“動作捕捉技術”——當前費用最為昂貴的動畫制作技術，它擅長利用計算機與專業動作捕捉攝像機將真實世界的體感植入虛擬的畫面環境中，從而令人在虛擬環境中亦能有超現實的體驗?！栋⒎策_》、《加勒比海盜》等大量高成本電影均在這個技術上花費數億美元；日前，3D游戲新作《仙俠世界》將這一技術應用到了游戲畫面研發中，不僅僅是電影和游戲，人體工程學、生物力學領域也開始廣泛地運營這款技術輔助研究工作，當這樣一款時下最先進的畫面制作技術越來越近地貼入我們的生活，將給我們帶來什么樣的改變？

了解“動作捕捉”

最早用于動畫制作的“動作捕捉技術”可以追溯到20世紀70年代，迪斯尼公司曾試圖通過捕捉演員的動作以改進動畫片的畫面效果，卻因為沒有高效的圖像處理工具，也就是計算機而擱淺。

動作捕捉技術真正開始飛速發展，源于計算機的廣泛應用。紐約計算機圖形技術實驗室的Rebecca Allen設計了一種光學裝置，將演員的表演姿勢投射在計算機屏幕上，作為動畫制作的參考。之后，迪斯尼也正式這一技術用于動畫制作，由《獅子王》開始，憨實的辛巴、賣萌的辛巴、威風的辛巴……這都是由動作捕捉技術中精準的表情捕捉實現，自此，“動作捕捉技術”正式走向了實用化。

動作捕捉技術簡化圖

其實，動作捕捉技術簡單來說就是借助計算機技術，采用測量、跟蹤、計算等方法捕捉運動物體的真實運動數據，在計算機上生成三維動作文件，然后利用三維動作文件控制計算機三維角色，生成三維人體畫面。這種方式設計的3D畫面不是由模擬的人體運動制作，而是由捕捉的真人人體動作與三維角色合成，這是一場將實物數據虛擬化再利用虛擬化數據還原實物的過程。

1988年，SGI公司開發了可捕捉人頭部運動和表情的系統。隨著計算機軟硬件技術的飛速發展和動畫制作要求的提高，目前在發達國家，動作捕捉已經進入了實用化階段，有多家廠商相繼推出了多種商品化的運動捕捉設備，如MotionAnalysis、FilmBox、Vicon、Polhemus、Sega Interactive、X-Ist等，這些設備都在本領域發揮著各自的長處。

“動作捕捉”與電影

目前，“動作捕捉”技術運用最廣的便是影視動畫制作，2010年由卡梅隆親自操刀制作費高達3億美元的成功之作《阿凡達》令這個貴得令人窒息的技術廣為人知。

 
《阿凡達》“動作捕捉”的臺前幕后

在《阿凡達》中，男女主角的臉部特寫鏡頭極多，刻畫得尤為細膩，令人真切地感受到角色的悲傷與歡樂，這樣真實的描繪均是通過演員臉部的小貼片捕捉肌肉動作實現，看演員們臉上那些小黑點可不是痘痘哦，那都是用來捕捉表情的小貼片，而最后這張特寫則是在電影里呈現的效果啦！

 
使用“動作捕捉”的《加勒比海盜》

相信很多朋友在最初觀看《加勒比海盜》的時候都會驚嘆，這得要多鬼斧神工的化妝術才能將這么多演員一個個變成這么嚇人的樣子啊，替化妝師感到壓力山大……其實它的奧妙不是化妝師，而是“動作捕捉技術”。

看上下圖的對比你是不是有幻滅的感覺？其實你所觀看到的所有驚悚刺激畫面都是通過動作演員身上那大大小小的膏藥（動作捕捉小球）實現的：演員表演動作，計算機捕捉動作，并令電腦里預先準備好的三維建模重現這些動作，這就是《加勒比海盜》的秘密——這個秘密科室很貴的哦，一秒鐘數萬美元！

當然，不僅僅是《阿凡達》和《加勒比海盜》，《金剛》、《猿星崛起》、《功夫熊貓》、《丁丁歷險記》……基本上現在只要是部電影，只要里面有真實人物難以表現的場景都離不開“動作捕捉”了，不信可以百度一下。

“動作捕捉”與游戲

當 “動作捕捉”技術走進游戲制作時會有什么樣的表現呢？

3D游戲新作《仙俠世界》聘請了亞錦賽武術冠軍王健演繹游戲內所有角色動作，使用動作捕捉技術，全程捕捉其真人演繹的動作，將這些真人動作軌跡數據運用到游戲畫面制作中，最終亦實現了十分出色的畫面效果。

 
《仙俠世界》“動作捕捉”冠軍演員王健

“動作捕捉”技術根據實現形式來分有很多種，《仙俠世界》采用的是當前主流的“光學動作捕捉”技術，斯皮爾伯格導演的《丁丁歷險記》、以及紅透半邊天的《功夫熊貓》均使用的此項技術，其原理是通過特殊動作捕捉攝像機將專業演員與計算機相連，演員身體各個部位都附有反光小球，將游戲中所有角色可能發生的動作進行真人表演，攝像機捕捉反光球的數據后實時存儲到控制電腦里，再由電腦前的專業動畫師處理數據，建立三維模型。

 
《仙俠世界》“動作捕捉”現場演員特寫

 
《仙俠世界》“動作捕捉”實時畫面制作

由于計算機精確捕捉了真實人物的動作，其后期制作出來的畫面效果比傳統單一電腦制作的畫面更加真實、細膩，有代入感。

 
《仙俠世界》動作捕捉效果展示

由于動作演員均是男性，而游戲中很多角色都是女性，為了能充分展示女性角色的力與柔美，他必須重復一個動作多達上千次，才能最終達到導演的要求。

傳統的游戲研發采用關鍵幀、過程模擬等方法進行畫面制作，這些方法不但不能保證運動的自然性，并且需要耗費動畫師大量的時間和精力。與傳統的技術相比，動作捕捉技術雖然費用昂貴，卻有著實時性、直接捕捉真人動作，生成模型，能節約前期建幀、模擬的過程，大大地提高動畫制作的水平與效率，且高速度、高質量、超擬真，還能有效地控制游戲研發成本，使游戲制作過程更為直觀便捷，制作畫面效果更為生動。

 
《仙俠世界》角色動作與真人對比

動作是人類的第二語言，是人類表達情緒和愿望的重要方式，動作捕捉技術完成了將動作數字虛擬化的工作，并將其應用于游戲制作，賦予每一個虛擬游戲角色真實的“生命”，令玩家在游戲的同時能夠親身感受到來自虛擬游戲人物的真實互動，實現人類與虛擬世界的親密交互。

 
《仙俠世界》動作捕捉現場真人打斗場面

 
《仙俠世界》使用“動作捕捉”后游戲畫面

如圖中所示，“動作捕捉”完成的游戲內打斗畫面將給玩家虛擬世界中的超真實打擊感。

 
《仙俠世界》游戲畫面展示

除打斗畫面外，《仙俠世界》中角色互動交流畫面也都是由兩名男性動作演員表現，能想象出來兩個男人互相做這樣的動作，卻毫無違和感嗎？

這就是“動作捕捉”技術給游戲帶來的魅力變化。

“動作捕捉”與學術研究

除影視動畫制作外，動作捕捉技術也成功地運用于虛擬現實、游戲、人體工程學研究、模擬訓練、生物力學研究等許多方面。

體育訓練者們通過“動作捕捉技術”捕捉運動員的動作，從而進行量化分析，結合人體生理學、物理學原理，研究改進的方法，使體育訓練擺脫純粹的依靠經驗的狀態，進入理論化、數字化的時代。還可以把成績差的運動員的動作捕捉下來，將其與優秀運動員的動作進行對比分析，從而幫助其訓練提高成績。

 
“動作捕捉”技術與體育訓練

在當前機器人全自主控制尚未成熟的情況下，機器人控制者們能夠應用“動作捕捉技術”，捕捉需要在危險環境下進行的動作，并將動作數據實時傳送給機器人控制其完成同樣的動作，與傳統的遙控方式相比，應用“動作捕捉”技術遙控可以實現更為直觀、細致、復雜、靈活而快速的動作控制，大大提高機器人應付復雜情況的能力，有著十分重要的意義。

電影、游戲、運動……“動作捕捉”技術已經一點一點滲透進我們生活的每個角落，當它完全占領這個世界時，我們的人生會變成什么樣子？

也許，一個嶄新的時代即將來臨。