動作捕捉在攝影教學中的嘗試

蘇茂才

主題詞：短片；攝影；動作捕捉；運動規律

當前許多學校都開設有動漫設計、網絡游戲制作等專業，學校的設施基本上能滿足原畫創作、軟件使用等藝術和技術的教學要求，但對于藝術與技術銜接的部分就有些力不從心了，動畫的精髓在于動，使每幀畫面賦予動的形態、動作自然順暢是動漫制作的主要工作之一，運動規律的教學在動漫類專業的教學尤為重要，當前學校的運動規律教學屬于美術范疇，通常依靠速寫、素描等美術手段來完成，對于原畫專業美術功底好的學生可以勉強為之，對于動畫制作、游戲制作專業的學生來說速寫、素描功底很難達到要求，一套運動規律的作業通常要幾天時間才能完成，可還存在走形式等問題，嚴重影響學生的學習興趣。雖然條件好的學校也添置了一兩套動作捕捉儀這類設備來完成運動規律的教學與實踐，可由于設備昂貴，供高年級學生實習、實訓和教師項目使用，也很難滿足全面的教學需求，對于條件差的學校“動作捕捉儀”就別奢望了。即使是專業的動漫公司也會采用租賃的方式來滿足項目需求，但沒有專門購置動作捕捉儀。現代的動漫制產業分工明確，制作類的崗位主要是使用動漫軟件來完成動漫中后期工作，人物動物步態、表情、語態、動作路徑等是不可或缺的技能，也是動畫、網游類的內容制作水平的評價標準。對強項是軟件使用的制作類專業的學生而言，雖然素材庫里有許多運動姿態的參數可以使用和參考，可動態參數是如何獲得的? 動畫效果如何更自然貼切些？運動規律的學習與應用產生嚴重的分歧，如何解決這個問題呢？在今年對動漫專業的攝影課教學中做了一些嘗試，先后用過相機高速連拍、高清短片拍攝、數碼錄像、手機錄像等方法進行課堂教學，以下將經驗給大家分享。 一般的捕捉需要完整的動作過程，在這過程中捕捉的畫面越多，畫面動作的連貫性越好，同時帶來更大的數據處理量，這就要找出動作的特征點和關鍵幀，對于一個有規律的循環動作，如鳥的飛翔最少有 4 個特征點，而人的走路則至少需要 8 個特征點才能完整的表達，以下以校園中最容易獲得的運動來說明。

方法一：相機高速連拍。高速連拍由于可以選擇相機全像素，畫面清晰，但受相機的硬件限制一般連拍速度都不高，通常在每秒 5～10 張之間，對于完成周期長的動作比較有利，如利用 SONY TX10 數碼相機每秒 10 張的連拍速度，一個人的走路步態就可以完整記錄下來 (如圖 1)。但在循環周期短的動作就比較難了，例如 1 個百米速度為 15 秒的跑步動作，每步跨度為 1.3 米，跑完全程約需 77 步，每步只有0.195 秒，用每秒 10 張連拍速度的相機拍攝一個循環（即兩步）只有 0.39 秒，也就能拍到約 4 個張畫面，不能組成一個有代表性循環步態(如圖 2)。

(圖 1 正步走 1 個循環的步態 )

(如圖 2 高速連拍跑步動作，8個畫面記錄4步姿態)

方法二：短片拍攝。目前數碼相機都設有的短片模式，其特點是拍攝速度快（每秒 25 幅靜態圖像）畫面像素小（標清 640x480 像素，高清為 1920x1080 像素），數碼攝像機通常為每秒 50 幀畫面，部分數碼相機的短片格式也按攝像機的規格設置（如 SONY TX10 每秒 50 幀）。以每秒 25 幀的短片為例，上述慢跑的 1 個步態周期 0.4 秒就可以拍到 10 幅圖像，不難組成一個完整的循環（如圖 7）。拍攝的動態短片可用軟件逐幀轉換為圖片，不同的軟件轉換效果不同（如圖 3），在轉換時要特別注意選擇。轉換后的圖 片可以選一些特征圖像（如圖 4）用 Photoshop 濾鏡轉換為畫筆并除去背景雜物（如圖 5），也可以制成 gif 動畫播放。

圖 3 使用不同的轉換軟件，短片轉換為圖片的效果不同

圖 4 短片選取特征圖像

圖 5 濾鏡處理成筆畫的效果

方法三：多視角短片拍攝。如想多個角度拍到運動狀態，不妨多設幾個機位，以下按課堂教學中常用的三人組合為例來說明雙角度拍攝的要點。在這 3 個成員中 1 人充當模特，2 人負責拍攝，相機最好是 同一型號為一組，機位高度均相同為腰平視，兩相機成 90 度，視場交匯處為有效工作區域，視場太大畫 面人物太小，不便后期制作（如圖 6），如要畫面人物大些，視場就小人物容易跑出畫面，最好采用追隨拍攝（如圖 7）。相機與模特相距的距離不能太近，太近容易造成前后畫面人物變化太大，影像循環步態的制作，在焦距許可的范圍內盡可能遠些，在 10—20 米為宜。正面拍攝應注意跟蹤對焦避免主體跑焦， 側面拍攝最好采用追隨拍攝，避免主體超出畫面。后期處理可把正、側面視頻短片用軟件逐幀轉換為圖 片后，選擇一個特征動作組成循環步態（如圖 8），也可以用 Photoshop 濾鏡處理后制作 gif 動畫。也可以制作步態軌跡圖（既運動規律圖解）（如圖 9），還可以繪制火柴人跑步姿態（如圖 9）。當然，模特穿緊身衣并在關節和特征點上貼光學標識，效果會好很多，如果條件許可，可以用反光率相似，顏色不同的衣料特制緊身服，軀干和四肢各的顏色不同，這樣在前期拍攝和后期制作都容易多了。

圖 6 雙視角機位布置圖

圖 7 追隨拍攝示意圖

圖 9 跑步步態軌跡圖

圖 10 繪制火柴人步態

方法四：手機拍攝。對于大多數學生而言，為學運動規律而購置攝像設備是不現實的，而很多學校的條件也不具備，好在手機的普及，學生基本都有，并且手機都有拍照、錄像功能，以上的拍攝活動也可以用手機來替代。不過大部分的手機拍攝功能僅是輔助功能，攝像效果并不佳，這時可以用人偶模型模仿人的動作來拍攝，彌補圖像不清的缺陷，也可以鍛煉學生的空間塑形能力。方法如下：

1、用軟件分別將拍攝的正面和側面短片逐幀轉為圖片，選 8 個相同動作點的正、側面圖片備用（參 考圖 8）。

2、用人偶參照選定動作點的正、側面圖片的擺設人偶的姿態（圖 11）。（注意：一個角度的圖片很難準確復制人的姿態，角度越多姿態還原越準確。受人偶關節的活動范圍的限制，有的姿態無法準確還原）

圖 11 人偶姿態正側面對照圖

3、用黑色卡紙在桌面與背景間搭建一個簡單的無縫背景，將人偶放在黑色卡紙上面就可拍攝（圖 12），手機的機位要與人偶的中心齊，相距 1 米左右，如光線反差過大，可以用白卡紙對暗部補光。如要動畫效果更自然些，可以多選動作定格點。（注意：每組圖片只能在一個固定點拍攝，否則會產生視角錯亂。當然可以多視角拍攝，每個視點必須拍一組完整的圖片。）

圖 12 人偶動態拍攝方法

4、用軟件修去人偶的支架，制作 gif 動畫，側面定格圖（如圖 13），當然，也可以用濾鏡制作其他各種不同的效果。

圖 13 人偶側面定格動畫圖