戲曲人物動作捕捉技術的研究與應用

摘 要：隨著科技的發展，動作捕捉技術越來越多的應用到動畫中來，隨著大量的運動數據庫的建立，運動數據質量參差不齊。在這里我們通過對戲曲藝術動作的捕捉，進行了大量的研究和數據的反復比對，并從中得到一些關于動作捕捉（包括手部捕捉）和戲曲人物動作表演的體會。

關鍵詞：虛擬性 紅外反光點 節奏

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0229-02

1 概述

（1）戲曲概念

戲曲，是我國傳統的戲劇形式，它包含文學、音樂、舞蹈、美術、雜技以及人物扮演等各種因素，是一種綜合藝術。它的特點是將眾多藝術形式，以一種標準聚合在一起，在共同具有的性質中體現其各自的個性。王國維在《戲曲考原》一文中指出：戲曲就是“以歌舞演故事”，從而揭示了中國戲曲以載歌載舞的形式表演故事的藝術特點，是最早而又比較科學的戲曲概念。

（2）戲曲與數字技術的結合

針對戲曲人物動作捕捉的問題，從戲曲表演的特點出發，選擇有代表性的劇目和角色作為研究對象，采用動作捕捉技術對戲曲程式動作進行三維空間的數據記錄提取，保存演員動作在三維空間中的運動數據，再利用MAYA軟件進行戲曲人物的建模和角色動畫制作，以實現真實全面地保存戲曲藝術的精華，為實現戲曲表演大師動作的復原、網絡展示及傳播提供技術基礎。

（3）動作捕捉簡介

Motion capture技術涉及尺寸測量、物理空間里物體的定位及方位測定等方面可以由計算機直接理解處理的數據。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向用戶通過可以在動畫制作中應用的數據。當數據被計算機識別后，動畫師即可以在計算機產生的鏡頭中調整、控制運動的物體。從應用角度來看，表演動畫系統主要有表情捕捉和身體運動捕捉兩類；從實時性來看，可分為實時捕捉系統和非實時捕捉系統兩種。

2 戲曲人物動作捕捉相關技術

2.1 動作捕捉技術

動作捕捉技術的雛形是1915年動畫大師Max FlEischer研制的一個將膠片內容打到透光臺上的放映機，動畫師照著畫面人物動作造型繪制角色動作，從而使角色栩栩如生。1994年，三維運動軌跡捕捉技術正式商業化，2011年，利用最新動作捕捉技術拍攝的，沒有一只真實動物參與表演的影片《猩球崛起》，達到了動作捕捉技術應用的新高峰。

動作捕捉技術從表演系統上分主要有身體運動捕捉和表情捕捉，從技術原理上分主要為機械式、聲學式、電磁式和光學式。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；成本；抗干擾性；多目標捕捉能力。從技術的角度來說，運動捕捉的實質就是要測量、跟蹤、記錄物體在三維空間中的運動軌跡。

我主要談的是光學運動捕捉，光學式運動捕捉的優點是表演者活動范圍大，無電纜、機械裝置的限制，表演者可以自由地表演，使用很方便。其采樣速率較高，可以滿足多數高速運動測量的需要。雖然它可以捕捉實時運動，但后處理（包括Marker 的識別、跟蹤、空間坐標的計算）的工作量較大，對于表演場地的光照、反射情況有一定的要求，裝置定標也較為煩瑣。特別是當運動復雜時，不同部位的Marker有可能發生混淆、遮擋，產生錯誤結果，這時需要人工干預后處理過程。所以我才準備淺談一些捕捉的經驗和捕捉過程中的難題和解決的經驗。

2.2 動捕技術和戲曲結合以后將會有那些特殊性

戲曲表演的特點程式性，綜合性，虛擬性。動作捕捉本身就是虛擬性的，因為空間場地限制，不可能把所有的景全都搬進捕捉場地，我們捕捉所設置的空間場地只是一個高3 m，長寬5 m的盒子，所以演員的運動表演空間并不大，所謂“三五步行遍天下，六七人百萬雄兵”、“頃刻間千秋事業，方丈地萬里江山”，很融合的統一。也就是說戲曲的表演更適合捕捉。

2.3 角色動畫技術

角色動畫是計算機圖形學和藝術相結合的產物。目前實現角色動畫技術主要有三種實現手段。

3 戲曲人物動作數據捕捉及模型的建立

通過先期準備，獲取戲曲人物的相關文字，圖片，視頻資料，進行角色梳理編排，利用動作捕捉設備就可以進行戲曲程式動作的錄制，以獲取戲曲舞蹈動作的運動數據，同時利用MAYA初步建立戲曲人物的模型。在擁有運動數據和戲曲人模型后既可以進行數字化后期制作實現動畫展示。

3.1 戲曲動作的捕捉

要獲得便于處理的戲曲動作數據，通常要求表演者穿上我們捕捉時特制的緊身衣，并在身體關鍵部位，如關節、髖部、肘、手腕等位置上貼上一38個特制的紅外反光點官方稱（MARKER）。

反光材料在外部光源的照射下可以從不同的角度反射出RGB值相同的光，利用多臺相機進行動作拍攝，在每一時刻，可以得到所有點的運動軌跡，并通過專業捕捉軟件記錄下來。這樣我們的運動數據就初步形成，但由于我們所用的是紅外反光點，在演員運動過程中會出現點的遮擋，我們所得數據會存在一定的錯誤，最初的數據不能直接拿過來用，必須進行人為的數據修復才能用。

3.2 捕捉場地的設置

光學運動捕捉，主要是靠相機來捕捉演員身上的反光點，這就要求我們在場地設置上要求很高，相機能拍得位置不能出現演員身上之外的別的反光點，我們這里稱之為噪點，噪點對我們捕捉數據的好壞影響很大。

捕捉開始的第一步是掃場地，我們所說掃場地并不是用掃把去真的掃場地，而是用捕捉專用的工具進行靜態校準和動態校準。這兩項先期準備必須做好，最后出來的數據錯誤才會少。不管是不戲曲人物還是別的動作都必須要做好校準工作。

3.3 戲曲人MARKER點的設置

上邊我門提到的反光點是可以自己進行設置命名的，這也是光學運動數據捕捉中最關鍵的一步，最初我剛接觸捕捉的時候，是按照公司給我的一個模板來為演員衣服上貼反光點并命名。用最原始的36個MARKER我進行了不少捕捉，剛一開始看到可以輕輕松松的就把運動數據采集并附到模型上動起來很高興，沒有想太多，直到我院的《三毛從軍記》演出，我用數據捕捉做了一部分動畫，發現動畫里的每個人物動起來都有點僵硬，看起來不舒服，于是開始了我的漫長摸索過程，我不停的試驗，最后終于找到現在的這個38點的命名，人物運動起來就比較自然了。

3.4 戲曲人物捕捉過程中的表演幅度和節奏

普通的人物動作捕捉，比較簡單不用考慮太多，但是戲曲人物動作捕捉通過這些年我的經驗積累必須注意以下幾點。

3.4.1 表演節奏

戲曲表演本身注重手、眼、身、法、步。手部由于光學捕捉的限制手部我們基本捕捉不了他的細微手指動作，只能記錄手的方向和位置，但是手的動作怎么辦？下面我會單獨提出來詳細描述。眼睛的表演是我們目前所有的捕捉設備都不能完成的必須是我們自己到MAYA里去手調了。身、法、步的表演我們在捕捉過程中必須要注意，如果我們只是讓戲曲演員把他們的程式動作表演完，那樣所得數據沒有問題，但當我們附到模型后會感覺和真人表演有差距，我們會感覺到所有的動作幅度和節奏都會變慢，這就要求我們必須告訴演員在表演的時候必須適度的夸張，動作幅度必須要大一些，節奏要快一些。當然也不是一概而論，舉例說：《拾玉鐲》中的孫玉嬌的一段花旦的程式動作表演，在大的一些動作中摻雜著很做瑣碎的手腕，頭部，肩部的小細節，這些小的細節如果按照原來的表演，附到模型后基本上就看不到了，而這些小的細節是戲曲表演的精髓，是恰恰不能丟掉的。所以就要求演員在表演的時候必須適時的把表演幅度放大一些。我們的傳統動作劇目《三岔口》，整出戲演員沒有一句話，大動作的武術表演，小的細微的動作很少，我們捕捉他們的時候，就不再要求他們一味的放大幅度，因為人任堂惠他們的表演都是大的肢體動作，我們只需告訴演員表演的時候適時的注意表演節奏，把動作稍微加快一些就好。

3.4.2 表演幅度

捕捉過程中我們演員所穿的都是緊身衣，而且越緊越好，身上的反光點才不易晃動，我們所采集的數據才不會抖動。但是捕捉時候我們要注意到不管是戲曲人還是動畫角色可能都不是和我們真人一比一的比例。尤其戲曲人物都會穿上莽或靠，穿上這些戲曲表演服裝后人物整個會放大一倍，和數據采集時形成非常大的落差，這時候如果演員按日常表演，采集的數據附到模型上，動起來時會出現很多手在衣服里沒有脖子等現象，這就要求我們演員表演時必須時刻想象到身上穿著很肥的服裝，必須把服裝的空間預留出來，只能把伸展的幅度加大放開。

4 結語

隨著時代發展，隨著電影、電視等媒體的出現，戲曲已被擠到了文化的邊緣。在許多人看來，戲曲的受眾正越來越老齡化，戲曲不可避免地要走向衰亡，被時代淘汰。雖然戲曲在藝術格局中的邊緣化并不代表藝術價值的衰減。相反，戲曲所具有的古典藝術、民族藝術的雙重身份，在文化全球化與文化多元化的背景下更加顯現出其固有價值。這就要求我們必須想盡一切辦法去保護它，戲曲可以被“動畫”，但不能膚淺化。我們在捕捉戲曲表演程式動作時不能脫離戲曲的表演特征，須以嚴肅的態度進行戲曲動作捕捉。我們之所以去捕捉戲曲的動作，是想更好的用三維的動畫形式來保護和弘揚我們的戲曲藝術。

動畫可能會削弱戲曲的視覺元素，但無論如何，動畫可以豐富戲曲的傳播渠道。戲曲和動畫的結合是一個很好的創意，戲曲本身的形態和動畫有著天然的聯系，二者都是動態藝術。戲曲的的程式化、虛擬性使用了夸張、象征手法，這也是動畫的美學特征。”從歷史上看，包括戲曲在內的中國文化從來都不排斥其他文化，也不會排斥動畫在內的新媒體。所以我們必須好好利用現代的新媒體技術把戲曲藝術加以發揚廣大。

參考文獻

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