表情動畫在動作捕捉系統中的實現

摘要：在動畫領域當中面部表情的識別是一個具有挑戰性的問題。人體臉部是人類進行情感傳達的十分重要的部分，但是由于存在著一定的特殊性，不同人的五官分布、膚色等具有不同的特征，在捕捉各種各樣表情上具有一定的難度。基于此，本文首先敘述了動畫在光學式動作捕捉技術中的實現，之后從三個方面分析了臉部表情動畫應當注意的問題，以供有關人士進行參考。

關鍵詞：表情動畫;動作捕捉;實現方案

一、引言

表情動畫的捕捉大致可以從幾何、圖像、運動跟蹤等幾個方面來進行分類，幾何操作即通過關鍵幀插入法參數方法進行模型分析，圖形操作可以通過圖形變換、動作紋理映射以及面部表情的實現對表情的抓取操作，而動作跟蹤的方法可以通過對動作進行實時跟蹤，連續捕捉進行識別。通過光學式的捕捉系統將臉部的表情進行識別是創建臉部動畫的一種十分優異的選擇。

二、臉部動畫在光學實時捕捉技術中的實現

面部動作進行捕捉時，有不同的系統方案可以進行選擇，主要是通過將標記點貼在臉部在一定區域，對面部進行動作捕捉來實現的。本文從三個方面來介紹臉部動畫捕捉技術方案。一是用六個MX-F40鏡頭來進行面部的捕捉，在面部上設置30個以上的標記點，在較小的捕捉區域當中，進行集中化的面部捕捉。系統內部通過有限的頭部運動，將頭部的傾斜以及旋轉的角度控制在20°之內。通過一定的配置，進行測試和脫機數據收集。從實際的應用狀況來看，六個鏡頭的系統，屬于偏少的狀態。二是通過十二個MX-F40鏡頭進行捕捉，這樣的技術被用作推薦面部的標準配置。在這個系統當中，能夠對面部以及全身進行同質化，可以360°的對全身的動作進行捕捉。方案三是用十八個MX-40鏡頭進行捕捉，系統可以將全身以及面部進行捕捉，精確地實現360°地全身捕捉并且支持頭部180°的旋轉和60°的傾斜，能夠較好地實現對系統的全身任何臉部表情的全部捕捉。

在選擇完具體的操作方案之后，對鏡頭進行一定的校正，通過計算鏡頭在三維空間當中的位置，實現對于動作的數據收集和后期的展示，通過校正之后可以將鏡頭對臉部各種表情進行精細化的捕捉。在捕捉的過程中，最好選擇面部表情比較夸張和豐富的人員來擔當，可以做出各種夸張的動作，例如哭，笑，生氣等。動作的幅度最好較大，以便結果更加真實和明顯，面部表情捕捉完成之后，對捕捉好的面部表情經過處理和修正，首先必須使用vsk操作技術，進一步確保數據修補的精細化。在數據修復的過程中，可以利用曲線、直線等多樣化的修復方式，確保點的軌跡能夠在正常的軌道當中避免出現掉點的狀況。修補完成之后可以進行應用導出，修補好數據將會在IQ軟件里進行連續化的動作排列，通過face robot來實現對動作的導出和識別。一般的三維軟件能夠支持FBIX和C3D格式，將制作好的人臉的模型與臉部表情動畫進行相互匹配，同時還可以在其他的軟件中對于面部表情進行二次化的修改。

三、面部表情捕捉重點問題分析

（一）一些數據不能被捕捉

一些數據在捕捉的過程中存在困難，一方面鏡頭捕捉的頻率與人的動作的實際頻率存在差異，將會導致不少的動作難以捕捉，例如，表情變化過快的狀態之下，頻率較低的設備將會導致動作不夠連續。鏡頭的傳感器靈敏度較低會導致來回走動的動作難以進行捕捉[1]。在進行表情捕捉的過程當中，應當根據設備的實際參數選擇合適的方案來進行面部表情的捕捉，結合面部表情的實際捕捉需要，選擇合適的動作。

（二）鏡頭校準

如果在動作捕捉的過程中鏡頭被觸碰，需要進行重新地校準，才能夠進行使用，校準的過程較為煩瑣，在不同的場地當中具有不同的校準方案。在IQ軟件當中可以自動地對數據進行保存和處理。鏡頭可以結合數據對動作進一步進行修復，可以有效地避免煩瑣的調校準過程[2]。應當充分結合鏡頭校準的實際需要，全面對鏡頭進行合理的校準處理，確保校準的準確性。

（三）避免鏡頭的抖動

在不少的動作當中會出現一定細小的抖動，畫面整體存在不連貫性，這是由于系統的不穩定鏡頭，在捕捉的過程中容易出現抖動的現象。面部捕捉過程當中需要進行設置標記點，一般來說，臉上直徑貼點為3mm，如果存在抖動將會導致軟件當中的動作出現較多的雜點，從實際的狀況進行分析，鏡頭的精度存在問題也會導致上述的狀況。

四、結束語

綜上所述，光學式動作捕捉在應用上具有良好的使用優勢，能夠有效地突破機械設備的限制，應用過程較為方便。但是在使用的過程中應當進一步注重拍攝中容易存在的問題，選擇合適的臉部捕捉方案，進一步確保動畫過程面部表情的準確性。

參考文獻：

[1]王建磊.面部表情捕捉技術及其在動畫游戲中的應用研究[J].藝術品鑒，2018（4Z）：93-94.

[2]宋曉梅.用“表情”詮釋逐幀動畫，讓“熱情”灑滿智慧課堂——淺析信息技術教學的自主學習[J].中小學電教：下，2018（4）：47.

作者簡介：宋迎嘉（1987.10-），女，漢族，遼寧沈陽人，初級職稱，遼寧省先進裝備制造業基地建設工程中心。