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1、表演新时代来临 纵论银幕“动作捕捉术”22年有了动作捕捉和CG技术，大银幕已经迎来崭新的“表演”时代。从1990年大银幕上第一次出现动作捕捉技术开始，这项技术如今已走过了22年。下面，就让我们从动作捕捉技术的前世说起，一起回顾这项技术的发展历程，以及它带给整个电影行业的意义。来源：Mtime时光网作者：cgworld会员评论 93条CONTENTS 目录什么是动作捕捉？动作捕捉技术的前世纵论动作捕捉术22年首次亮相全面回忆伟大尝试最终幻想：灵魂深处标杆之作指环王无标记面部捕捉黑客帝国2&3走向规范化极地特快试炼之作金刚首尝户外动作捕捉加勒比海盗2走火入魔之作贝奥武夫CG真人角色的巅峰本杰明巴顿
2、奇事称帝之时阿凡达行业的认可创：战纪走出影棚猩球崛起胜利宣言丁丁历险记关于动作捕捉技术的16件事“动作捕捉”技术揭秘 “动作捕捉第一人”安迪瑟金斯视频：丁丁历险记拍摄揭秘图说：铁甲钢拳镜头大拆析视频：猩球崛起拍摄揭秘独家专访猩球崛起幕后团队时光话题 动作捕捉，该设电影奖项吗？什么是动作捕捉技术？我们先给出一个学术性的定义：动作捕捉（Motion Capture）就是综合运用计算机图形学、电子、机械、光学、计算机动画等技术，通过捕捉表演者的动作或者表情，通过这些动作或表情数据直接驱动动画形象模型的技术，在电影、动画、游戏和医疗科学等领域有较大的使用范围。时光网特稿 看看今年的大银幕猩球崛起的大猩
3、猩，竟然没有一只是真实的猩猩，在这些毛茸茸的生物背后，都是一位一位活生生的动作捕捉演员；铁甲钢拳，在拳坛上自然流畅，拳拳到肉的机器斗士们，也都是穿着蓝色服装，踩着高跷的演员亲自表演的；丁丁历险记，卡通的造型却有无比自然的动作和表情，这同样是拜真人演员的动作捕捉所赐。有了动作捕捉和CG技术，大银幕已经迎来崭新的“表演”时代。过去依靠化妆才可以实现的奇异的角色，如今在3D模型和动作捕捉技术的协助下，不仅可以完美地展现艺术家们的精妙设计，还可以最大限度地保留真人演员的表演。随着技术的进步，今后在大银幕上出现完全逼真的真人角色只是时间问题，而从台前隐于幕后的演员们需要做的，就是全身心地投入一个演员事业
4、的核心：表演！遥想从1990年大银幕上第一次出现动作捕捉技术开始，这项技术如今已走过了22年。从最初时仅有数秒的简易2D骷髅画面，到丁丁历险记全CG长片的虚拟表演，“动作捕捉”已完成从婴儿到成年的蜕变。下面，就让我们从动作捕捉技术的前世说起，一起回顾这项技术的发展历程，以及它带给整个电影行业的意义。动作捕捉技术的前世“Rotoscope”Rotoscope技术设备Rotoscope，一门濒临消亡的手艺1915，动画大师Max Fleischer，研发了一种叫做“Rotoscope”的技术设备，并申请了专利，可以看作是动作捕捉的雏形。Rotoscope说白了就是通过一种特殊的放映机，将拍摄的胶片
5、内容打到透台上，可以让画家直接照着画面中的造型可以一帧一帧第照着画。这样画出来的角色非常地栩栩如生。不要小瞧这个技术。1937年，世界上第一部动画长片白雪公主就是依靠这样的技术，让手绘角色的动作无比生动。后来入选奥斯卡最佳电影的美女与野兽、电子世界争霸战都使用了这项技术。而且这项技术的影响力至今还存在，并没有因为后来各种动作捕捉技术而消亡，其中最著名的电影就是2006年大牌云集的盲区行者。采用Rotoscope技术制作的盲区行者严格讲就是一部动画片不过，Rotoscope还不能说是动作捕捉技术。今天成熟的动作捕捉技术主要有机械式、电磁式、声波式和最主流的光学式（详见尾注）。其中，电磁式和声波式
6、在影视特效中出现的实在太少，这里仅作科普，不做详解，机械式有少量应用，但是最核心的、最主流的，还是光学式动作捕捉技术。我们现在看到的几乎所有在电影中使用的动作捕捉技术都是光学式，接下来我们将顺着电影的发展，主要来谈谈这种技术及其影响。动作捕捉银幕首次亮相全面回忆，1990全面回忆中，这个几秒钟的镜头成为了“动作捕捉”术的起点这是历史上第一部使用动作捕捉技术的电影，整场戏只有几秒钟。表现的是斯瓦辛格饰演的主角经过X光扫描射线时的镜头，因为携带武器被发现。这个镜头是Motion Analysis公司提供的技术支持来实现的，当时的动作捕捉设备甚至还是有线的。而用动作捕捉实现的数据转移到屏幕上，因为在
7、电影中要展现的只是角色经过X光预览的内容，所以只要准确拿到2D的动作捕捉数据就行了。观看天才除草人影片片段（运用动作捕捉技术实现的）两年之后，就有了第二部使用动作捕捉的电影，皮尔斯布鲁斯南主演的天才除草人。在那之后，动作捕捉技术还有一些在电影和电视中出现，比如电视剧魔法师梅林，朱莉娅罗伯茨主演的致命化身（首次使用动作捕捉技术直接驱动CG角色和实体模型），但是真正让人们看到动作捕捉真正要大展宏图的时候是2001年，这部电影就是赫赫有名，毁誉参半的最终幻想：灵魂深处。一次伟大的尝试最终幻想：灵魂深处，2001毁誉参半的试水与最昂贵的头发关于这部电影，能说的太多了。在2001年，这部电影以惊人的水准
8、实现了当时最接近照片写实的CG角色，也实现了在当时看起来“简直和真人一样自然”的动作水准。这部电影整整耗费了1.73亿美元，光制作头发用就了3000万。这部电影也是首次实现全程用动作捕捉的电影片中所有的角色均是使用了光学式动作捕捉技术：动作捕捉服上装有发光点，6台摄像机一起捕捉这些数据，甚至当时还实现了多人同时动作捕捉。要知道下一次这么做的时候，已经是2004年的极地特快了。不过当时CG角色面部的制作则还是使用手工动画，真人的表演只用作参考。观看最终幻想：灵魂深处制作特辑关于这部电影惨败的故事，这里就不用说了。不过这部电影却给人们留下了极大的震撼人们第一次意识到在银幕上用CG实现和真实人类一样
9、的角色是有可能的。真人角色和虚拟角色之间的争论也是从那时候开始。动作捕捉技术没有因此停止发展，人们对富有表现力的CG角色的追求一直在继续。同样在2001年，有一部更加伟大的电影也上映了，这就是指环王。动作捕捉的标杆之作指环王，2001-2003指环王2为“咕噜”申报奥斯卡“最佳男配角”的海报咕噜的“三部曲”如果纯粹从技术上说，指环王使用的动作捕捉技术其实未必比最终幻想的强。当时威塔（Weta）工作室只是一个中等规模的特效工作室，见长的是传统模型和道具部门，实力尚不能和工业光魔（ILM）、数字领域（Digital Domain）这样的顶级大厂相提并论；二来，使用动作捕捉来制作“咕噜”其实不是一开
10、始就做出的决定，而是配音演员安迪瑟金斯的精湛表演说服特效团队的；第三，当时还没有特别完善的可以和真人演员互动表演的实时动作捕捉设备。当时，所有出现咕噜的镜头一般要制作三遍：第一遍是实拍，安迪瑟金斯穿着白色衣服和演员一起表演；第二遍在电脑中，将安迪擦除以便放置咕噜；第三遍是安迪单独的个人表演，穿着带记录点的动作捕捉衣表演，动画师先制作出安迪运动的造型，然后再将数据转化到咕噜的模型身上。在独立表演的时候，计算机要做的工作是将安迪的表演记录下来，将咕噜这个角色的动作特征编写成一套动画数据库，然后交给动画师。除了安迪本身的表演之外，咕噜的很多动作需要动画师的再创作，通过视频对比也可以看出来，安迪的表演
11、和咕噜的动作还是有相当多的出入。观看指环王3制作特辑留意一下，安迪和和其他演员一起合作的表演时候穿着的是纯白色衣服，并没有捕捉点，选择白色衣服是为了方便在后期中将演员擦除。在指环王2和3中，安迪瑟金斯才穿上了带着动作捕捉点的衣服。而且这些服装只能捕捉少量的基本数据点，比如手部的捕捉点只在中指上才有，只能捕捉手部的方向信息。原因之一是安迪本人的造型和咕噜相去太远，很多细小的动作，比如手指的关节运动，在当时的条件下，与其研究动作捕捉和真人的绑定，还不如让动画师直接完成来得方便。其实仔细观察，大部分动作捕捉的角色和被捕捉的对象往往外形相对接近，即使是阿凡达，也不例外。和真人演员差异较大的角色的动作捕
12、捉就需要动画师在绑定上下大工夫了，比如猩球崛起就要靠动画师长时间将真人表演的捕捉点转移到虚拟角色上。在这方面的绑定工作至今还没有技术方面的捷径可走。表情捕捉和动作捕捉类似，安迪的表情捕捉是在脸部上点了近100个点，然后使用近距离的摄像机拍摄记录，再交给动画师。和动作捕捉一样，很多虚拟角色才有的细节表情还要依靠后期动画师。面部捕捉技术的真正飞跃，还要数与指环王3同年上映的科幻大作黑客帝国2&3。无标记的面部捕捉黑客帝国2&3，2003五步易容术黑客帝国2&3当年石破天惊的特效今天看起来依然拉风无比，就单谈面部捕捉技术，也绝对算得上一个奇迹。因为这可是无标记面部捕捉！在2001年Image Met
13、rics刚刚研发了这项技术，而仅仅2年之后，黑客帝国的特效团队之一，ESC特效公司又自己研发了这项技术！整个过程分5步，即使现在看起来，也先进得要命啊！1.高清摄像机拍摄首先使用5台Sony/Panavision HDW-F900 高清摄像机同步拍摄雨果维文的脸，并立即将数据传到工作站，将无压缩的图像储存到硬盘。每秒中的数据传输量估计达到1G。2.光流照片测量这是一个非常关键的算法。光流照片测量技术可追踪每个像素点在不同的摄像机的位置，然后将这些结果和一个中度精细的模型相结合，将像素与模型的每个节点匹配，可以得到每个路径的精确位置，并且得到模型的运动轨迹。之后，再将每个2D数据与每个摄像机的位
14、置重新匹配。到了这一步就已经可以得到一个不错的可动模型了。3.关键帧修改，删除全局运动光流照片测量是一个不错的算法，但是不够完善。如果出现匹配错误，错误会在后面的帧数上堆叠，在3D模型中尤其明显。这样就需要进行一些反向计算，通过上一帧的数据去校准。误差太大就得用手动调整。因为这个虚拟头部的运动是要和身体运动相结合的，所以头部本身的位置运动必须删除，只留下脸部表情的变化。4.材质制作为了制作一个精确的材质，最好的办法是制作一个实体雕塑再进行扫描。因为在记录表情的时候，没有使用任何记录点，这样团队就可以通过看那些非常清晰的照片绘制出精致的皮肤表面。5.渲染虽然已经有了不错的皮肤表面贴图了，但是还缺
15、乏类似毛孔和细小的皱纹这些精密的细节。团队用的是仅有100微米距离扫描，可以得到非常精确的面部高低数据。将这些高低数据配合皮肤表面材质数据，再配合光学算法，最终获得最后的精致画面。这是在电影中首次大范围使用无记录点的面部捕捉技术，基本做到了令人信服的逼真度，比最终幻想时高了不少。不过黑客帝国的几位主演都带着墨镜，不需要精细制作眼睛，所以一定程度上降低了制作难度。这项技术在当时非常先进，但是效率不高，制作麻烦，成本也高，而且演员的面部表演需要单独制作。由于演员们难有宽松的档期，而且后来制作精确的皮肤表面已经不再是什么难事，所以出于对效率和制作水准的均衡考虑，无记录点的面部动作捕捉不再是动作捕捉技术攻关的重点。这项技术一
