動作捕捉技術在實驗教學中的應用

【摘要】??? 動作捕捉技術是一種較為常見動畫影視技術，經常被作為重要的三維動畫制作技術。當前，在我國的動畫捕捉技術教學還處于初步探索階段，大部分高校很少開展動畫捕捉的實驗課程。本文試著從三維動作捕捉系統的環境下進行分析，提出動作捕捉在實驗教學中的相關應用，從而將動作捕捉動畫的全過程呈現出來，提高學生的職業能力。

【關鍵詞】??? 動作捕捉??? 實驗教學??? 應用

引言：傳統的三維動畫主要借助MAYA等三維軟件等制作動畫效果，其動畫角色的動作也通過動畫師在后期使用K幀調整。這種方式需要大量的人力、財力和物力，效率不高。在當下需要更多高質量的商業動畫創作出來，動畫捕捉技術被大量使用在一些好萊塢電影特效以及動畫影視作品當中，已逐漸成為一種重要的動畫技術。

一、動作捕捉技術的內涵

動作捕捉技術最明顯的優勢在于其可以顯著提高動畫制作的效果。傳統的動畫角色創造大部分依賴于動畫師的經驗，并需要經過長期的實踐和訓練。應用動作捕捉技術雖然可以在一定程度上降低動作創作的難度，減少對動畫創作室的經驗依賴。但是最為關鍵的是動作捕捉技術可以記錄具體的實際動作，捕捉到每一幀，并精準地記錄。在經過動作的捕捉之后，角色有了自己的動作和表情等，這些是豐富的動作動畫師使用傳統的動畫剪輯達不到的效果。因此，近些年來，動畫捕捉技術被大量應用在好萊塢電影當中，比如我們熟悉的《金剛》以及《指環王》等都在其中使用了大量的動畫捕捉技術。為了使得動畫捕捉的教學技術可以更好地與市場相融合，培養高素質地動畫捕捉技術人才，應當在三維動畫領域當中開設動作捕捉實驗課程，讓廣大學生參與動畫的一項制作。同時，在教師的指導之下，綜合運用自身學習的知識，提高自身的職業素質與能力。但是當前許多高校并未開展此項課程，其一是因為動作捕捉的設備價錢較高，當前較好地動作捕捉設備主要是我國的天遠和美國的魔神、Optitrack等，這些設備的造價較高，不是一般的高校可以承擔的。其二是因為缺少相關實驗內容的教材，當前動作捕捉的核心技術還受制于國外，外國的相關設計人員還并未經過系統地訓練，因此，在實際的實驗教學過程中需要自己去構建一些動作捕捉實驗教學體系。這無疑增加了動作捕捉技術在實驗教學當中的難度。

二、動作捕捉技術在實驗中的應用

1、搭建運動捕捉系統實驗環境。我院動作捕捉技術實驗環境設定在美國Optitrack三維動作捕捉系統之上。在實驗教學過程中，選取12個Prime 41動作捕捉鏡頭環繞在需要捕捉的區域當中，但是只能捕捉單人的動作。通過在捕捉區域當中捕捉演員的各種動作，將需要捕捉的數據上傳到相關的工作站當中，在實驗過程中主要使用美國CMOS公司的傳感器，在2048×2048像素的模式下進行工作，每一幀的頻率可以達到每秒180幀。而Motive實時操作和分析軟件可以給廣大用戶提供最為簡單的操作環境，廣大用戶可以完成動作的捕捉以及識別和匹配等，并支持32位和64位操作系統，甚至可以完成單人操作。但是在這個系統當中需要使用專用的云臺、專用的鏡頭和動作捕捉專門使用的緊身服裝等。

2、具體實驗步驟分析。在整個實驗過程當中，采用紅外鏡頭的方式來采集演員的動作，在Motive中輸出采集的各種數據，并將數據導入到MAYA當中進行修幀和補幀，最后敲定關鍵幀，并將選定的關鍵幀轉化為一種數據，并在三維軟件當中綁定角色，給動畫角色賦予動作捕捉的內涵與概念。通過這種實驗操作的方式，學生可以清晰地看到動作捕捉的制作過程，從而不斷提高學習興趣，為以后更好地完成動作制作打下堅實的基礎。具體來說主要分為以下幾個步驟。首先，讓學生明白動作捕捉的環境，熟悉各個設備的使用功能，并學會使用動作捕捉設備的相關啟動、掃場和水平定位等準備性的工作。其次，讓學生知道如何給演員穿動作捕捉的專用服裝并粘貼標記的地點，在演員測試動作的過程中學會檢測標記的地點。再者學生學習演員動作的捕捉，以及后期的噪音處理等等。因為在專用服裝上標記的不同地點，可能會發生混淆和丟失等等，引起后期采集數據出現些許地誤差。因此，必須對噪聲數據進行適當地處理和修補，并根據動畫曲線將一些錯誤的數據進行修正，從而在噪音處理環節當中保證動作的流暢。最后是標記映射部位，學習如何驅動角色的動作變化。

三、結語

綜上所述，雖然當前動作捕捉技術在動畫創作中有較為突出的優勢，但是受到經濟和人才的影響，動作捕捉技術在實驗教學中的應用還不夠成熟，相信隨著動作捕捉技術在實驗教學中的實踐與訓練，動作捕捉技術將會被更多人所熟知和應用。

參? 考? 文? 獻

[1]焦垚楠，劉戈三.動作捕捉角色與真人演員實時交互預演方案設計與實現[J].現代電影技術，2019（07）：13-18.

[2]陶宇琪，張屹南.基于動作捕捉的舞蹈教學交互應用[J].裝飾，2019（06）：42-43.

[3]韓麗，張美超.融合動作捕捉技術的體育微課教學設計與實驗研究[J].遼寧師范大學學報（自然科學版），2017，40（02）：199-206.

蔡靖（1983.7-）女，漢族，遼寧沈陽人，碩士學位，遼寧軌道交通職業學院，工程師。