运动捕捉技术在影视动画制作中运用

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摘要：运动捕捉技术在实践中的很多领域都被广泛运用，对现代经济的发展具有重要影响。近年来，更是被用在影视动画制作中，显著提高了影视动画的质量。运动捕捉技术可以分为机械式运动捕捉技术、电磁式运动捕捉系统以及声学式运动捕捉配置等几种形态，在运用过程中主要从标记点追踪记录入手，以此为基础进行三维坐标重建，达到动画制作的效果。根据运动捕捉技术的运用原理，可以让影视动画在质和效上都得到极大提高，因此，我们有必要深入研究，促进该技术的有效运用。

关键词：运动捕捉技术；影视动画制作；运用

自科幻影片《阿凡达》运用运动捕捉技术进行动画制作取得良好成效以后，运动捕捉技术逐渐被引入影视动画制作领域。《阿凡达》以后相继出现多部运用运动捕捉技术进行影视动画制作的电影，随着运动捕捉技术在动画制作方面的深入运用，让很多电影公司选择运用该技术对电影进行完善和创新，极大地推动着影视动画制作发展和前进。运动捕捉技术本身的稳定性和效率性，可以大大缩减影视动画制作的误差和时间，更为重要的是，能够在很大程度上降低影视动画制作的成本，提高影视动画制作的视觉效果质量。而无论是运动捕捉技术中的哪一种形式，都对影视动画制作具有极大的运用意义。本文从运动捕捉技术的简单概述展开论述，着重论述运动捕捉技术如何在影视动画制作中进行有效运用。

一、运动捕捉技术及其类型

运动捕捉技术，是通过一定的技术和方法，将表演者的动作、姿态、神情等各元素通过先进仪器追踪记录下以后，运用计算机技术将这些元素转化为相应的数据，使其成为抽象的数字化运动。通过分析比对，再利用动画制作软件，由该软件将模型设计成为和表演者一致的表演形式，让观众能够从视觉上真实地感受到电影主体的“表演”，达到影视动画制作的效果。当前，运动捕捉技术主要有以下几类。机械式运动捕捉技术。该技术的关键在于利用捕捉式机械装置，将表演者的运动轨迹捕捉下来以后，结合计算机处理技术，让已经生成的模型能够在数据处理之后进行有效的“表演”。机械式捕捉技术本身对影视动画制作具有很强的推动作用，在运用之后也取得极好的效果，但是运用该技术，表演者需要佩戴相对厚重的捕捉机械，如果需要进行大幅度运动，会因为佩戴机械的原因大大受限，在一定程度上影响到影视动画主体的“表演”，这一缺陷极大地限制了机械式捕捉技术的运用[1]。电磁式运动捕捉系统。这种捕捉系统有两个核心部分是不可或缺的，即接收单元和数据处理单元。接收单元在运用时被放置到表演者的关键部位，利用“连接式”的方式将表演者的动作捕捉以后，通过传感器让运动数据及时传达到数据处理单元，数据处理单元按照具体化的数据，带动模型在神态、动作、姿势等方面进行表达，产生极好的影视动画效果。相对机械式捕捉技术而言，电磁式捕捉技术让表演者有了更轻便的装置，不会造成运动负担，能够极好地配合影视动画内容完成表演。声学式运动捕捉配置。声学式运动捕捉配置主要是由发声器、声波接收器、数据处理单元三个部分组成，这种技术的原理在于通过声波接收来判断表演者的运动轨迹，通过装置在表演者身上的发声器来对运动声波进行有效的传输，在声波接收器接收到运动声波后，用数据处理单元对运动数据进行有效处理，达到捕捉表演动作，进行动画制作的效果。该方法极其便利，但是因为声波的传输会受到温度的影响，因此在捕捉动作的过程中，需要进行温度高低的处理，达到捕捉的准确性[2]。光学式运动捕捉。光学式运动捕捉技术相对而言，具有更大的优势，该技术主要由摄像机、位置标记点、数据处理单元组成。通过光学传播原理，可以利用摄像机对表演者的运动轨迹进行有效的记录，通过位置标记点来精确定位表演者的动作、神态等方面的元素。这种技术具有极高的数据采集率，能够从不同的角度来提高捕捉结果的精确性，确保影视动画制作的质量[3]。同时，相对机械式捕捉技术而言，光学式运动捕捉技术的配备装置及其轻便，能够让表演者灵活进行动作表演。但该技术成本相对较高，对表演的环境也有很高的要求，如果光线环境选择不好，会极大地影响影视动画最终的效果。

二、运动捕捉技术在影视动画制作中的运用

运动捕捉技术对影视动画制作具有极大的推动作用，可以有效促进影视动画制作的发展，确保影视动画画面的精确性和真实性，该技术的运用主要从标记点追踪记录、三维坐标重建、动画制作三个部分进行，“递进式”帮助影视动画制作者完成动画制作。在捕捉技术运用实践中，为了确保动画制作的精确性和提高制作质量，通常采用的是光学式运动捕捉技术，通过光学传播原理，完成表演捕捉。光学式运动捕捉技术将人体的动作看作十三至十九个运动关节点，运用特殊的材料贴在表演者运动的关键位置，我们称之为“标记点”，然后利用标记点对表演者的运动进行跟踪记录，再根据运动者的运动轨迹进行三维坐标重建，最后进行动画制作，促进影视动画制作的有效推进[4]。

（一）标记点追踪记录

标记点追踪记录主要是通过摄像机对表演者的表演进行有效的拍摄和记录，再利用视频卡对摄像机捕捉到的运动轨迹进行处理，从而得到序列帧。然后利用图像分析的方法通过空间处理，建立出标记点的二维坐标，这便是标记点追踪记录的整个过程。而进行标记点追踪和记录的目的是能够让系统精确识别出标记点所代表的具体关节点，以此建立坐标，将各个关节点连接起来，产生制作效果。总体而言，标记点追踪记录主要遵循以下几个步骤：第一，先对两个摄像机捕捉的两个图片进行分析比对，找出具体的位置，将两幅图片上的点一一对应，标出序号；第二，对于已经产生序号的标记点，利用处理数据单元进行多次比对，在每一帧不同的表演中找到开始和结束的位置，确保每个标记点都能被找到，如果多次仍然未被找到，说明该点已经被遮挡[5]。此时将已经找到的标记点数据进行保存，而未找到的通过数据处理技术进行处理，再次比对，继续表演跟踪。

（二）三维坐标重建

三维坐标重建指的是将标记点追踪过程中已经建立的二维坐标转换为三维坐标，通过（x，y，z）的设置，精确每个对应的点，利用三维坐标确定模型的式样，将采集到的表演者动作和神情等元素有效还原到模型中，驱动创建模型，使其能够和追踪到的数据有效贴合，达到动画制作的效果。三维坐标的重建需要精确视点的信息，确保二维坐标在转换为三维坐标的过程得到顺利的处理，这便使得摄像机的外部和内部参数的精确性变得极其重要。为了确保数据的精确性，可以采用多台摄像机对表演者进行动作捕捉，让摄像机之间可以找到对应的平面，通过相互采集，让还原到的三维坐标能够投影到另一台摄像机上，如果投影成功，则表明还原是正确的。利用多台摄像机，可以让捕捉的点和三维坐标重建得到精确的呈现。

（三）动画制作过程

基于动作捕捉技术下的动画制作相对会更精确。根据影视动画内容主题的要求，设计出影视动画主体的概要模型，再利用特殊的技术对真人表演者的动作进行有效的追踪，得到具体的数据后，根据动作接收系统、数据处理系统之间的有效配合，对采集到的动作数据进行抽象化处理，让表演者的动作和模型能够紧密地贴合起来，做到合成没有缺陷。因为捕捉到的动作数据并不是连续的，而是呈现出间断式轨迹，这使得动画制作存在一定的难度，再加上演员的表演难以精确达到摄影师的要求，使得动画制作人在后期需要进行详细的比对，有效贴合表演者的动作轨迹和模型设计。而三维坐标的建立，可以有效解决这个问题，通过点与点的对应，精确将运动数据和模型紧密联系起来，降低影视动画制作的难度，同时提高制作效果。

三、结束语

影视动画制作并非易事，需要大量的人力和物力，对资金投入也比较大。而动作捕捉技术的有效运用，可以在一定程度上降低动画制作成本，通过动作捕捉，能促进动画制作动作、神情、姿态等各方面贴合的精确性，让画面呈现在视觉上达到真实的效果。但是现有的动作捕捉技术仍然需要提高，光学式动作捕捉技术虽然相对其他捕捉技术具有更大的优势，但是相对而言，投入的成本极高，对表演者的要求也更高，该技术还需要不断发展。为了促进影视动画制作在质量和效率上有所突破，我们应当加强研究，深入运用，达到以最低的成本制作出最精良的影视动画，促进影视动画的高速发展！

参考文献：

[1]牛敬德.运动捕捉技术在影视动画制作中的应用分析[J].创新创业理论研究与实践,2020(05):141-142.

[2]王海辉.探析我国影视动画场景设计中运动捕捉技术的应用[J].西部广播电视,2016(17):219.

[3]李淑华.基于表演运动捕捉技术在影视表演动画中的应用研究[J].电视技术,2018,42(10):43-45,49.

[4]王新,朱信忠,赵建民,等．基于实时动作捕捉技术在影视动画中的研究[J].微型电脑应用,2014,30(03):16-17．

[5]黄涵渝,涂凌琳.光学式动作捕捉技术在影视动画中的发展[J].决策探索.下半月,2016(08):82.

作者:杜婵 单位:南京传媒学院