运动捕捉技术在三维动画中的应用流程研究(3)

　　（四）运动捕捉阶段

　　第四阶段属于运动捕捉实施阶段。为了节省实际捕捉中不必要的资源损耗以及时间，参与捕捉的演员在运动捕捉师的指导下，提前熟悉并排练动作。待演员熟悉动作后，运动捕捉师就能够通过XsensMoven运动捕捉系统对演员表演的动作进行采集了。具体动作捕捉的流程方案如下：

　　1.首先，需搭建一个空间不小于50平方米的房间作为运动捕捉实验室。注意室内不能放置体积较大的金属物体，以免对捕捉系统的电磁信号进行干扰。

　　2.然后，运动捕捉师为演员换上捕捉服。这种服装内部放置了12个惯性传感器，它们体积微小，分别藏于角色的肩、肘、腕、趾等关节位置。这些传感器是动捕的核心部分，负责将角色动作进行采集，并以无线的方式与计算机上的软件实现通信。

　　3.运动捕捉环境部署好后，软件系统需要通过演员固定姿势的测试，来实现捕捉系统对角色动作的校准。这些固定姿势分别为T—Pose、N—Pose、曲膝等。在测试的过程中，若演员摆出的姿势与系统指定姿势不同，则动作采集无法继续，需要重新开始测试直至通过。

　　4.校准通过后，开始正式的动作采集工作。在MVNStudio软件中可实时观察到需要捕捉到的动作。运动捕捉并非每次记录都是令人满意的，我们需要在采集过程中通过MVNStudio进行实时检测，判断是否符合前期动作设计的要求，如不符，则需重新录制。下图左侧为穿着捕捉服的演员，右侧为同步的软件画面（图3）。

　　5.运动捕捉完成后，我们将采集到的动作数据通过MVNStudio软件转换为BVH格式的动作文件。这种格式的文件与三维软件中的骨骼系统实现无缝对接，可以被Maya、3dsmax、Softimage、Lightwave等动画软件所支持，使三维角色呈现出逼真、连贯的动作。图4展示了采集后的动作数据，应用于《云之南》中角色模型的动画效果。

　　（五）数据处理与修正

　　第五阶段属于数据处理与修正阶段。运动捕捉的动作尽管比动画师手调动作更易于实现，但这种技术仍会出现一些客观问题。最典型的是捕捉后的关键帧过于繁杂密集，这就需三维动画师在软件中以手动的方式进行再次修正。这项工作主要是减少冗长的关键帧、优化动作数据、修正动作细节3个方面。由于动作捕捉系统已为角色动作的生成创造了必备的关键帧。在原有关键帧的基础上，对角色动画进行再次编辑就方便多了。最终，动画师会把修正好的动作进行分类并且存储建库。这种动作数字化的创作方法极大提高了动画制作的效率。动作库的创建也为后续动画作品的制作节约了制作成本。

　　结语

　　人类历史上，任何一种创新技术的诞生与发展，势必会影响与其相关联的产业发生变革。毫无疑问，运动捕捉技术的发明与创造已逐步改变了影视动画行业的制作规范与设计思维。笔者本着弘扬当代动画制作的新思路、新方法的初衷，在概述了运动捕捉的定义、分类与应用领域的基础上，对XsensMoven惯性运动捕捉系统的特点与运用技巧进行了剖析。期待通过本文，让更多的动画人了解并关注运动捕捉这种动画创作的新方法。

　　（注：本文为国家级大学生创新创业训练项目，项目编号：201310022047）

　　注释：

　　①张漫宇.基于表演运动捕捉技术在影视表演动画中的应用[J].教育教学论坛，2013（6）.

　　②黄波士，陈福民.人体运动捕捉及运动控制的研究[J].计算机工程与应用，2005（7）.

　　③金刚，李德华，周学泳.表演动画中的运动捕捉技术[J].中国图象图形学报，2000（3）.

　　④李晓丹，肖明，曾莉.人体动作捕捉技术综述以及一种新的动作捕捉方案陈述[J].中国西部科技，2011（15）.

　　作者上官大堰系北京林业大学艺术设计学院讲师

　　黄心渊系中国传媒大学动画与数字艺术学院院长

　　王婧慧系北京林业大学艺术设计学院讲师

　　（责任编辑：张斐然）