戏曲人物动作捕捉技术的研究与应用

王泽民

摘 要：随着科技的发展，动作捕捉技术越来越多的应用到动画中来，随着大量的运动数据库的建立，运动数据质量参差不齐。在这里我们通过对戏曲艺术动作的捕捉，进行了大量的研究和数据的反复比对，并从中得到一些关于动作捕捉（包括手部捕捉）和戏曲人物动作表演的体会。

关键词：虚拟性 红外反光点 节奏

中图分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0229-02

1 概述

（1）戏曲概念

戏曲，是我国传统的戏剧形式，它包含文学、音乐、舞蹈、美术、杂技以及人物扮演等各种因素，是一种综合艺术。它的特点是将众多艺术形式，以一种标准聚合在一起，在共同具有的性质中体现其各自的个性。王国维在《戏曲考原》一文中指出：戏曲就是“以歌舞演故事”，从而揭示了中国戏曲以载歌载舞的形式表演故事的艺术特点，是最早而又比较科学的戏曲概念。

（2）戏曲与数字技术的结合

针对戏曲人物动作捕捉的问题，从戏曲表演的特点出发，选择有代表性的剧目和角色作为研究对象，采用动作捕捉技术对戏曲程式动作进行三维空间的数据记录提取，保存演员动作在三维空间中的运动数据，再利用MAYA软件进行戏曲人物的建模和角色动画制作，以实现真实全面地保存戏曲艺术的精华，为实现戏曲表演大师动作的复原、网络展示及传播提供技术基础。

（3）动作捕捉简介

Motion capture技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向用户通过可以在动画制作中应用的数据。当数据被计算机识别后，动画师即可以在计算机产生的镜头中调整、控制运动的物体。从应用角度来看，表演动画系统主要有表情捕捉和身体运动捕捉两类；从实时性来看，可分为实时捕捉系统和非实时捕捉系统两种。

2 戏曲人物动作捕捉相关技术

2.1 动作捕捉技术

动作捕捉技术的雏形是1915年动画大师Max FlEischer研制的一个将胶片内容打到透光台上的放映机，动画师照着画面人物动作造型绘制角色动作，从而使角色栩栩如生。1994年，三维运动轨迹捕捉技术正式商业化，2011年，利用最新动作捕捉技术拍摄的，没有一只真实动物参与表演的影片《猩球崛起》，达到了动作捕捉技术应用的新高峰。

动作捕捉技术从表演系统上分主要有身体运动捕捉和表情捕捉，从技术原理上分主要为机械式、声学式、电磁式和光学式。不同原理的设备各有其优缺点，一般可从以下几个方面进行评价：定位精度；实时性；使用方便程度；可捕捉运动范围大小；成本；抗干扰性；多目标捕捉能力。从技术的角度来说，运动捕捉的实质就是要测量、跟踪、记录物体在三维空间中的运动轨迹。

我主要谈的是光学运动捕捉，光学式运动捕捉的优点是表演者活动范围大，无电缆、机械装置的限制，表演者可以自由地表演，使用很方便。其采样速率较高，可以满足多数高速运动测量的需要。虽然它可以捕捉实时运动，但后处理（包括Marker 的识别、跟踪、空间坐标的计算）的工作量较大，对于表演场地的光照、反射情况有一定的要求，装置定标也较为烦琐。特别是当运动复杂时，不同部位的Marker有可能发生混淆、遮挡，产生错误结果，这时需要人工干预后处理过程。所以我才准备浅谈一些捕捉的经验和捕捉过程中的难题和解决的经验。

2.2 动捕技术和戏曲结合以后将会有那些特殊性

戏曲表演的特点程式性，综合性，虚拟性。动作捕捉本身就是虚拟性的，因为空间场地限制，不可能把所有的景全都搬进捕捉场地，我们捕捉所设置的空间场地只是一个高3 m，长宽5 m的盒子，所以演员的运动表演空间并不大，所谓“三五步行遍天下，六七人百万雄兵”、“顷刻间千秋事业，方丈地万里江山”，很融合的统一。也就是说戏曲的表演更适合捕捉。

2.3 角色动画技术

角色动画是计算机图形学和艺术相结合的产物。目前实现角色动画技术主要有三种实现手段。

3 戏曲人物动作数据捕捉及模型的建立

通过先期准备，获取戏曲人物的相关文字，图片，视频资料，进行角色梳理编排，利用动作捕捉设备就可以进行戏曲程式动作的录制，以获取戏曲舞蹈动作的运动数据，同时利用MAYA初步建立戏曲人物的模型。在拥有运动数据和戏曲人模型后既可以进行数字化后期制作实现动画展示。

3.1 戏曲动作的捕捉

要获得便于处理的戏曲动作数据，通常要求表演者穿上我们捕捉时特制的紧身衣，并在身体关键部位，如关节、髋部、肘、手腕等位置上贴上一38个特制的红外反光点官方称（MARKER）。

反光材料在外部光源的照射下可以从不同的角度反射出RGB值相同的光，利用多台相机进行动作拍摄，在每一时刻，可以得到所有点的运动轨迹，并通过专业捕捉软件记录下来。这样我们的运动数据就初步形成，但由于我们所用的是红外反光点，在演员运动过程中会出现点的遮挡，我们所得数据会存在一定的错误，最初的数据不能直接拿过来用，必须进行人为的数据修复才能用。

3.2 捕捉场地的设置

光学运动捕捉，主要是靠相机来捕捉演员身上的反光点，这就要求我们在场地设置上要求很高，相机能拍得位置不能出现演员身上之外的别的反光点，我们这里称之为噪点，噪点对我们捕捉数据的好坏影响很大。

捕捉开始的第一步是扫场地，我们所说扫场地并不是用扫把去真的扫场地，而是用捕捉专用的工具进行静态校准和动态校准。这两项先期准备必须做好，最后出来的数据错误才会少。不管是不戏曲人物还是别的动作都必须要做好校准工作。

3.3 戏曲人MARKER点的设置endprint

上边我门提到的反光点是可以自己进行设置命名的，这也是光学运动数据捕捉中最关键的一步，最初我刚接触捕捉的时候，是按照公司给我的一个模板来为演员衣服上贴反光点并命名。用最原始的36个MARKER我进行了不少捕捉，刚一开始看到可以轻轻松松的就把运动数据采集并附到模型上动起来很高兴，没有想太多，直到我院的《三毛从军记》演出，我用数据捕捉做了一部分动画，发现动画里的每个人物动起来都有点僵硬，看起来不舒服，于是开始了我的漫长摸索过程，我不停的试验，最后终于找到现在的这个38点的命名，人物运动起来就比较自然了。

3.4 戏曲人物捕捉过程中的表演幅度和节奏

普通的人物动作捕捉，比较简单不用考虑太多，但是戏曲人物动作捕捉通过这些年我的经验积累必须注意以下几点。

3.4.1 表演节奏

戏曲表演本身注重手、眼、身、法、步。手部由于光学捕捉的限制手部我们基本捕捉不了他的细微手指动作，只能记录手的方向和位置，但是手的动作怎么办？下面我会单独提出来详细描述。眼睛的表演是我们目前所有的捕捉设备都不能完成的必须是我们自己到MAYA里去手调了。身、法、步的表演我们在捕捉过程中必须要注意，如果我们只是让戏曲演员把他们的程式动作表演完，那样所得数据没有问题，但当我们附到模型后会感觉和真人表演有差距，我们会感觉到所有的动作幅度和节奏都会变慢，这就要求我们必须告诉演员在表演的时候必须适度的夸张，动作幅度必须要大一些，节奏要快一些。当然也不是一概而论，举例说：《拾玉镯》中的孙玉娇的一段花旦的程式动作表演，在大的一些动作中掺杂着很做琐碎的手腕，头部，肩部的小细节，这些小的细节如果按照原来的表演，附到模型后基本上就看不到了，而这些小的细节是戏曲表演的精髓，是恰恰不能丢掉的。所以就要求演员在表演的时候必须适时的把表演幅度放大一些。我们的传统动作剧目《三岔口》，整出戏演员没有一句话，大动作的武术表演，小的细微的动作很少，我们捕捉他们的时候，就不再要求他们一味的放大幅度，因为人任堂惠他们的表演都是大的肢体动作，我们只需告诉演员表演的时候适时的注意表演节奏，把动作稍微加快一些就好。

3.4.2 表演幅度

捕捉过程中我们演员所穿的都是紧身衣，而且越紧越好，身上的反光点才不易晃动，我们所采集的数据才不会抖动。但是捕捉时候我们要注意到不管是戏曲人还是动画角色可能都不是和我们真人一比一的比例。尤其戏曲人物都会穿上莽或靠，穿上这些戏曲表演服装后人物整个会放大一倍，和数据采集时形成非常大的落差，这时候如果演员按日常表演，采集的数据附到模型上，动起来时会出现很多手在衣服里没有脖子等现象，这就要求我们演员表演时必须时刻想象到身上穿着很肥的服装，必须把服装的空间预留出来，只能把伸展的幅度加大放开。

4 结语

随着时代发展，随着电影、电视等媒体的出现，戏曲已被挤到了文化的边缘。在许多人看来，戏曲的受众正越来越老龄化，戏曲不可避免地要走向衰亡，被时代淘汰。虽然戏曲在艺术格局中的边缘化并不代表艺术价值的衰减。相反，戏曲所具有的古典艺术、民族艺术的双重身份，在文化全球化与文化多元化的背景下更加显现出其固有价值。这就要求我们必须想尽一切办法去保护它，戏曲可以被“动画”，但不能肤浅化。我们在捕捉戏曲表演程式动作时不能脱离戏曲的表演特征，须以严肃的态度进行戏曲动作捕捉。我们之所以去捕捉戏曲的动作，是想更好的用三维的动画形式来保护和弘扬我们的戏曲艺术。

动画可能会削弱戏曲的视觉元素，但无论如何，动画可以丰富戏曲的传播渠道。戏曲和动画的结合是一个很好的创意，戏曲本身的形态和动画有着天然的联系，二者都是动态艺术。戏曲的的程式化、虚拟性使用了夸张、象征手法，这也是动画的美学特征。”从历史上看，包括戏曲在内的中国文化从来都不排斥其他文化，也不会排斥动画在内的新媒体。所以我们必须好好利用现代的新媒体技术把戏曲艺术加以发扬广大。

参考文献

[1] 戏曲表演身段.http：//book.chaoxing.com/ebook/read_11899665.html.

[2] 角色绑定与动画规律基础.http：//club. topsage.com/thread-2430444-1-1.html.

[3] 曾芬芳.基于数据手套的人机交互环境设计[J].中国图象图形报，2009（8）.

[4] 李琪.一个虚拟手原型的实现[J].上海交通大学学报，2010（3）.

[5] 魔神公司教程.软件自带.

[6] 郭光.MAYA完全手册：解决方案篇[M].中国青年出版社，2010.

[7] 郭光.MAYA完全手册：建模篇[M].中国青年出版社，2010：10.endprint

上边我门提到的反光点是可以自己进行设置命名的，这也是光学运动数据捕捉中最关键的一步，最初我刚接触捕捉的时候，是按照公司给我的一个模板来为演员衣服上贴反光点并命名。用最原始的36个MARKER我进行了不少捕捉，刚一开始看到可以轻轻松松的就把运动数据采集并附到模型上动起来很高兴，没有想太多，直到我院的《三毛从军记》演出，我用数据捕捉做了一部分动画，发现动画里的每个人物动起来都有点僵硬，看起来不舒服，于是开始了我的漫长摸索过程，我不停的试验，最后终于找到现在的这个38点的命名，人物运动起来就比较自然了。

3.4 戏曲人物捕捉过程中的表演幅度和节奏

普通的人物动作捕捉，比较简单不用考虑太多，但是戏曲人物动作捕捉通过这些年我的经验积累必须注意以下几点。

3.4.1 表演节奏

戏曲表演本身注重手、眼、身、法、步。手部由于光学捕捉的限制手部我们基本捕捉不了他的细微手指动作，只能记录手的方向和位置，但是手的动作怎么办？下面我会单独提出来详细描述。眼睛的表演是我们目前所有的捕捉设备都不能完成的必须是我们自己到MAYA里去手调了。身、法、步的表演我们在捕捉过程中必须要注意，如果我们只是让戏曲演员把他们的程式动作表演完，那样所得数据没有问题，但当我们附到模型后会感觉和真人表演有差距，我们会感觉到所有的动作幅度和节奏都会变慢，这就要求我们必须告诉演员在表演的时候必须适度的夸张，动作幅度必须要大一些，节奏要快一些。当然也不是一概而论，举例说：《拾玉镯》中的孙玉娇的一段花旦的程式动作表演，在大的一些动作中掺杂着很做琐碎的手腕，头部，肩部的小细节，这些小的细节如果按照原来的表演，附到模型后基本上就看不到了，而这些小的细节是戏曲表演的精髓，是恰恰不能丢掉的。所以就要求演员在表演的时候必须适时的把表演幅度放大一些。我们的传统动作剧目《三岔口》，整出戏演员没有一句话，大动作的武术表演，小的细微的动作很少，我们捕捉他们的时候，就不再要求他们一味的放大幅度，因为人任堂惠他们的表演都是大的肢体动作，我们只需告诉演员表演的时候适时的注意表演节奏，把动作稍微加快一些就好。

3.4.2 表演幅度

捕捉过程中我们演员所穿的都是紧身衣，而且越紧越好，身上的反光点才不易晃动，我们所采集的数据才不会抖动。但是捕捉时候我们要注意到不管是戏曲人还是动画角色可能都不是和我们真人一比一的比例。尤其戏曲人物都会穿上莽或靠，穿上这些戏曲表演服装后人物整个会放大一倍，和数据采集时形成非常大的落差，这时候如果演员按日常表演，采集的数据附到模型上，动起来时会出现很多手在衣服里没有脖子等现象，这就要求我们演员表演时必须时刻想象到身上穿着很肥的服装，必须把服装的空间预留出来，只能把伸展的幅度加大放开。

4 结语

随着时代发展，随着电影、电视等媒体的出现，戏曲已被挤到了文化的边缘。在许多人看来，戏曲的受众正越来越老龄化，戏曲不可避免地要走向衰亡，被时代淘汰。虽然戏曲在艺术格局中的边缘化并不代表艺术价值的衰减。相反，戏曲所具有的古典艺术、民族艺术的双重身份，在文化全球化与文化多元化的背景下更加显现出其固有价值。这就要求我们必须想尽一切办法去保护它，戏曲可以被“动画”，但不能肤浅化。我们在捕捉戏曲表演程式动作时不能脱离戏曲的表演特征，须以严肃的态度进行戏曲动作捕捉。我们之所以去捕捉戏曲的动作，是想更好的用三维的动画形式来保护和弘扬我们的戏曲艺术。

动画可能会削弱戏曲的视觉元素，但无论如何，动画可以丰富戏曲的传播渠道。戏曲和动画的结合是一个很好的创意，戏曲本身的形态和动画有着天然的联系，二者都是动态艺术。戏曲的的程式化、虚拟性使用了夸张、象征手法，这也是动画的美学特征。”从历史上看，包括戏曲在内的中国文化从来都不排斥其他文化，也不会排斥动画在内的新媒体。所以我们必须好好利用现代的新媒体技术把戏曲艺术加以发扬广大。

参考文献

[1] 戏曲表演身段.http：//book.chaoxing.com/ebook/read_11899665.html.

[2] 角色绑定与动画规律基础.http：//club. topsage.com/thread-2430444-1-1.html.

[3] 曾芬芳.基于数据手套的人机交互环境设计[J].中国图象图形报，2009（8）.

[4] 李琪.一个虚拟手原型的实现[J].上海交通大学学报，2010（3）.

[5] 魔神公司教程.软件自带.

[6] 郭光.MAYA完全手册：解决方案篇[M].中国青年出版社，2010.

[7] 郭光.MAYA完全手册：建模篇[M].中国青年出版社，2010：10.endprint

上边我门提到的反光点是可以自己进行设置命名的，这也是光学运动数据捕捉中最关键的一步，最初我刚接触捕捉的时候，是按照公司给我的一个模板来为演员衣服上贴反光点并命名。用最原始的36个MARKER我进行了不少捕捉，刚一开始看到可以轻轻松松的就把运动数据采集并附到模型上动起来很高兴，没有想太多，直到我院的《三毛从军记》演出，我用数据捕捉做了一部分动画，发现动画里的每个人物动起来都有点僵硬，看起来不舒服，于是开始了我的漫长摸索过程，我不停的试验，最后终于找到现在的这个38点的命名，人物运动起来就比较自然了。

3.4 戏曲人物捕捉过程中的表演幅度和节奏

普通的人物动作捕捉，比较简单不用考虑太多，但是戏曲人物动作捕捉通过这些年我的经验积累必须注意以下几点。

3.4.1 表演节奏

戏曲表演本身注重手、眼、身、法、步。手部由于光学捕捉的限制手部我们基本捕捉不了他的细微手指动作，只能记录手的方向和位置，但是手的动作怎么办？下面我会单独提出来详细描述。眼睛的表演是我们目前所有的捕捉设备都不能完成的必须是我们自己到MAYA里去手调了。身、法、步的表演我们在捕捉过程中必须要注意，如果我们只是让戏曲演员把他们的程式动作表演完，那样所得数据没有问题，但当我们附到模型后会感觉和真人表演有差距，我们会感觉到所有的动作幅度和节奏都会变慢，这就要求我们必须告诉演员在表演的时候必须适度的夸张，动作幅度必须要大一些，节奏要快一些。当然也不是一概而论，举例说：《拾玉镯》中的孙玉娇的一段花旦的程式动作表演，在大的一些动作中掺杂着很做琐碎的手腕，头部，肩部的小细节，这些小的细节如果按照原来的表演，附到模型后基本上就看不到了，而这些小的细节是戏曲表演的精髓，是恰恰不能丢掉的。所以就要求演员在表演的时候必须适时的把表演幅度放大一些。我们的传统动作剧目《三岔口》，整出戏演员没有一句话，大动作的武术表演，小的细微的动作很少，我们捕捉他们的时候，就不再要求他们一味的放大幅度，因为人任堂惠他们的表演都是大的肢体动作，我们只需告诉演员表演的时候适时的注意表演节奏，把动作稍微加快一些就好。

3.4.2 表演幅度

捕捉过程中我们演员所穿的都是紧身衣，而且越紧越好，身上的反光点才不易晃动，我们所采集的数据才不会抖动。但是捕捉时候我们要注意到不管是戏曲人还是动画角色可能都不是和我们真人一比一的比例。尤其戏曲人物都会穿上莽或靠，穿上这些戏曲表演服装后人物整个会放大一倍，和数据采集时形成非常大的落差，这时候如果演员按日常表演，采集的数据附到模型上，动起来时会出现很多手在衣服里没有脖子等现象，这就要求我们演员表演时必须时刻想象到身上穿着很肥的服装，必须把服装的空间预留出来，只能把伸展的幅度加大放开。

4 结语

随着时代发展，随着电影、电视等媒体的出现，戏曲已被挤到了文化的边缘。在许多人看来，戏曲的受众正越来越老龄化，戏曲不可避免地要走向衰亡，被时代淘汰。虽然戏曲在艺术格局中的边缘化并不代表艺术价值的衰减。相反，戏曲所具有的古典艺术、民族艺术的双重身份，在文化全球化与文化多元化的背景下更加显现出其固有价值。这就要求我们必须想尽一切办法去保护它，戏曲可以被“动画”，但不能肤浅化。我们在捕捉戏曲表演程式动作时不能脱离戏曲的表演特征，须以严肃的态度进行戏曲动作捕捉。我们之所以去捕捉戏曲的动作，是想更好的用三维的动画形式来保护和弘扬我们的戏曲艺术。

动画可能会削弱戏曲的视觉元素，但无论如何，动画可以丰富戏曲的传播渠道。戏曲和动画的结合是一个很好的创意，戏曲本身的形态和动画有着天然的联系，二者都是动态艺术。戏曲的的程式化、虚拟性使用了夸张、象征手法，这也是动画的美学特征。”从历史上看，包括戏曲在内的中国文化从来都不排斥其他文化，也不会排斥动画在内的新媒体。所以我们必须好好利用现代的新媒体技术把戏曲艺术加以发扬广大。

参考文献

[1] 戏曲表演身段.http：//book.chaoxing.com/ebook/read_11899665.html.

[2] 角色绑定与动画规律基础.http：//club. topsage.com/thread-2430444-1-1.html.

[3] 曾芬芳.基于数据手套的人机交互环境设计[J].中国图象图形报，2009（8）.

[4] 李琪.一个虚拟手原型的实现[J].上海交通大学学报，2010（3）.

[5] 魔神公司教程.软件自带.

[6] 郭光.MAYA完全手册：解决方案篇[M].中国青年出版社，2010.

[7] 郭光.MAYA完全手册：建模篇[M].中国青年出版社，2010：10.endprint