動(dòng)作捕捉是現(xiàn)代動(dòng)畫制作的基石之一。通過(guò)記錄真實(shí)的人類運(yùn)動(dòng)并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字角色，動(dòng)畫師可以創(chuàng)作出栩栩如生的表演，而不必手工繪制每一幀。這節(jié)省了大量的制作時(shí)間，并提供了觀眾在電影、電視和游戲中所期望的動(dòng)作細(xì)節(jié)。

現(xiàn)如今的動(dòng)畫跟蹤工作流程不是一夜之間出現(xiàn)的。它們是一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)攝影、生物力學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

什么是動(dòng)畫跟蹤

動(dòng)畫跟蹤是記錄表演者的動(dòng)作并將其映射到數(shù)字角色的過(guò)程?，F(xiàn)代動(dòng)畫跟蹤由動(dòng)作捕捉系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)檢測(cè)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)、身體動(dòng)力學(xué)和表情動(dòng)作。目標(biāo)很簡(jiǎn)單，捕捉真實(shí)的運(yùn)動(dòng)，這樣藝術(shù)家就可以專注于故事本身，而不是在浪費(fèi)時(shí)間清理數(shù)據(jù)。

使用Xsens Link動(dòng)作捕捉套裝進(jìn)行動(dòng)畫跟蹤

動(dòng)作捕捉的起源，頻閃攝影

一百多年藝術(shù)家已經(jīng)在試圖理解運(yùn)動(dòng)。1878年，攝影師埃德沃德·邁布里奇為了捕捉運(yùn)動(dòng)中的馬，沿著跑道排列了攝像機(jī)。隨著攝像機(jī)快速拍攝，一匹馬在疾馳時(shí)的影像被逐幀記錄下來(lái)。

1882年，艾蒂安·朱爾·馬雷推出了一種每秒捕捉12幀的照相機(jī)。他將這些圖像分層以研究運(yùn)動(dòng)，并設(shè)計(jì)了帶有標(biāo)記點(diǎn)的早期服裝，以使身體運(yùn)動(dòng)更容易被跟蹤。這些是動(dòng)畫追蹤的最早基礎(chǔ)。

動(dòng)畫制作中應(yīng)用動(dòng)作捕捉技術(shù)的早期先驅(qū)

20世紀(jì)初，電影技術(shù)飛速發(fā)展。動(dòng)畫師開始尋找可以幫助他們更高效、更精確地制作動(dòng)畫的工具。

1910年，馬克斯·弗萊舍開發(fā)出逐幀動(dòng)畫技術(shù)。通過(guò)將拍攝的動(dòng)作投射到玻璃上，藝術(shù)家可以一幀一幀地描繪出真實(shí)的動(dòng)作。他的項(xiàng)目《小丑可可》以他哥哥的表演作為參考。迪士尼后來(lái)在其故事片中采用了類似的技術(shù)。結(jié)果是令人信服的，但過(guò)程仍然緩慢，勞動(dòng)強(qiáng)度極大。

1959年動(dòng)作捕捉技術(shù)出現(xiàn)了重大飛躍。動(dòng)畫師李·哈里森三世創(chuàng)造了Animac，這是第一套直接記錄人體運(yùn)動(dòng)的服裝。這套衣服使用電位計(jì)來(lái)測(cè)量關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)。Animac被認(rèn)為是慣性運(yùn)動(dòng)捕捉的原點(diǎn)，同樣的原理現(xiàn)在也用于現(xiàn)如今的專業(yè)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)——Xsens。

從研究實(shí)驗(yàn)室到電影制作

隨著動(dòng)作捕捉技術(shù)的成熟，其他領(lǐng)域的研究人員開始采用這項(xiàng)技術(shù)。1983年，湯姆·卡爾弗特教授建立了一個(gè)跟蹤病人康復(fù)的系統(tǒng)。它使用帶有傳感器的外骨骼來(lái)測(cè)量關(guān)節(jié)角度和運(yùn)動(dòng)范圍。不久之后，這種方法進(jìn)入電影制作，并成為低預(yù)算項(xiàng)目的實(shí)用工具。

塑造了動(dòng)作捕捉技術(shù)未來(lái)的電影

到20世紀(jì)90年代末和21世紀(jì)初，光學(xué)動(dòng)作捕捉成為好萊塢大片制作的核心。多臺(tái)攝像機(jī)捕捉了放置在演員服裝上的標(biāo)記，并提供了以更大的真實(shí)感驅(qū)動(dòng)數(shù)字角色的表演。

其中一個(gè)典型的早期例子是安迪·席克斯在1996年扮演的咕?！吨腑h(huán)王：雙塔奇兵》》他的面部和身體表演展示了充滿活力的角色如何與真正的演員共存。

2004年，羅伯特·澤米基斯進(jìn)一步推進(jìn)了動(dòng)作捕捉技術(shù)《極地特快》這是第一部完全圍繞表演捕捉的故事片。演員兼執(zhí)行制片人湯姆·漢克斯扮演了多個(gè)角色，這為動(dòng)作捕捉技術(shù)處理復(fù)雜的故事提供了關(guān)鍵證明。

在2009年，《阿凡達(dá)》的上映樹立了新的標(biāo)桿。詹姆斯·卡梅隆和文斯·佩斯創(chuàng)造了一個(gè)虛擬攝像機(jī)系統(tǒng)，讓卡梅隆在表演過(guò)程中看到潘多拉環(huán)境中的CG角色。它改變了整整一代電影制作人的制作方式。

越來(lái)越成熟的技術(shù)

動(dòng)畫追蹤的發(fā)展擴(kuò)大了各種類型作品的創(chuàng)作可能性。無(wú)標(biāo)記和人工智能驅(qū)動(dòng)的動(dòng)作捕捉在獨(dú)立項(xiàng)目中已經(jīng)變得非常流行。光學(xué)mocap對(duì)于大型攝影棚舞臺(tái)來(lái)說(shuō)仍然至關(guān)重要。慣性動(dòng)作捕捉，如Xsens，已經(jīng)成為更加通用的選擇，因其不依賴于相機(jī)，可以在任何地方使用。

電影、電視、現(xiàn)場(chǎng)娛樂(lè)、虛擬制作和游戲中的動(dòng)畫團(tuán)隊(duì)依靠慣性Xsens捕獲干凈的數(shù)據(jù)、自然的身體運(yùn)動(dòng)創(chuàng)建其工作流。

Xsens慣性運(yùn)動(dòng)捕捉傳感器

動(dòng)畫跟蹤的發(fā)展方向

《極地特快》和《阿凡達(dá)》之間的質(zhì)量飛躍僅在五年內(nèi)發(fā)生。自那以后，進(jìn)展并沒(méi)有放緩。行業(yè)正在朝著更快的動(dòng)作捕捉、更準(zhǔn)確的動(dòng)作跟蹤、更清晰的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和減少手動(dòng)清理數(shù)據(jù)的更智能工具的方向發(fā)展。

對(duì)于動(dòng)畫師和技術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，方向是明確的，動(dòng)畫跟蹤將繼續(xù)變得更直觀，更準(zhǔn)確，更容易獲得。