人工智能時代下皮影戲在動畫創作中的活化與再造

王 瑾

（棗莊學院，山東 棗莊 277160）

皮影藝術是當代影視和動畫的起源，是一項集美術繪畫、雕刻、音樂、口技、魔術等為一體的古老而獨特的民間藝術之一。皮影戲（Shadow play），又稱之為“影子戲”或“燈影戲”，被譽為“百戲之母”。皮影戲是世界級的非物質文化遺產之一，2011年，中國的皮影戲成功入選人類非物質文化遺產代表作名錄。但隨著時代的發展，皮影戲也由盛轉衰，它面臨著與我國其他傳統文化藝術一樣亟待拯救的尷尬局面。一方面，新鮮形式的娛樂文化不斷興起與覆蓋，對皮影戲有需求的群體越來越少，另一方面，皮影戲自身的舞臺形式限制了它的傳播，缺乏時代性與創新性，這使得與當下大眾群體嚴重“斷層”。這兩方面的因素是造成皮影戲難以傳承和發展的主要原因，這項古老的文化精粹正在面臨著嚴重的傳承危機。能否通過人工智能科技讓這門傳統藝術重現生機是新時代非遺傳承與發展的重要課題。

一、背景概述

第六屆世界互聯網大會于2019年10月20日在浙江烏鎮開幕，習近平總書記在賀信中說：“今年是互聯網誕生50周年。當前，新一輪科技革命和產業變革加速演進，人工智能、大數據、物聯網等新技術新應用新業態方興未艾，互聯網迎來了更加強勁的發展動能和更加廣闊的發展空間。”從文化學的視角上看，科技也是人類社會的一種重要文化現象。科學技術的社會生產力轉化，使得人類的物質文化得以創造。20世紀下半葉以來，計算機技術、生物技術、信息技術的快速發展，科學技術日新月異地革新著人類社會的面貌，這在當代社會下深刻改變著人類的生活方式和生產方式，對于人類文化產生深遠影響。

（一）人工智能

人工智能（Artificial Intelligence），簡稱為AI，是21世紀科學技術發展的嶄新成果。1956年8月，位于美國漢諾斯小鎮的達特茅斯學院中，人工智能的先驅人物美國科學家約翰·麥卡錫（John McCarthy）與馬文·閔斯基（Marvin Minsky）等科學家一起，在達特茅斯會議上討論出了一個妙想天開的主題，那就是通過利用機器來效仿人類的學習智能以及其他方面的思維。這個會議開了長達兩個多月的時間，雖然沒有確定研究最終方向但約翰·麥卡錫在這次會議的討論內容中提出了“人工智能”概念，這標志著人工智能的誕生。在此之后，約翰·麥卡錫在人工智能領域做出了突出貢獻，于1971年榮獲了圖靈獎，被稱之為“人工智能”之父，他將人工智能定義為“研制智能機器的一門科學與技術，是用來探索與模擬人的智能方法、理論技術及應用的科學技術”。如今，人工智能技術與理論日趨成熟，它所觸及到的領域十分廣泛，包括深度學習、計算機視覺、語音識別、藝術、教育、醫療等領域，它可對人類的思維、意識的信息過程進行真實模擬，能夠像人類一樣學習、思考。

（二）皮影戲與人工智能動畫

當今，作為計算機科學的重要的一支，人工智能（AI）的飛速發展，承載著科學技術創新的重大變革，刷新著人類對未知世界的深入探知，也逐漸變革與改變著人類社會文明，人工智能科技與傳統文化的碰撞讓我們看到文化活態傳承的可能。以“智聯世界，無限可能”為主題的2019世界人工智能大會在上海舉辦。全球智能領域的科學家和企業家、國內外頂尖高校以及行業領軍企業參會。在谷歌展區中，TensorFlow項目團隊的動畫影像體驗賺足了參觀者的眼球。它把人工智能加入到弘揚皮影戲藝術的隊伍中，團隊在保護和傳承傳統文化領域做出了新的探索。該影像把中國民間古老的傳統藝術皮影戲與人工智能科技相結合，給觀眾以強烈的互動視覺體驗。在展示屏幕前，參與者通過手勢的變換去契合幕布中的投影，投影在感觸與接收到特定圖形后會轉化成相應角色形象，最終以動畫的形式展示在屏幕上，從而串聯出皮影戲的故事劇情。信息技術化的今天，圖像也可以與音樂和語言一樣被符號化、形式化，這使圖像識別技術得以迅猛發展，這不僅讓以人工智能技術來創作動畫視覺藝術成為現實，而且也使皮影戲這一人類非物質文化遺產得到了傳承與創新。

二、皮影戲基于TensorFlow構建思路

在《Shadow Art》影像中，可通過制作好的皮影模型以及動態骨骼輸入到數字手勢形態中，在此基礎上將兩者與真實皮影戲的動態圖像模版進行動畫捕捉與其相匹配。借助此制作方法，可以自由地將每一塊皮影模型添加到動態圖像模版中。機器學習能夠有效地使皮影模型與實物皮影的動態相映射，從手勢形態中抽取圖形特征和信息，從而呈現出虛擬的動畫影像。TensorFlow采用的是數據流圖（data flow graphs），以數據計算的開源軟件庫。由谷歌人工智能團隊谷歌大腦（Google Brain）開發和維護，用于理解語言、語音識別與感知圖形任務的機器學習。簡單來說，TensorFlow是一個多功能人工智能引擎，它基于機器學習算法來展現與提供支持。首先，若在離線的版本中，通過傳感器，需要將操作皮影戲模型的運動進行動態捕捉，然后將分析到的運動數據圖像在電子計算機上加以處理并將其保存于服務器終端。其次，若是在網絡的版本中，可以通過運用TensorFlow.js開源軟件，將表現皮影戲模型以及動態的全部數據內容一并加載到瀏覽器中，在瀏覽器當中完成整個《Shadow Art》的動畫制作：智能捕捉手部動態數據、圖像處理數據、操作推理數據、顯示動畫影像等。最后，把皮影戲中所有動態數據以及自身傳統圖像元素，借助人工智能TensorFlow，進行機器學習，這也是操作的核心環節，最終皮影戲的動態影像顯示于屏幕當中。

三、皮影戲在人工智能動畫創作中的實踐

（一）模型創作與材質刻畫

皮影戲中的角色造型、場景設計等創作，均歸屬于中國民間美術的范疇。它的藝術造型風格在傳統民族藝術中也是獨樹一幟，其中服飾造型設計與臉譜藝術形象而又生動，夸張而又幽默。皮影的美術造型語言為了適應幕影的表現形式，采取了既有寫實又有抽象的美術創作手法，對角色以及場景的設計大幅度地進行了藝術化、平面化、戲曲化、擬人化、卡通化等綜合性處理。在皮影模型的創作與材質貼圖的刻畫中，這是動畫創作的基礎性環節，既能夠精確模擬皮影造型的藝術審美，體現出傳統文化藝術的精髓，又能夠賦予皮影戲以時代特色，與動畫創作相結合，所以說這是創作中的重中之重。皮影模型的創作是基于Blender軟件，高質量的皮影模型創作和數字優化完善出更優質的數字動畫影像，它能夠完整模擬出皮影自身的傳統造型特色，可更好的實現以人工智能進行動畫創作的目的。

Blender是一款跨平臺的數字動畫制作軟件，提供從建模（Modeling）、貼圖（Texturing）、綁定（Rigging）、動畫（Animation）、渲染（Rendering）、合成（Compositing）等一系列動畫制作解決方案。首先是Blender對角色模型的構造，將真實的皮影模型圖像導入到Blender視圖中，然后根據圖像的尺寸與大小進行重量繪制與布線，構建模型是重要的創作環節，模型制作的好壞關系到皮影藝術的傳統造型審美，所以說這是一個非常迭代的制作過程，由于皮影藝術本身的形狀結構就十分明顯，所以在創建中每一點和每一個面都與皮影原素材相匹配，這樣在動態捕捉與做動畫關鍵幀時更能表現得輕松自如，還原皮影藝術的真實感。其次是對材質貼圖的賦予。在真實皮影藝術的創作當中，要經過選皮與制皮、畫稿與過稿、鏤刻與敷彩、發汗燙平與綴結合成等八道工序，手工的雕刻就近三千余刀，制作過程復雜而又奇妙，而在畫稿、過稿、鏤刻與敷彩這一過程中，更是考驗著制作人的美術功底與藝術素養。因此在動畫制作中，需運用Photoshop來進行貼圖繪制，例如皮影人物的臉譜以及傳統服飾造型，將不同的角色性格通過數位板深入繪制出不同的外貌讓觀眾加以辨認。其次還有皮影戲制作的鏤刻環節，這里面包含著曲折多變的花紋圖樣，因此需用Blender的數字雕刻技術，這里的數字雕刻與ZBrush有著異曲同工之處。傳統皮影戲千化萬變的雕刻手法，給觀眾帶來不同的觀影體驗，那么在進行數字雕刻的過程中，更需要雕刻出角色的象征性特點，例如動物毛發以及人物頭發的深入刻畫，這些考驗著創作人的細心程度。最終所呈現的皮影角色，四肢靈活，精致剔透的藝術效果，對于觀賞者而言，都是視覺上的震撼。

（二）皮影模型綁定與動態捕捉

動畫運動捕捉（Animation motion capture），簡稱動捕（Mocap），它基于計算機的圖形原理，通過光學攝像頭或者電磁傳感器將物體的運動狀態記錄下來。2008年詹姆斯·卡梅隆導演的科幻電影《阿凡達》的創作手法運用了動畫運動捕捉技術，從而完成了動畫捕捉技術與電影制作的完美結合。Mixamo是Adobe公司旗下的一個基于web的在線3D角色動畫創作平臺，它提供了非常豐富的動態捕捉數據。《Shadow Art》所運用的是Mixamo中的捕捉數據導入到Blender軟件中進行動畫創作。Mixamo動畫制作平臺分為角色和動畫兩大模塊，在平臺中，可直接預覽角色和動作，《Shadow Art》動畫影像中皮影所運用的動態捕捉是基于Mixamo皮影角色骨架的構建與綁定。皮影藝術是一種運用獸皮以及紙板所做成的角色剪影，通過剪影去表演故事情節的傳統戲劇，本身的藝術表演形式就是用手工來操控角色，其動作都是通過肢體的運動來表現。[3]在Blender中，骨骼動畫和皮影角色存在著比較好的銜接關系，將前期做好的皮影角色模型與Miaxamo動作捕捉數據導入到Blender軟件中，通過makeHuman插件將Blender中動畫角色模型的關節點直接與動作捕捉數據相匹配，運用此插件能夠使動作捕捉數據充分準確地投射到綁定皮影模型中，從而完成角色模型的動態綁定。

（三）控制動畫與影像格式

通常在電子計算機中所播放的視頻格式都為.MOV格式或者.MP4格式。但在網絡上播放.MP4動畫視頻會卡頓，難以帶來高質量的觀看體驗。針對這一問題，需要使用After Effect影像合成軟件來對動畫視頻進行解析與控制。首先在After Effect軟件中將動畫視頻轉化成PNG格式的序列幀，對《Shadow Art》的動畫影像視頻進行預處理，即對序列幀進行精選與處理。并將序列幀的格式存儲為TGA文件格式。其次是對序列幀的再次應用。在此創作中，將TGA序列幀在Photoshop中進行批量壓縮，然后可選擇角色運動序列幀的幾個關鍵幀動作進行提取。最后，用這種方法將人的手影變化與其中關鍵幀相結合，可以非常清楚何時繪制綜合變形圖形以及預創建的視頻。觀眾可看到從手影逐步變形到角色的輪廓剪影，緊接著轉換成彩色的皮影角色形象，然后以動態行走的方式從幕后走進影幕中，最終以動畫影像的模式展現給觀眾。

結語

在以信息化與工業化為背景的未來人工智能時代的發展趨勢下，人工智能不但為傳統藝術的傳承和創造提供了新的形式，而且也推動了當代動畫藝術創作的變革，賦予了鮮明的時代特征。作為人類非物質文化遺產中的寶貴明珠——皮影戲，正面臨著新時代轉化的重要使命。傳統藝術需要活態傳承，智慧再造，重新回歸到日常人們的生活當中，逐步塑造起新時代的中國審美體系。