“動作捕捉技術(shù)”——當(dāng)前費(fèi)用最為昂貴的動畫制作技術(shù)，它擅長利用計算機(jī)與專業(yè)動作捕捉攝像機(jī)將真實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)實的體驗。《阿凡達(dá)》、《加勒比海盜》等大量高成本電影均在這個技術(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“動作捕捉”
最早用于動畫制作的“動作捕捉技術(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作以改進(jìn)動畫片的畫面效果，卻因為沒有高效的圖像處理工具，也就是計算機(jī)而擱淺。
動作捕捉技術(shù)真正開始飛速發(fā)展，源于計算機(jī)的廣泛應(yīng)用。紐約計算機(jī)圖形技術(shù)實驗室的Rebecca Allen設(shè)計了一種光學(xué)裝置，將演員的表演姿勢投射在計算機(jī)屏幕上，作為動畫制作的參考。之后，迪斯尼也正式這一技術(shù)用于動畫制作，由《獅子王》開始，憨實的辛巴、賣萌的辛巴、威風(fēng)的辛巴……這都是由動作捕捉技術(shù)中精準(zhǔn)的表情捕捉實現(xiàn)，自此，“動作捕捉技術(shù)”正式走向了實用化。
動作捕捉技術(shù)簡化圖
其實，動作捕捉技術(shù)簡單來說就是借助計算機(jī)技術(shù)，采用測量、跟蹤、計算等方法捕捉運(yùn)動物體的真實運(yùn)動數(shù)據(jù)，在計算機(jī)上生成三維動作文件，然后利用三維動作文件控制計算機(jī)三維角色，生成三維人體畫面。這種方式設(shè)計的3D畫面不是由模擬的人體運(yùn)動制作，而是由捕捉的真人人體動作與三維角色合成，這是一場將實物數(shù)據(jù)虛擬化再利用虛擬化數(shù)據(jù)還原實物的過程。
1988年，SGI公司開發(fā)了可捕捉人頭部運(yùn)動和表情的系統(tǒng)。隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展和動畫制作要求的提高，目前在發(fā)達(dá)國家，動作捕捉已經(jīng)進(jìn)入了實用化階段，有多家廠商相繼推出了多種商品化的運(yùn)動捕捉設(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。
“動作捕捉”與電影
目前，“動作捕捉”技術(shù)運(yùn)用最廣的便是影視動畫制作，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)》令這個貴得令人窒息的技術(shù)廣為人知。
《阿凡達(dá)》“動作捕捉”的臺前幕后
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，這樣真實的描繪均是通過演員臉部的小貼片捕捉肌肉動作實現(xiàn)，看演員們臉上那些小黑點可不是痘痘哦，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》的時候都會驚嘆，這得要多鬼斧神工的化妝術(shù)才能將這么多演員一個個變成這么嚇人的樣子啊，替化妝師感到壓力山大……其實它的奧妙不是化妝師，而是“動作捕捉技術(shù)”。
看上下圖的對比你是不是有幻滅的感覺？其實你所觀看到的所有驚悚刺激畫面都是通過動作演員身上那大大小小的膏藥（動作捕捉小球）實現(xiàn)的：演員表演動作，計算機(jī)捕捉動作，并令電腦里預(yù)先準(zhǔn)備好的三維建模重現(xiàn)這些動作，這就是《加勒比海盜》的秘密——這個秘密科室很貴的哦，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》、《丁丁歷險記》……基本上現(xiàn)在只要是部電影，只要里面有真實人物難以表現(xiàn)的場景都離不開“動作捕捉”了，不信可以百度一下。
“動作捕捉”與游戲
當(dāng) “動作捕捉”技術(shù)走進(jìn)游戲制作時會有什么樣的表現(xiàn)呢？
3D游戲新作《仙俠世界》聘請了亞錦賽武術(shù)冠軍王健演繹游戲內(nèi)所有角色動作，使用動作捕捉技術(shù)，全程捕捉其真人演繹的動作，將這些真人動作軌跡數(shù)據(jù)運(yùn)用到游戲畫面制作中，最終亦實現(xiàn)了十分出色的畫面效果。
《仙俠世界》“動作捕捉”冠軍演員王健
“動作捕捉”技術(shù)根據(jù)實現(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)動作捕捉”技術(shù)，斯皮爾伯格導(dǎo)演的《丁丁歷險記》、以及紅透半邊天的《功夫熊貓》均使用的此項技術(shù)，其原理是通過特殊動作捕捉攝像機(jī)將專業(yè)演員與計算機(jī)相連，演員身體各個部位都附有反光小球，將游戲中所有角色可能發(fā)生的動作進(jìn)行真人表演，攝像機(jī)捕捉反光球的數(shù)據(jù)后實時存儲到控制電腦里，再由電腦前的專業(yè)動畫師處理數(shù)據(jù)，建立三維模型。
《仙俠世界》“動作捕捉”現(xiàn)場演員特寫
《仙俠世界》“動作捕捉”實時畫面制作
由于計算機(jī)精確捕捉了真實人物的動作，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、細(xì)膩，有代入感。
《仙俠世界》動作捕捉效果展示
由于動作演員均是男性，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)一個動作多達(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)動的自然性，并且需要耗費(fèi)動畫師大量的時間和精力。與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，動作捕捉技術(shù)雖然費(fèi)用昂貴，卻有著實時性、直接捕捉真人動作，生成模型，能節(jié)約前期建幀、模擬的過程，大大地提高動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。
《仙俠世界》角色動作與真人對比
動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，動作捕捉技術(shù)完成了將動作數(shù)字虛擬化的工作，并將其應(yīng)用于游戲制作，賦予每一個虛擬游戲角色真實的“生命”，令玩家在游戲的同時能夠親身感受到來自虛擬游戲人物的真實互動，實現(xiàn)人類與虛擬世界的親密交互。
《仙俠世界》動作捕捉現(xiàn)場真人打斗場面
《仙俠世界》使用“動作捕捉”后游戲畫面
如圖中所示，“動作捕捉”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》中角色互動交流畫面也都是由兩名男性動作演員表現(xiàn)，能想象出來兩個男人互相做這樣的動作，卻毫無違和感嗎？
這就是“動作捕捉”技術(shù)給游戲帶來的魅力變化。
“動作捕捉”與學(xué)術(shù)研究
除影視動畫制作外，動作捕捉技術(shù)也成功地運(yùn)用于虛擬現(xiàn)實、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“動作捕捉技術(shù)”捕捉運(yùn)動員的動作，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)驗的狀態(tài)，進(jìn)入理論化、數(shù)字化的時代。還可以把成績差的運(yùn)動員的動作捕捉下來，將其與優(yōu)秀運(yùn)動員的動作進(jìn)行對比分析，從而幫助其訓(xùn)練提高成績。
“動作捕捉”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“動作捕捉技術(shù)”，捕捉需要在危險環(huán)境下進(jìn)行的動作，并將動作數(shù)據(jù)實時傳送給機(jī)器人控制其完成同樣的動作，與傳統(tǒng)的遙控方式相比，應(yīng)用“動作捕捉”技術(shù)遙控可以實現(xiàn)更為直觀、細(xì)致、復(fù)雜、靈活而快速的動作控制，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……“動作捕捉”技術(shù)已經(jīng)一點一點滲透進(jìn)我們生活的每個角落，當(dāng)它完全占領(lǐng)這個世界時，我們的人生會變成什么樣子？
也許，一個嶄新的時代即將來臨。
