运动捕捉技术在三维动画中的应用流程研究.docx

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1、运动捕捉技术在三维动画中的应用流程研究【内容摘要】动作捕捉作为当代动画制作的尖端技术，已广泛应用于好莱坞的影视作品中，但国内动画的制作方式还相对滞后。文章以动画艺术作品云之南为例，结合动作捕捉系统，阐述了运动捕捉技术在三维动画中的应用流程及经验方法。旨在弘扬动画创作的新思路。【关键词】运动捕捉三维动画动捕流程传统动画是原画师通过天才般的手工绘制，来完成一个个精彩的画面。然后再由摄影师通过逐格拍摄的方式，把这些画面连接成动态的视频影片。通常这种动画的制作效率比较低，完成一部动画作品需要多个原画师绘制大量画面。这制约了优秀动画作品的数量，难以满足大众的需求。随着数字时代的到来，当代动画的创作方式也

2、逐步由人工绘制转向数字编辑，动画也由传统的二维形式转为数字的三维形式。动画中的角色为了完成生动表演，往往需要复杂甚至近乎苛刻的动作。尽管在制作的时间上三维动画已比传统动画节约了大量成本，但仍需动画师耗费大量的时间才能完成作品。运动捕捉(MotionCapture)的出现，打破了这一状况。CG动画发生了翻天覆地的变化。运动捕捉技术可追溯到上世纪70年代，迪斯尼公司通过采集演员的动作姿态来提升动画效果，那时还处于一种概念的酝酿与提出阶段。之后，美国诸多世界知名的研究院所开展了一系列运动捕捉的科学研究。时至今日，在西方发达国家，运动捕捉技术已成功地应用于虚拟现实、人体工程学、生物力学、数字娱乐等多个

3、领域。观众最熟识的莫过于好莱坞的影视剧目，如2022年罗伯特泽米吉斯执导的贝奥武夫、2022年詹姆斯卡梅隆导演的阿凡达、2022年史蒂文斯皮尔伯格创作的丁丁历险记等都完美运用了运动捕捉技术。这些世界最顶级的好莱坞知名导演都钟情于该项技术，这也预示着世界动画制作未来的技术方向。一、运动捕捉技术（一）运动捕捉概述运动捕捉又称动作捕捉。运动捕捉的定义为：运动捕捉技术是一种用来记录人体动作，并将其转换为数字模式的技术，从其基本原理来说，就是将人或动物的动作、空间位移记录下来，并以此数据驱动虚拟角色运动，达到比手工动画更流畅、更精确的效果。基于不同的标准，运动捕捉主要有如下分类：从捕捉的部位来划分，可分

4、为躯体捕捉、脸部捕捉和手势捕捉三种。”从捕捉的内容来划分：可分为表情捕捉和身体捕捉两种。从捕捉的原理来划分：可分为机械式运动捕捉、声学式运动捕捉、电磁式运动捕捉、光学式运动捕捉和基于视频的运动捕捉5种。云之南中所用到的动作捕捉设备为电磁式躯体捕捉类的运动捕捉系统XsensMoven。（二）XsensMoven动作捕捉系统XsensMoven是由位于荷兰恩斯赫德的XsensTechnologies公司研发的运动捕捉产品。它是一款易操作、经济实用的人体动作捕捉装置。它由软件与硬件两部分构成。硬件包括16个微型惯性传感器、2套动作捕捉服、1套无线传输器及无线接收器。配套的软件系统为MVNStudio

5、,其通过计算机实时监视捕捉到的动作信息，并可以对采集的动作进行编辑与导出。XsensMoven作为先进的电磁式动作捕捉系统，通过电磁学原理，对演员表演的动作进行实时捕捉。通过无线传输将捕捉到的数据信息输入到计算机中，这套系统能够很好地完成动画中复杂动作的采集工作。XsensMoven惯性运动捕捉系统无需庞大、昂贵的实验室，也不受遮蔽物及光线的影响，理论上动捕设备可在任何光照条件下运行，但通常需要在光线相对充沛的环境下进行运动数据的采集，以便于演员的表演。该系统比较轻便，可以穿在特制的捕捉服内。其以独特的微型惯性运动传感技术和无线传输技术为基础，结合生物力学等最新科技设计的高效实时动作采编工具。

6、目前广泛应用于游戏开发、数字娱乐与电影制作中。二、运动捕捉技术在3D动画中的应用云之南是以中国少数民族傣族的民俗内容为主题的三维景观动画作品。该作品生动细腻地描绘了傣族的生活情境、民族服饰、民俗节日、傣族歌舞等，通过动画的语言诠释了傣族优美独特的民族韵味。该动画在时间表现上有日景、黄昏、夜景等多个时段。日景绚丽丰富，黄昏辉煌壮丽，夜景淡雅幽静。整个动画像一首散文诗，给观众以美的享受。云之南利用运动捕捉技术，对真实舞蹈演员的舞蹈动作进行采集，并使其应用于动画中的数字角色。将动画技术与傣族歌舞相结合，使民族文化在新时代背景下焕发出独特的魅力。该作品荣获第四届全国三维数字化创新设计大赛北京赛区数字表

7、现组特等奖（图Do动画制作是群策群力的活动，需要遵循一定的工业流程才能确保动画产品的质量。角色的动作采集也要遵循一定的标准才能达成。云之南中涉及的角色动作均采用了运动捕捉技术。以下是笔者通过云之南的创作心路，归纳研究的动作捕捉工业流程图，该图详细描述了运动捕捉环节涉及的每个关键节点。整个流程共分5个阶段：前期准备、采集沟通、制订计划、动作捕捉、数据处理与修正。该捕捉流程同样也适用于其他工作原理的捕捉设备（图2）。（一）前期准备阶段首先，导演需要根据剧本来规划并设计片中所需动作。这一环节称为动作设计，其包括动作的类型、幅度、长度等具体内容的构思。该部分主要以文字的形式来展现。文字本身是模糊的艺术

8、，不能精确反映动画的形象内容。为了完善工业流程，导演需为动作设计进行形象的分镜绘制，使文字由模糊艺术转换为具象画面。通过绘制分镜，使画面的内容与镜头运动更加明确具体。云之南在动作设计上除了一般的走路、跑步等惯常动作外，导演还设计了多套绵甜柔美的傣族舞蹈。分镜绘制完毕之后，需要动作导演与运动捕捉师就分镜进行首次沟通。动作捕捉师是动作采集的专业技术人员，在领会导演创作意图的基础上，负责采集动作演员的具体动作。（二）采集沟通阶段第二阶段属于采集沟通阶段，这个环节需要动作捕捉师协同动作导演来完成。该阶段包含对于捕捉类型的划分：如武打类、舞蹈类等。同时明确剧本中哪些动作适合用动捕技术，哪些需要辅助其他手段。之后，对捕捉的动作数量、捕捉动作所耗费的时间进行估算。因动作捕捉设备本身比较昂贵，对于一般规模的工作室大多采取租用的形式,以时间来计费。对于上述问题的统计有利于节约制作成本，避免重复劳作。最后，对演员的选择要进行分类。如武打动作要找专业的武师；舞蹈动作要物色有经验的舞蹈演员；诸如飞车、高空跳跃等危险动作则需挑选影视特技演员。