(dòng)作捕捉技術(shù)和奧斯卡視覺特效獎(jiǎng)為例[J].北京電影學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（01）.

[2]朱永瓊.運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)在影視創(chuàng)作中的發(fā)展[J].中國民族博覽，2019，（14）.

[3]盧俊.3D動(dòng)畫與黃梅戲試驗(yàn)融合的應(yīng)用研究——以動(dòng)畫《天仙配》中動(dòng)作捕捉技術(shù)與手動(dòng)K幀技術(shù)運(yùn)用為例[J].景德鎮(zhèn)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，33（06）.

[4]吳娟，吳志斌，李纓.3D動(dòng)作捕捉技術(shù)在我國動(dòng)漫游戲產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用研究[J].文化產(chǎn)業(yè)研究，2015，（01）.

[5]許樂，朱柏宇.計(jì)算機(jī)技術(shù)與電影真實(shí)感的建立——以動(dòng)作捕捉技術(shù)和奧斯卡視覺特效獎(jiǎng)為例[J].北京電影學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（01）.

作者簡介：

劉宇洋，男，江西南昌人，漢族，金陵科技學(xué)院，本科，研究方向：影視動(dòng)畫。

周子怡，女，江蘇蘇州人，漢族，金陵科技學(xué)院，本科，研究方向：影視動(dòng)畫。