VR運動捕捉系統(tǒng)在MAYA動畫制作中的應(yīng)用研究

舒洋 舒清海

摘 要：隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)也得以發(fā)展，三維動畫作為一種視覺沖擊力強、效果逼真的動畫類型在計算機動畫領(lǐng)域中越來越受到重視。Autodesk旗下的著名三維軟件MAYA作為最為常用的三維動畫制作軟件，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，軟件界面簡潔，操作簡單，是三維動畫制作的首選工具。本文分析了使用MAYA軟件制作三維動畫的制作流程探討了VR運動捕捉技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：三維動畫;運動捕捉技術(shù);VR

1 VR運動捕捉技術(shù)簡述

三維運動捕捉技術(shù)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(shù)據(jù)。目前動作捕捉系統(tǒng)有慣性式和光學(xué)式兩大主流技術(shù)路線，而光學(xué)式又分為標定和非標定兩種。那么我們可以將動作捕捉系統(tǒng)分為以下三大主類：基于計算機視覺的動作捕捉系統(tǒng)（光學(xué)式非標定）、基于馬克點的光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)（光學(xué)式標定）和基于慣性傳感器的動作捕捉系統(tǒng)（慣性式）。其中光學(xué)式動作捕捉通過對目標上特定光點的監(jiān)視和跟蹤來完成運動捕捉的任務(wù)，由于其采樣速率高、表演者活動范圍大、無電纜和機械裝置的限制等優(yōu)點而最為常見。

2 MAYA動畫的制作

隨著圖形圖像的發(fā)展，動畫行業(yè)逐漸形成了規(guī)模。Maya動畫制作流程通常是：建模―材質(zhì)貼圖―創(chuàng)建骨骼―綁定―權(quán)重調(diào)節(jié)―動作設(shè)置―渲出動畫。MAYA動畫的制作主要是動畫制作人員在計算機虛擬世界中建立動畫角色、場景以及運動，然后為角色和場景添加材質(zhì)和燈光，同時再借助于虛擬攝像機來記錄運動的鏡頭，最后計算機自動進行運算，輸出動畫畫面。

專業(yè)三維動畫的制作流程分為三個大的層面，它們分別是制作前期、中期和后期。前期屬于動畫的劇本、原畫、分鏡頭部分，它與傳統(tǒng)的二維動畫沒有明顯的差異，中期主要是利用計算機完成虛擬世界的建立，動畫的制作，后期主要是添加以及整合相關(guān)元素，完善動畫效果。

3 VR運動捕捉技術(shù)分析

3.1 運動的捕捉

動作捕捉系統(tǒng)通常由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。硬件一般包含信號發(fā)射與接收傳感器、信號傳輸設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備等;軟件一般包含系統(tǒng)設(shè)置、空間定位定標、運動捕捉以及數(shù)據(jù)處理等功能模塊。空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應(yīng)點之間的相互關(guān)系是由攝像機成像的幾何模型決定的。

3.2 VR運動捕捉技術(shù)的優(yōu)點

早期三維動畫制作主要是依賴于動畫師的逐幀調(diào)節(jié)，這樣做不僅效率低下，更關(guān)鍵的是手動調(diào)節(jié)出來的動畫運動效果不真實。運動捕捉技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況，以運動捕捉技術(shù)為基礎(chǔ)創(chuàng)造出了許多生動的動畫角色，例如3D電影《阿凡達》中勇敢剛毅的混血生物阿凡達、《指環(huán)王》中怪模怪樣的咕嚕和《金剛》中威猛高大的金剛以及兇殘可怕的恐龍.這些角色栩栩如生的肢體動作和形象豐滿的面部表情正是通過捕捉真實世界的動作和表情來達到的。

（1）縮短制作的周期。運動捕捉技術(shù)的使用基本將傳統(tǒng)動畫調(diào)節(jié)的時間縮短至1/6。節(jié)省的大量時間和精力可以放在動畫的劇本、創(chuàng)意等藝術(shù)創(chuàng)作上，對于三維動畫制作團隊來講，采取運動捕捉無疑是明智之舉。

（2）積累大量的數(shù)據(jù)。運動捕捉數(shù)據(jù)被記錄下來以后，可以將這些數(shù)據(jù)運用到任何虛擬角色身上。如果記錄了大量的運動數(shù)據(jù)，那么就相當于建立一個大的運動數(shù)據(jù)庫一樣。動畫師可以將這些數(shù)據(jù)重新進行組合、編輯，從而創(chuàng)造出更多的運動數(shù)據(jù)。

4 運動捕捉技術(shù)具體應(yīng)用和發(fā)展

使用VR運動捕捉系統(tǒng)，能在較少資金較短時間內(nèi)快速制作出大量真實風(fēng)格的動畫。并在動作的真實性、節(jié)約資金、縮短制作周期等方面均優(yōu)于手調(diào)動畫。

北京電影學(xué)院、中國傳媒大學(xué)、深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院等眾多院校早就配備了運動捕捉系統(tǒng)，同時也已經(jīng)將運動捕捉的數(shù)據(jù)廣泛地運用在三維動畫制作、多媒體制作、游戲模擬、影視后期制作等多個方面的教學(xué)領(lǐng)域。與此同時，運動捕捉的技術(shù)也在不斷地發(fā)展，例如如何降低運動捕捉成本、如何使捕捉系統(tǒng)更加方便、如何使得運動捕捉走向視頻化等等。

運動捕捉系統(tǒng)從誕生之初就是運用在動畫的制作方面，因此三維運動捕捉技術(shù)目前主要的應(yīng)用就是影視動畫、游戲、多媒體等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和創(chuàng)作。國外應(yīng)用運動捕捉技術(shù)制作出了很多令人震撼的大片，我國也應(yīng)用該技術(shù)完成了具有中華武術(shù)精髓神韻的三維動畫片《秦時明月》。

5 結(jié)語

隨著三維制作技術(shù)的發(fā)展，對運動捕捉的需要也會越來越高。運動捕捉是一個較為復(fù)雜的機計算機視覺的技術(shù)，對于系統(tǒng)的準確性和實時性以及實用性還需要進一步的完善。在三維動畫的制作的過程中，動作的制作是非常耗時耗力耗資的工作。動捕捉系統(tǒng)最大的特性就是高效率，可以將傳統(tǒng)制作動畫的效率提高百倍。

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作者簡介：舒洋（1988—），女，湖南湘潭人，本科，講師，研究方向：三維動畫制作。