葉燕 李夢 陳文娟

摘要：以案例制作的形式研究動作捕捉技術(shù)在微電影中的應(yīng)用，通過電磁式動作捕捉系統(tǒng)采集真實的動作數(shù)據(jù)，結(jié)合三維建模軟件對模型進行骨骼綁定和蒙皮處理，并將模型與動作數(shù)據(jù)進行綁定，創(chuàng)建出的虛擬角色與真實的拍攝場景結(jié)合，最終渲染出微電影。

關(guān)鍵詞：動作捕捉；微電影；；電磁式；骨骼綁定；蒙皮處理；虛擬角色

中圖分類號：TP37 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）32-0220-03

1 引言

動作捕捉（Motion Capture）用于記錄物體移動的過程并將其模擬到數(shù)字模型中，近年來隨著計算機數(shù)據(jù)采集和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，動作捕捉技術(shù)在影視領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。同時隨著影視作品的多元化發(fā)展，短視頻、微電影應(yīng)運而生，從廣義上說，微電影是微視頻的一種，所謂微視頻是指主要通過網(wǎng)絡(luò)平臺收視和傳播的、時長3至5分鐘的短視頻。

2 技術(shù)概述與實現(xiàn)

動作捕捉的原理是測量、跟蹤、記錄物體或標(biāo)記點的空間坐標(biāo)與軌跡，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，驅(qū)動虛擬角色運動。電影中應(yīng)用的動作捕捉技術(shù)虛擬的人物形象或物體形象要求造型真實，動作逼真且連貫性好，能夠融洽電影畫面中而不產(chǎn)生違和感。電磁式動作捕捉技術(shù)是目前主流的動作捕捉技術(shù)之一，具有捕捉實時性好，裝置構(gòu)成簡單，占用空間較少，連接方便快捷等優(yōu)點，結(jié)合三維建模和后期制作基本能夠滿足微電影中虛擬形象的需求。

基于劇情設(shè)定需要設(shè)計一個符合情節(jié)發(fā)展的虛擬角色模型，虛擬角色模型的動作采用動作捕捉技術(shù)來完成：將捕捉的三維動作數(shù)據(jù)與帶骨骼綁定的虛擬角色模型進行運動數(shù)據(jù)綁定；然后可生成虛擬角色模型動畫，最終與寫實場景真實融合，技術(shù)路線流程圖如圖1所示。

2.1 動作捕捉數(shù)據(jù)采集

本文的運動捕捉采用的是無線電磁式動作捕捉設(shè)備，被捕捉者需要穿戴貼有Marker（標(biāo)記點）的裝置，通過接收器感知電磁場發(fā)生的變化來確定被捕捉者的位置和方向，Marker點裝置和接收器裝置分別如圖2（a）、圖2（b）所示。演員穿好動作捕捉的服裝，如圖2（c）所示，然后將Marker點裝置安裝到演員頭部、胸部、腰部、手臂、手部、腿部、腳部等部位，如圖2（d）所示，同時圖2（d）也是讓MotionBox動作捕捉軟件識別的初始捕捉動作，稱為T-pose，接著就可進行相關(guān)操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉，如圖3所示。

2.2 虛擬角色模型處理

動作捕捉的數(shù)據(jù)最終是通過三維模型呈現(xiàn)出來，模型的精確度會直接影響到動作捕捉的數(shù)據(jù)展示，所以需要進行細致化的模型處理，主要是在Maya（三維建模軟件）中對角色模型進行骨骼綁定和蒙皮處理，以此來控制模型完成各項動作。根據(jù)人類的真實骨骼原理創(chuàng)建骨骼，如圖4（a）所示，再給虛擬機器人添加骨骼，如圖4（b）所示；選擇虛擬角色模型和各個關(guān)節(jié)骨骼，給虛擬角色模型的骨骼蒙皮，設(shè)置權(quán)重、調(diào)整參數(shù)，從而達到骨骼可以直接驅(qū)動虛擬角色的模型的效果，如圖4（c）所示。

2.3 虛擬角色與動作捕捉數(shù)據(jù)綁定

在MotionBuilder（3D角色動畫軟件）中將虛擬角色模型與動作捕捉數(shù)據(jù)進行綁定，并設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，讓模型能夠按照數(shù)據(jù)完成各項動作，同時要注意手動調(diào)節(jié)運動時模型相互“穿幫”問題，如角色模型的雙手交叉時手掌交叉穿過的問題等。最后在Maya中進行動畫渲染，并執(zhí)行“烘焙角色”命令，把運動數(shù)據(jù)直接烘焙到虛擬角色模型的骨骼上，使虛擬角色模型的運動來源于模型內(nèi)部的骨骼運動而不是來源于動作捕捉數(shù)據(jù)，讓模型的運動更加真實地模擬人類的動作，如圖5所示。

2.4 視頻后期處理

Maya渲染出來的動畫帶有黑色的背景圖，如圖5（a）所示，可用Adobe After Effects（影視后期處理軟件）去掉背景，如圖5（b）所示，才能讓角色模型融入拍攝的實景視頻中去，如圖6（a）所示，最后在Adobe Premiere（影視后期剪輯軟件）為視頻添加字幕并渲染出微電影，如圖6（b）所示。

3 結(jié)語

論文主要闡述動作捕捉技術(shù)在微電影中的實際應(yīng)用案例，將動作捕捉技術(shù)較好地融入拍攝的影片中，與特效合成技術(shù)結(jié)合，能一定程度上為影片增添趣味性和故事性，給觀眾帶來不一樣的視覺體驗。隨著動作捕捉技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，運動捕捉系統(tǒng)不僅能夠捕捉宏觀的各種運動，如走路、跑步、跳躍等，還能夠捕捉到微觀的各項動作，如手指動作、面部表情等，能更真實、全面、多緯度地構(gòu)建和實現(xiàn)各種具有較高復(fù)雜程度的動作素材數(shù)據(jù)庫，從而提高工作效率、降低拍攝成本，而且所生成的動作庫具有很強的通用性和真實性，可以為影視、動畫、游戲提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入服務(wù)，實現(xiàn)動作創(chuàng)編并支持影視、動畫等不同風(fēng)格的藝術(shù)再現(xiàn)。相信隨著科技的繼續(xù)發(fā)展和相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)水平的提高，動作捕捉技術(shù)將會得到更大的實際應(yīng)用。

參考文獻；

[1] 李明宇，趙亮，姜軍.動作捕捉技術(shù)應(yīng)用研究調(diào)查報告[J].科技信息，2011（36）：463.

[2] 劉書亮.微電影的傳播效果及相關(guān)因素分析[J].西華大學(xué)學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2013，32（1）：27-31.

[3] 吳少軍，胡燕紅.動作捕捉技術(shù)發(fā)展新趨勢及其對影視工業(yè)影響簡論[J].群文天地，2012（3）：129+131.

[4] 王新，朱信忠，趙建民，等.基于實時動作捕捉技術(shù)在影視動畫中的研究[J].微型電腦應(yīng)用，2014，30（03）：16-17..

[5] 周韜. 動作捕捉系統(tǒng)在虛擬現(xiàn)實中的應(yīng)用[D].西安電子科技大學(xué)，2013.

【通聯(lián)編輯：唐一東】