什么是動作捕捉?

時間:2018-06-28   來源:易漫傳媒   瀏覽:1942

什么是動作捕捉?

近日一則新聞,引發影迷的關注,在美國夢工場3D動畫《馴龍高手2》定檔8月14日于內地上映之后,片方曝光了一支奧巴馬拜訪夢工場的視頻,影片中所使用的動畫捕捉技術震驚了奧巴馬,總統不禁親自上陣體驗一番,并驚呼:“太精彩了!”


顯然,這是《馴龍高手2》吸取了第一部在內地叫好不叫座的教訓,為引發關注提前造勢,而創造的一個營銷話題。但從這則新聞之中,我們可以得到兩個信息:


1、《馴龍高手2》使用了先進的動作捕捉技術;

2、奧巴馬對動作捕捉技術很感興趣,并親身做了實驗。


由此可見,從前略顯神秘的動作捕捉技術,已經漸漸進入大眾視野,并成為新聞元素被片方用作宣傳噱頭。


其實正如新聞中奧巴馬質疑的那樣,動作捕捉并不是這兩年新近發明的技術,在此前風靡全球的電影《阿凡達》中,就已經大量運用這項新銳科技。我們看到的納美人,我們見識到的那些美輪美奐的外星奇觀,除了運用傳統的CG數字技術之外,大量倚重的就是神奇的“動作捕捉”技術。


那么,什么是動作捕捉技術呢?


動作捕捉,意同“運動捕捉”,英文Motion capture,簡稱Mocap。這項技術涉及尺寸測量、物理空間里物體的定位,及方位測定等可以由計算機直接處理的數據。在運動物體的關鍵部位設置跟蹤器,由Motion capture系統捕捉跟蹤器位置,再經過計算機處理后得到三維空間坐標的數據。當數據被計算機識別后,可以應用在動畫制作、步態分析、生物力學、人機工程等領域。


目前常用的運動捕捉技術,從原理上可分為機械式、聲學式、電磁式、主動光學式和被動光學式。不同原理的設備各有其優缺點,一般可從以下幾個方面進行評價:定位精度、實時性、使用方便程度、可捕捉運動范圍大小、抗干擾性、多目標捕捉能力,以及與相應領域專業分析軟件的連接程度。


而動作捕捉技術被人們廣泛認知,還得從動畫制作說起。這項技術是上世紀70年代起,美國迪斯尼公司為改進動畫制作效果而嘗試的新技術。將運動捕捉技術用于動畫制作,極大地提高了動畫制作的效率,降低了成本,而且使動畫制作過程更為直觀,效果更為生動。


福利网站导航近年來我們熟知的視效大片,如曾經創造驚人票房成績的《阿凡達》、《變形金剛》、《霍比特人》,都把動作捕捉技術作為核心競爭籌碼。我們耳熟能詳的那些經典角色,如《霍比特人》里兇悍的咕嚕,《泰迪熊》里充滿痞氣的毛熊公仔,甚至《阿凡達》里的納美部落公主……這些經典的虛擬形象,他們生動的表演總能打動觀眾,而他們被賦予生命的背后都源于一項重要的電影科技——動作捕捉。


如何用動作捕捉拍電影?

特型演員身穿遍布光點的黑色緊身服,腰上吊著鋼絲,在綠色布景前閃轉騰挪完成“三維空間”運動。這些虛擬角色可能是電影《環太平洋》里威風八面的機甲戰士,《金剛》里暴躁強壯的大猩猩,或動畫片《飛屋環游記》里憨態可掬的小胖男孩。有了動作捕捉技術,讓這些角色從天馬行空的想象成為現實。


這項于上世紀70年代就被用于電影動畫特效制作的技術,如今正被一股新的科技力量所改造。在這股力量中起關鍵作用的,是近年來飛速發展的傳感器技術。如今傳感器的尺寸被制作得越來越小、價格越來越低。在電影科技最新力量得到展現的動作捕捉攝影棚中,幾十個高速攝影機捕捉現實演員的動作后,即時將這些動作還原并渲染至相應的虛擬形象身上。


有了動作捕捉和CG技術,大銀幕已經迎來嶄新的“表演”時代。看看如今的大銀幕——《猩球崛起》的大猩猩,竟然沒有一只是真實的猩猩,在這些毛茸茸的生物背后,都是一位位活生生的動作捕捉演員;《鐵甲鋼拳》里在拳壇上自然流暢拳拳到肉的機器斗士們,也都是穿著藍色服裝,踩著高蹺的演員在表演;《丁丁歷險記》中那些角色,有著卡通的造型卻有無比自然的動作和表情,這同樣是拜真人演員的動作捕捉所賜。


福利网站导航我們不禁要問,有了動作捕捉,將來拍電影還需要演員嗎?


在動作捕捉領域,表現最為搶眼的莫過于安迪·瑟金斯。這位出色的特型演員,因為連續扮演了《指環王》系列中的咕嚕,及《猩球崛起》中的凱撒,而被觀眾譽為“奧斯卡欠他一個影帝提名”。此前一直是配音演員的瑟金斯,無疑是一位幕后英雄,但在《指環王2》中,用實力證明自己在動作捕捉領域無可替代的個人能力之后,安迪·瑟金斯迅速成為這一領域數一數二的經典演員。


在動作捕捉技術的發展歷程中,《指環王》中的咕嚕無疑是一個跨時代的重要角色。當時,出現咕嚕的鏡頭一般要制作三遍:第一遍是實拍,安迪·瑟金斯穿著白色衣服和演員一起表演;第二遍在電腦中,將安迪擦除以便放置咕嚕;第三遍是安迪單獨的個人表演,他穿著帶記錄點的動作捕捉衣表演,動畫師先制作出安迪運動的造型,然后再將數據轉化到咕嚕的模型身上。


而于今年8月在內地上映的《猩球崛起2黎明之戰》,則在動作捕捉技術上又取得了巨大的進步,安迪·瑟金斯再次奉獻出堪稱年度最佳的動作捕捉表演。


多年來動作捕捉技術一直有一個難題,那就是制作出一張真實的CGI人臉。直到這部描述人猿大戰的科幻電影中,“人臉捕捉”技術才取得較大突破。動作捕捉演員們穿著捕捉服,戴上面部捕捉專用頭盔,和真人演員一起進入到實際場景中,像正常拍戲一樣表演,同時動作捕捉團隊成員把他們的身體動作和面部表情錄制下來,并實時給到CG角色身上,現場有多臺液晶顯示器實時顯示動作捕捉數據映射到CG角色之后的結果,因此演員們可以實時看到自己的表演有什么問題。


福利网站导航當導演對動作捕捉數據滿意之后,攝影師需要拍攝一遍clean plate。等兩遍拍攝都完成后,動作捕捉數據給到CG角色,同時動作捕捉團隊為此大力改進了毛發和肌肉系統,還專門開發了眼睛系統(包括瞳孔變化、眼部肌肉變化),使得CG制作的猩猩非常逼真。與此同時跟蹤部門對實拍素材進行跟蹤,重建場景,然后合成部門根據這些素材將猩猩合成到實景中。


從上文這些例子我們可以看出,動作捕捉技術在電影中,一般多應用于那些普通演員無法完成的角色——比如一只猩猩、一個怪獸。但在科技日新月異的時代,任何技術都可能實現跨越式突破。不排除有這種可能,動作捕捉技術不僅能把人類演員的動作,瞬間移動到CG角色身上;也能捕捉到演員的表情、動作、神態,存儲為數據格式,并依據不同情境進行編程處理,在對應場景中給出對應反應。


假設這個數據庫夠大、夠全面的話,我們可以預言,在不久的將來,演員表演將不需要再進行什么演技培訓,只需要給出幾個相對應的數據,就會自然而然產生合適的角色和表演。那么,是否可以假設,有朝一日再也不需要真實的的演員表演,我們只需運用動作捕捉技術,把數據庫中相對應的表演調用出來,以制造出一個個經典的角色呢?


還有哪些可能性?

如果我們把眼界放寬一些就會發現,動作捕捉技術不僅在電影制作中舉足輕重,在人體工程學研究、模擬訓練、生物力學研究等領域,這項技術也同樣大有可為。可以預見,將來運動捕捉技術還會得到越來越廣泛的應用。


福利网站导航比如互動式游戲。利用運動捕捉技術捕捉游戲者的各種動作,用以驅動游戲環境中角色的動作,給游戲者以一種全新的參與感受,加強游戲的真實感和互動性。


比如體育訓練。運動捕捉技術可以捕捉運動員的動作,便于進行量化分析,結合人體生理學、物理學原理,研究改進的方法,使體育訓練擺脫純粹的依靠經驗的狀態,進入理論化、數字化的時代。


比如提供新的人機交互手段。表情和動作是人類情緒、愿望的重要表達形式,運動捕捉技術完成了將表情和動作數字化的工作,不僅可以實現"三維鼠標"和"手勢識別",還使操作者能以自然的動作和表情直接控制計算機,并為最終實現可以理解人類表情、動作的計算機系統和機器人提供了技術基礎。


比如機器人遙控。機器人將危險環境的信息傳送給控制者,控制者根據信息做出各種動作,運動捕捉系統將動作捕捉下來,實時傳送給機器人并控制其完成同樣的動作。與傳統的遙控方式相比,這種系統可以實現更為直觀、細致、復雜、靈活而快速的動作控制,大大提高機器人應付復雜情況的能力。


福利网站导航比如汽車設計。通過使用收集現場的人體動作,來使得以往不精確的數據變得更加精確,福特汽車很顯然是第一個使用動作捕捉軟件來輔助汽車設計的汽車制造商。這項技術能夠讓福特的工程師知道,人們在車內將會是怎么運動的,他們希望借此設計出更符合人機工程學的產品。


此外,動作捕捉技術還被應用在汽車創意廣告上,例如,當你經過一個汽車廣告時,汽車將會與你同速前行。當你轉過頭看司機時,他也會轉過來頭看你,而你看到的將是自己的面孔。


福利网站导航在可預見的將來,動作捕捉還將應用到更廣泛、更生活化的領域,比如遠程遙控探親,一個工人通過動作捕捉控制一家工廠生產——或許,如我們擔心的那樣,科技發展到數字化程度更高的那天,演員也會被程序設計好的角色替代。


如果那天真的來了,我們不知該感謝還是后悔自己發明了動作捕捉技術。

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