王 瑾

（棗莊學(xué)院，山東 棗莊 277160）

皮影藝術(shù)是當(dāng)代影視和動(dòng)畫的起源，是一項(xiàng)集美術(shù)繪畫、雕刻、音樂、口技、魔術(shù)等為一體的古老而獨(dú)特的民間藝術(shù)之一。皮影戲（Shadow play），又稱之為“影子戲”或“燈影戲”，被譽(yù)為“百戲之母”。皮影戲是世界級(jí)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)之一，2011年，中國的皮影戲成功入選人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄。但隨著時(shí)代的發(fā)展，皮影戲也由盛轉(zhuǎn)衰，它面臨著與我國其他傳統(tǒng)文化藝術(shù)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(duì)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(tái)形式限制了它的傳播，缺乏時(shí)代性與創(chuàng)新性，這使得與當(dāng)下大眾群體嚴(yán)重“斷層”。這兩方面的因素是造成皮影戲難以傳承和發(fā)展的主要原因，這項(xiàng)古老的文化精粹正在面臨著嚴(yán)重的傳承危機(jī)。能否通過人工智能科技讓這門傳統(tǒng)藝術(shù)重現(xiàn)生機(jī)是新時(shí)代非遺傳承與發(fā)展的重要課題。

一、背景概述

第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)于2019年10月20日在浙江烏鎮(zhèn)開幕，習(xí)近平總書記在賀信中說：“今年是互聯(lián)網(wǎng)誕生50周年。當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)新應(yīng)用新業(yè)態(tài)方興未艾，互聯(lián)網(wǎng)迎來了更加強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)能和更加廣闊的發(fā)展空間?！睆奈幕瘜W(xué)的視角上看，科技也是人類社會(huì)的一種重要文化現(xiàn)象?？茖W(xué)技術(shù)的社會(huì)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，使得人類的物質(zhì)文化得以創(chuàng)造。20世紀(jì)下半葉以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異地革新著人類社會(huì)的面貌，這在當(dāng)代社會(huì)下深刻改變著人類的生活方式和生產(chǎn)方式，對(duì)于人類文化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

（一）人工智能

人工智能（Artificial Intelligence），簡稱為AI，是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的嶄新成果。1956年8月，位于美國漢諾斯小鎮(zhèn)的達(dá)特茅斯學(xué)院中，人工智能的先驅(qū)人物美國科學(xué)家約翰·麥卡錫（John McCarthy）與馬文·閔斯基（Marvin Minsky）等科學(xué)家一起，在達(dá)特茅斯會(huì)議上討論出了一個(gè)妙想天開的主題，那就是通過利用機(jī)器來效仿人類的學(xué)習(xí)智能以及其他方面的思維。這個(gè)會(huì)議開了長達(dá)兩個(gè)多月的時(shí)間，雖然沒有確定研究最終方向但約翰·麥卡錫在這次會(huì)議的討論內(nèi)容中提出了“人工智能”概念，這標(biāo)志著人工智能的誕生。在此之后，約翰·麥卡錫在人工智能領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)，于1971年榮獲了圖靈獎(jiǎng)，被稱之為“人工智能”之父，他將人工智能定義為“研制智能機(jī)器的一門科學(xué)與技術(shù)，是用來探索與模擬人的智能方法、理論技術(shù)及應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)”。如今，人工智能技術(shù)與理論日趨成熟，它所觸及到的領(lǐng)域十分廣泛，包括深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、藝術(shù)、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域，它可對(duì)人類的思維、意識(shí)的信息過程進(jìn)行真實(shí)模擬，能夠像人類一樣學(xué)習(xí)、思考。

（二）皮影戲與人工智能動(dòng)畫

當(dāng)今，作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要的一支，人工智能（AI）的飛速發(fā)展，承載著科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的重大變革，刷新著人類對(duì)未知世界的深入探知，也逐漸變革與改變著人類社會(huì)文明，人工智能科技與傳統(tǒng)文化的碰撞讓我們看到文化活態(tài)傳承的可能。以“智聯(lián)世界，無限可能”為主題的2019世界人工智能大會(huì)在上海舉辦。全球智能領(lǐng)域的科學(xué)家和企業(yè)家、國內(nèi)外頂尖高校以及行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)參會(huì)。在谷歌展區(qū)中，TensorFlow項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的動(dòng)畫影像體驗(yàn)賺足了參觀者的眼球。它把人工智能加入到弘揚(yáng)皮影戲藝術(shù)的隊(duì)伍中，團(tuán)隊(duì)在保護(hù)和傳承傳統(tǒng)文化領(lǐng)域做出了新的探索。該影像把中國民間古老的傳統(tǒng)藝術(shù)皮影戲與人工智能科技相結(jié)合，給觀眾以強(qiáng)烈的互動(dòng)視覺體驗(yàn)。在展示屏幕前，參與者通過手勢(shì)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(huì)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)角色形象，最終以動(dòng)畫的形式展示在屏幕上，從而串聯(lián)出皮影戲的故事劇情。信息技術(shù)化的今天，圖像也可以與音樂和語言一樣被符號(hào)化、形式化，這使圖像識(shí)別技術(shù)得以迅猛發(fā)展，這不僅讓以人工智能技術(shù)來創(chuàng)作動(dòng)畫視覺藝術(shù)成為現(xiàn)實(shí)，而且也使皮影戲這一人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)得到了傳承與創(chuàng)新。

二、皮影戲基于TensorFlow構(gòu)建思路

在《Shadow Art》影像中，可通過制作好的皮影模型以及動(dòng)態(tài)骨骼輸入到數(shù)字手勢(shì)形態(tài)中，在此基礎(chǔ)上將兩者與真實(shí)皮影戲的動(dòng)態(tài)圖像模版進(jìn)行動(dòng)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(dòng)態(tài)圖像模版中。機(jī)器學(xué)習(xí)能夠有效地使皮影模型與實(shí)物皮影的動(dòng)態(tài)相映射，從手勢(shì)形態(tài)中抽取圖形特征和信息，從而呈現(xiàn)出虛擬的動(dòng)畫影像。TensorFlow采用的是數(shù)據(jù)流圖（data flow graphs），以數(shù)據(jù)計(jì)算的開源軟件庫。由谷歌人工智能團(tuán)隊(duì)谷歌大腦（Google Brain）開發(fā)和維護(hù)，用于理解語言、語音識(shí)別與感知圖形任務(wù)的機(jī)器學(xué)習(xí)。簡單來說，TensorFlow是一個(gè)多功能人工智能引擎，它基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法來展現(xiàn)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(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)捕捉，然后將分析到的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)圖像在電子計(jì)算機(jī)上加以處理并將其保存于服務(wù)器終端。其次，若是在網(wǎng)絡(luò)的版本中，可以通過運(yùn)用TensorFlow.js開源軟件，將表現(xiàn)皮影戲模型以及動(dòng)態(tài)的全部數(shù)據(jù)內(nèi)容一并加載到瀏覽器中，在瀏覽器當(dāng)中完成整個(gè)《Shadow Art》的動(dòng)畫制作：智能捕捉手部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、圖像處理數(shù)據(jù)、操作推理數(shù)據(jù)、顯示動(dòng)畫影像等。最后，把皮影戲中所有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及自身傳統(tǒng)圖像元素，借助人工智能TensorFlow，進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，這也是操作的核心環(huán)節(jié)，最終皮影戲的動(dòng)態(tài)影像顯示于屏幕當(dāng)中。

三、皮影戲在人工智能動(dòng)畫創(chuàng)作中的實(shí)踐

（一）模型創(chuàng)作與材質(zhì)刻畫

皮影戲中的角色造型、場(chǎng)景設(shè)計(jì)等創(chuàng)作，均歸屬于中國民間美術(shù)的范疇。它的藝術(shù)造型風(fēng)格在傳統(tǒng)民族藝術(shù)中也是獨(dú)樹一幟，其中服飾造型設(shè)計(jì)與臉譜藝術(shù)形象而又生動(dòng)，夸張而又幽默。皮影的美術(shù)造型語言為了適應(yīng)幕影的表現(xiàn)形式，采取了既有寫實(shí)又有抽象的美術(shù)創(chuàng)作手法，對(duì)角色以及場(chǎng)景的設(shè)計(jì)大幅度地進(jìn)行了藝術(shù)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(chuàng)作與材質(zhì)貼圖的刻畫中，這是動(dòng)畫創(chuàng)作的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，既能夠精確模擬皮影造型的藝術(shù)審美，體現(xiàn)出傳統(tǒng)文化藝術(shù)的精髓，又能夠賦予皮影戲以時(shí)代特色，與動(dòng)畫創(chuàng)作相結(jié)合，所以說這是創(chuàng)作中的重中之重。皮影模型的創(chuàng)作是基于Blender軟件，高質(zhì)量的皮影模型創(chuàng)作和數(shù)字優(yōu)化完善出更優(yōu)質(zhì)的數(shù)字動(dòng)畫影像，它能夠完整模擬出皮影自身的傳統(tǒng)造型特色，可更好的實(shí)現(xiàn)以人工智能進(jìn)行動(dòng)畫創(chuàng)作的目的。

Blender是一款跨平臺(tái)的數(shù)字動(dòng)畫制作軟件，提供從建模（Modeling）、貼圖（Texturing）、綁定（Rigging）、動(dòng)畫（Animation）、渲染（Rendering）、合成（Compositing）等一系列動(dòng)畫制作解決方案。首先是Blender對(duì)角色模型的構(gòu)造，將真實(shí)的皮影模型圖像導(dǎo)入到Blender視圖中，然后根據(jù)圖像的尺寸與大小進(jìn)行重量繪制與布線，構(gòu)建模型是重要的創(chuàng)作環(huán)節(jié)，模型制作的好壞關(guān)系到皮影藝術(shù)的傳統(tǒng)造型審美，所以說這是一個(gè)非常迭代的制作過程，由于皮影藝術(shù)本身的形狀結(jié)構(gòu)就十分明顯，所以在創(chuàng)建中每一點(diǎn)和每一個(gè)面都與皮影原素材相匹配，這樣在動(dòng)態(tài)捕捉與做動(dòng)畫關(guān)鍵幀時(shí)更能表現(xiàn)得輕松自如，還原皮影藝術(shù)的真實(shí)感。其次是對(duì)材質(zhì)貼圖的賦予。在真實(shí)皮影藝術(shù)的創(chuàng)作當(dāng)中，要經(jīng)過選皮與制皮、畫稿與過稿、鏤刻與敷彩、發(fā)汗?fàn)C平與綴結(jié)合成等八道工序，手工的雕刻就近三千余刀，制作過程復(fù)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(yàn)著制作人的美術(shù)功底與藝術(shù)素養(yǎng)。因此在動(dòng)畫制作中，需運(yùn)用Photoshop來進(jìn)行貼圖繪制，例如皮影人物的臉譜以及傳統(tǒng)服飾造型，將不同的角色性格通過數(shù)位板深入繪制出不同的外貌讓觀眾加以辨認(rèn)。其次還有皮影戲制作的鏤刻環(huán)節(jié)，這里面包含著曲折多變的花紋圖樣，因此需用Blender的數(shù)字雕刻技術(shù)，這里的數(shù)字雕刻與ZBrush有著異曲同工之處。傳統(tǒng)皮影戲千化萬變的雕刻手法，給觀眾帶來不同的觀影體驗(yàn)，那么在進(jìn)行數(shù)字雕刻的過程中，更需要雕刻出角色的象征性特點(diǎn)，例如動(dòng)物毛發(fā)以及人物頭發(fā)的深入刻畫，這些考驗(yàn)著創(chuàng)作人的細(xì)心程度。最終所呈現(xiàn)的皮影角色，四肢靈活，精致剔透的藝術(shù)效果，對(duì)于觀賞者而言，都是視覺上的震撼。

（二）皮影模型綁定與動(dòng)態(tài)捕捉

動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)捕捉（Animation motion capture），簡稱動(dòng)捕（Mocap），它基于計(jì)算機(jī)的圖形原理，通過光學(xué)攝像頭或者電磁傳感器將物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)記錄下來。2008年詹姆斯·卡梅隆導(dǎo)演的科幻電影《阿凡達(dá)》的創(chuàng)作手法運(yùn)用了動(dòng)畫運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，從而完成了動(dòng)畫捕捉技術(shù)與電影制作的完美結(jié)合。Mixamo是Adobe公司旗下的一個(gè)基于web的在線3D角色動(dòng)畫創(chuàng)作平臺(tái)，它提供了非常豐富的動(dòng)態(tài)捕捉數(shù)據(jù)。《Shadow Art》所運(yùn)用的是Mixamo中的捕捉數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Blender軟件中進(jìn)行動(dòng)畫創(chuàng)作。Mixamo動(dòng)畫制作平臺(tái)分為角色和動(dòng)畫兩大模塊，在平臺(tái)中，可直接預(yù)覽角色和動(dòng)作，《Shadow Art》動(dòng)畫影像中皮影所運(yùn)用的動(dòng)態(tài)捕捉是基于Mixamo皮影角色骨架的構(gòu)建與綁定。皮影藝術(shù)是一種運(yùn)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(jié)的傳統(tǒng)戲劇，本身的藝術(shù)表演形式就是用手工來操控角色，其動(dòng)作都是通過肢體的運(yùn)動(dòng)來表現(xiàn)。[3]在Blender中，骨骼動(dòng)畫和皮影角色存在著比較好的銜接關(guān)系，將前期做好的皮影角色模型與Miaxamo動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Blender軟件中，通過makeHuman插件將Blender中動(dòng)畫角色模型的關(guān)節(jié)點(diǎn)直接與動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)相匹配，運(yùn)用此插件能夠使動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)充分準(zhǔn)確地投射到綁定皮影模型中，從而完成角色模型的動(dòng)態(tài)綁定。

（三）控制動(dòng)畫與影像格式

通常在電子計(jì)算機(jī)中所播放的視頻格式都為.MOV格式或者.MP4格式。但在網(wǎng)絡(luò)上播放.MP4動(dòng)畫視頻會(huì)卡頓，難以帶來高質(zhì)量的觀看體驗(yàn)。針對(duì)這一問題，需要使用After Effect影像合成軟件來對(duì)動(dòng)畫視頻進(jìn)行解析與控制。首先在After Effect軟件中將動(dòng)畫視頻轉(zhuǎn)化成PNG格式的序列幀，對(duì)《Shadow Art》的動(dòng)畫影像視頻進(jìn)行預(yù)處理，即對(duì)序列幀進(jìn)行精選與處理。并將序列幀的格式存儲(chǔ)為TGA文件格式。其次是對(duì)序列幀的再次應(yīng)用。在此創(chuàng)作中，將TGA序列幀在Photoshop中進(jìn)行批量壓縮，然后可選擇角色運(yùn)動(dòng)序列幀的幾個(gè)關(guān)鍵幀動(dòng)作進(jìn)行提取。最后，用這種方法將人的手影變化與其中關(guān)鍵幀相結(jié)合，可以非常清楚何時(shí)繪制綜合變形圖形以及預(yù)創(chuàng)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(zhuǎn)換成彩色的皮影角色形象，然后以動(dòng)態(tài)行走的方式從幕后走進(jìn)影幕中，最終以動(dòng)畫影像的模式展現(xiàn)給觀眾。

結(jié)語

在以信息化與工業(yè)化為背景的未來人工智能時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)下，人工智能不但為傳統(tǒng)藝術(shù)的傳承和創(chuàng)造提供了新的形式，而且也推動(dòng)了當(dāng)代動(dòng)畫藝術(shù)創(chuàng)作的變革，賦予了鮮明的時(shí)代特征。作為人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)中的寶貴明珠——皮影戲，正面臨著新時(shí)代轉(zhuǎn)化的重要使命。傳統(tǒng)藝術(shù)需要活態(tài)傳承，智慧再造，重新回歸到日常人們的生活當(dāng)中，逐步塑造起新時(shí)代的中國審美體系。