動作捕捉技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用

【摘要】??? 動作捕捉技術(shù)是一種較為常見動畫影視技術(shù)，經(jīng)常被作為重要的三維動畫制作技術(shù)。當(dāng)前，在我國的動畫捕捉技術(shù)教學(xué)還處于初步探索階段，大部分高校很少開展動畫捕捉的實驗課程。本文試著從三維動作捕捉系統(tǒng)的環(huán)境下進行分析，提出動作捕捉在實驗教學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用，從而將動作捕捉動畫的全過程呈現(xiàn)出來，提高學(xué)生的職業(yè)能力。

【關(guān)鍵詞】??? 動作捕捉??? 實驗教學(xué)??? 應(yīng)用

引言：傳統(tǒng)的三維動畫主要借助MAYA等三維軟件等制作動畫效果，其動畫角色的動作也通過動畫師在后期使用K幀調(diào)整。這種方式需要大量的人力、財力和物力，效率不高。在當(dāng)下需要更多高質(zhì)量的商業(yè)動畫創(chuàng)作出來，動畫捕捉技術(shù)被大量使用在一些好萊塢電影特效以及動畫影視作品當(dāng)中，已逐漸成為一種重要的動畫技術(shù)。

一、動作捕捉技術(shù)的內(nèi)涵

動作捕捉技術(shù)最明顯的優(yōu)勢在于其可以顯著提高動畫制作的效果。傳統(tǒng)的動畫角色創(chuàng)造大部分依賴于動畫師的經(jīng)驗，并需要經(jīng)過長期的實踐和訓(xùn)練。應(yīng)用動作捕捉技術(shù)雖然可以在一定程度上降低動作創(chuàng)作的難度，減少對動畫創(chuàng)作室的經(jīng)驗依賴。但是最為關(guān)鍵的是動作捕捉技術(shù)可以記錄具體的實際動作，捕捉到每一幀，并精準(zhǔn)地記錄。在經(jīng)過動作的捕捉之后，角色有了自己的動作和表情等，這些是豐富的動作動畫師使用傳統(tǒng)的動畫剪輯達不到的效果。因此，近些年來，動畫捕捉技術(shù)被大量應(yīng)用在好萊塢電影當(dāng)中，比如我們熟悉的《金剛》以及《指環(huán)王》等都在其中使用了大量的動畫捕捉技術(shù)。為了使得動畫捕捉的教學(xué)技術(shù)可以更好地與市場相融合，培養(yǎng)高素質(zhì)地動畫捕捉技術(shù)人才，應(yīng)當(dāng)在三維動畫領(lǐng)域當(dāng)中開設(shè)動作捕捉實驗課程，讓廣大學(xué)生參與動畫的一項制作。同時，在教師的指導(dǎo)之下，綜合運用自身學(xué)習(xí)的知識，提高自身的職業(yè)素質(zhì)與能力。但是當(dāng)前許多高校并未開展此項課程，其一是因為動作捕捉的設(shè)備價錢較高，當(dāng)前較好地動作捕捉設(shè)備主要是我國的天遠和美國的魔神、Optitrack等，這些設(shè)備的造價較高，不是一般的高校可以承擔(dān)的。其二是因為缺少相關(guān)實驗內(nèi)容的教材，當(dāng)前動作捕捉的核心技術(shù)還受制于國外，外國的相關(guān)設(shè)計人員還并未經(jīng)過系統(tǒng)地訓(xùn)練，因此，在實際的實驗教學(xué)過程中需要自己去構(gòu)建一些動作捕捉實驗教學(xué)體系。這無疑增加了動作捕捉技術(shù)在實驗教學(xué)當(dāng)中的難度。

二、動作捕捉技術(shù)在實驗中的應(yīng)用

1、搭建運動捕捉系統(tǒng)實驗環(huán)境。我院動作捕捉技術(shù)實驗環(huán)境設(shè)定在美國Optitrack三維動作捕捉系統(tǒng)之上。在實驗教學(xué)過程中，選取12個Prime 41動作捕捉鏡頭環(huán)繞在需要捕捉的區(qū)域當(dāng)中，但是只能捕捉單人的動作。通過在捕捉區(qū)域當(dāng)中捕捉演員的各種動作，將需要捕捉的數(shù)據(jù)上傳到相關(guān)的工作站當(dāng)中，在實驗過程中主要使用美國CMOS公司的傳感器，在2048×2048像素的模式下進行工作，每一幀的頻率可以達到每秒180幀。而Motive實時操作和分析軟件可以給廣大用戶提供最為簡單的操作環(huán)境，廣大用戶可以完成動作的捕捉以及識別和匹配等，并支持32位和64位操作系統(tǒng)，甚至可以完成單人操作。但是在這個系統(tǒng)當(dāng)中需要使用專用的云臺、專用的鏡頭和動作捕捉專門使用的緊身服裝等。

2、具體實驗步驟分析。在整個實驗過程當(dāng)中，采用紅外鏡頭的方式來采集演員的動作，在Motive中輸出采集的各種數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到MAYA當(dāng)中進行修幀和補幀，最后敲定關(guān)鍵幀，并將選定的關(guān)鍵幀轉(zhuǎn)化為一種數(shù)據(jù)，并在三維軟件當(dāng)中綁定角色，給動畫角色賦予動作捕捉的內(nèi)涵與概念。通過這種實驗操作的方式，學(xué)生可以清晰地看到動作捕捉的制作過程，從而不斷提高學(xué)習(xí)興趣，為以后更好地完成動作制作打下堅實的基礎(chǔ)。具體來說主要分為以下幾個步驟。首先，讓學(xué)生明白動作捕捉的環(huán)境，熟悉各個設(shè)備的使用功能，并學(xué)會使用動作捕捉設(shè)備的相關(guān)啟動、掃場和水平定位等準(zhǔn)備性的工作。其次，讓學(xué)生知道如何給演員穿動作捕捉的專用服裝并粘貼標(biāo)記的地點，在演員測試動作的過程中學(xué)會檢測標(biāo)記的地點。再者學(xué)生學(xué)習(xí)演員動作的捕捉，以及后期的噪音處理等等。因為在專用服裝上標(biāo)記的不同地點，可能會發(fā)生混淆和丟失等等，引起后期采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)些許地誤差。因此，必須對噪聲數(shù)據(jù)進行適當(dāng)?shù)靥幚砗托扪a，并根據(jù)動畫曲線將一些錯誤的數(shù)據(jù)進行修正，從而在噪音處理環(huán)節(jié)當(dāng)中保證動作的流暢。最后是標(biāo)記映射部位，學(xué)習(xí)如何驅(qū)動角色的動作變化。

三、結(jié)語

綜上所述，雖然當(dāng)前動作捕捉技術(shù)在動畫創(chuàng)作中有較為突出的優(yōu)勢，但是受到經(jīng)濟和人才的影響，動作捕捉技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用還不夠成熟，相信隨著動作捕捉技術(shù)在實驗教學(xué)中的實踐與訓(xùn)練，動作捕捉技術(shù)將會被更多人所熟知和應(yīng)用。

參? 考? 文? 獻

[1]焦垚楠，劉戈三.動作捕捉角色與真人演員實時交互預(yù)演方案設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電影技術(shù)，2019（07）：13-18.

[2]陶宇琪，張屹南.基于動作捕捉的舞蹈教學(xué)交互應(yīng)用[J].裝飾，2019（06）：42-43.

[3]韓麗，張美超.融合動作捕捉技術(shù)的體育微課教學(xué)設(shè)計與實驗研究[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，40（02）：199-206.

蔡靖（1983.7-）女，漢族，遼寧沈陽人，碩士學(xué)位，遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，工程師。