動作捕捉技術在影視作品中的應用

費正濤 廣東開放大學（廣東理工職業學院）文化傳播與設計學院

隨著人們對精神文化需求的不斷變化和發展，傳統的影視作品制作技藝已經很難真正的滿足人們的觀影需求，這樣的情況下催生了一系列科幻主題電影的興起，像是“漫威英雄電影系列”、《阿凡達》和《特斯拉》等一眾電影獲得了很好的市場反饋，這樣利用先進動畫制作技術虛擬出的人物和場景具有宏大、真實、栩栩如生等特征，很好的滿足了人們當前的視聽需求。也正是因此，動作捕捉技術在電影作品制作中的重要性不斷地被凸顯出來，它已經成為了當前電影作品制作的重要技術依靠。

1 動作捕捉技術

動作捕捉技術是一種利用計算機信息技術用于動畫制作的先進技術，這種技術在最開始被研發出來的時候是被應用在動畫片中動畫制作的，在上個世紀七十年代，迪士尼公司把動作捕捉技術應用在了改進動畫制作效果的工作中，也收獲了很好的效果。在這之后動作捕捉技術在相關的研發公司和人員的開發之下得到了快速的發展，并且逐漸的形成了動作捕捉系統。

在當前的動作捕捉系統中由多種捕捉設備組成，根據其中的主要設備進行劃分的話主要包括了磁性動作捕捉器、光學式動作捕捉器、機械式動作捕捉器和聲學式捕捉器這四種。在當前動作捕捉系統的應用中最常見的是動作捕捉器，先是利用動作捕捉器來對演員的肢體動作和面部表情等進行捕捉，然后利用計算機技術來將相關信息經過數據處理轉變成數字信息，然后將這些數據傳輸到建好的計算機模型中，這樣就算是完成了動畫人物的形象創作。這種技術具有快速、準確的特點，有利于創建出栩栩如生的虛擬人物形象，是最符合當前數字信息技術發展趨勢的電影制作方式。

2 動作捕捉系統

2.1 慣性動作捕捉器

基于微傳感器的慣性動作捕捉設備的測量裝置，主要由幾個測量節點組成，每個測量節點都有九軸的慣性測量單元，會返回在運動過程中的角速度、加速度和磁力計的測量信息。姿態解算的核心在于旋轉，一般旋轉有4 種表示方式：矩陣表示、歐拉角表示、軸角表示和四元數表示。矩陣表示適合變換向量，但計算量大，歐拉角最直觀，軸角表示則適合幾何推導，而在組合旋轉方面，四元數表示最佳。

2.2 聲學式動作捕捉器

聲學式動作捕捉器顧名思義就是利用利用相關的聲波設備來對被捕捉對象的相關動作和進行記錄和跟蹤。它一般由三個部分組成—聲波發生器、聲波接收器、信息處理單元。這種設備的優點是測量區域較大、動作種類較多，但是缺點是很明顯的，諸如精準度低、受外界噪音影響大、對環境中的溫度和企業要素較敏感等。

2.3 磁性動作捕捉器

磁性動作捕捉器顧名思義就是利用利用相關的磁性設備來對被捕捉對象的相關動作和進行記錄和跟蹤。它一般也是由三個部分組成—電磁發射源、傳感接收器、信息處理單元。利用接收到的反射信號來對相關的動作進行跟蹤和記錄。它的優點有空間性好可記錄方向信息、實時性好、成本低等。

2.4 光學動作捕捉器

光學動作捕捉器是當前的動作捕捉系統中技術最為先進的，也是在電影作品制作中應用最為廣泛的。在利用光學動作捕捉器來進行影視作品制作的時候需要先對捕捉對象進行反光材質的粘貼作業，先是利用特殊的反光材質來對表演者的關鍵部位進行覆蓋，之后就是利用攝像機發射出來的光線對這些光線進行反射，由此把這些光信號轉變為數字信號，這樣就實現了面部表情和肢體動作的捕捉建模。

光學動作捕捉器成為當前的影視作品創作中應用最為廣泛的動作捕捉技術得益于它自身具有的特點—靈活度高、可滿足高速動作錄制需要。由于是利用反光材質來對相關的動作進行捕捉，使得被捕捉對象不受相關設備的限制，這意味著他們可以以更加自由的方式進行動作的伸展。同時，由于光速的傳播速度很快，這意味著設備可以在短時間內對大量的動作信息進行傳遞，這對于那些需要進行高速動作測量的劇情拍攝來說是相當適合的。但是，在制作電影的時候使用光學動作捕捉器也是具有一定缺點的，這些缺點主要集中在后期處理的工作上，采集的相關信息需要進行大量的后期處理，在這個階段耗費的成本和時間是相對很高的。同時，由于需要利用光線反射來采集信息，這樣就需要對現場的光線進行細致的處理，這一項工作相對而言也是相當繁瑣的。

3 動作捕捉系統在影視作品中的具體應用

近些年以來動作捕捉技術在影視作品的創作中得到了大范圍的應用，像是“漫威英雄電影系列”、《阿凡達》和《特斯拉》等一系列的市場效益很好的影視作品都是利用動作捕捉系統來進行制作的，在這之中《猩球崛起》系列是很具有代表的，下面我們就拿《猩球崛起》系列電影的拍攝過程進行詳細的分析來對動作捕捉系統在影視作品中的應用進行講解。

在電影《猩球崛起》的拍攝過程中涉及到最多的就是“猩猩”的動物形象，如果單純的依靠真正的動物來進行劇集拍攝的話是很難有效拍攝完成的，在這樣的情況下還想要塑造栩栩如生的動物形象的話就需要借助先進的技術來對虛擬的動物形象進行塑造。也正是如此，僅僅依靠一只真正動物就制作完成的科幻大片《猩球崛起》達到了影視作品創作的新高度。特別實在其第二部的劇集拍攝當中更是將先進技術和拍攝技藝的結合做到了很高的高度。

在《猩球崛起》的拍攝當中涉及到的猿類數量超過了兩千只，在電影制作完成之后我們可以發現這些形象無論是面部表情還是肢體動作都相當的形象生動，并且人能做的事情他們也都能做到。這樣的效果都是依靠任務的動作形象捕捉來實現的，通過動作捕捉技術的應用和動畫制作技術的結合有效的實現了擬人化的效果，這樣就達到了僅僅依靠五十名演員的神情和動作捕捉做到了上千個擬人形象的制作。

4 總結

電影自從誕生以來就一直是人民大眾喜聞樂見的文化形式之一，通過電影的內容呈現人們可以活得很好的視聽感受，從而滿足自己的精神文化生活需求。在傳統的電影作品制作當中由于技術的限制導致電影制作多重視劇情，這些作品經過了長期的發展演變已經很難再滿足人們不斷增長的藝術文化需求了，由此，一些利用動畫制作技術來建立起虛擬的人物和場景進行拍攝的影視作品開始走向市場，這些作品在拍攝的過程中利用動作捕捉技術將演員的表情、動作等進行有效捕捉，然后通過計算機的整合制作來轉移到虛擬人物身上，從而實現了虛擬人物的形象創作，這種技術是用來拍攝一系列科幻電影等種類作品的重要依據。可以預見的是，在未來的電影作品創作中會越來越多的應用到動作捕捉技術這種先進的影視創作技術，相關的影視工作者需要重視動作捕捉技術的應用，積極利用技術的提升來為觀眾奉獻更多、更好的藝術作品。