动作捕捉技术在微电影中的应用与实现

叶燕 李梦 陈文娟

摘要：以案例制作的形式研究动作捕捉技术在微电影中的应用，通过电磁式动作捕捉系统采集真实的动作数据，结合三维建模软件对模型进行骨骼绑定和蒙皮处理，并将模型与动作数据进行绑定，创建出的虚拟角色与真实的拍摄场景结合，最终渲染出微电影。

关键词：动作捕捉；微电影；；电磁式；骨骼绑定；蒙皮处理；虚拟角色

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）32-0220-03

1 引言

动作捕捉（Motion Capture）用于记录物体移动的过程并将其模拟到数字模型中，近年来随着计算机数据采集和传感器技术的迅速发展，动作捕捉技术在影视领域中应用广泛。同时随着影视作品的多元化发展，短视频、微电影应运而生，从广义上说，微电影是微視频的一种，所谓微视频是指主要通过网络平台收视和传播的、时长3至5分钟的短视频。

2 技术概述与实现

动作捕捉的原理是测量、跟踪、记录物体或标记点的空间坐标与轨迹，数据经过处理后，驱动虚拟角色运动。电影中应用的动作捕捉技术虚拟的人物形象或物体形象要求造型真实，动作逼真且连贯性好，能够融洽电影画面中而不产生违和感。电磁式动作捕捉技术是目前主流的动作捕捉技术之一，具有捕捉实时性好，装置构成简单，占用空间较少，连接方便快捷等优点，结合三维建模和后期制作基本能够满足微电影中虚拟形象的需求。

基于剧情设定需要设计一个符合情节发展的虚拟角色模型，虚拟角色模型的动作采用动作捕捉技术来完成：将捕捉的三维动作数据与带骨骼绑定的虚拟角色模型进行运动数据绑定；然后可生成虚拟角色模型动画，最终与写实场景真实融合，技术路线流程图如图1所示。

2.1 动作捕捉数据采集

本文的运动捕捉采用的是无线电磁式动作捕捉设备，被捕捉者需要穿戴贴有Marker（标记点）的装置，通过接收器感知电磁场发生的变化来确定被捕捉者的位置和方向，Marker点装置和接收器装置分别如图2（a）、图2（b）所示。演员穿好动作捕捉的服装，如图2（c）所示，然后将Marker点装置安装到演员头部、胸部、腰部、手臂、手部、腿部、脚部等部位，如图2（d）所示，同时图2（d）也是让MotionBox动作捕捉软件识别的初始捕捉动作，称为T-pose，接着就可进行相关操作实现数据捕捉，如图3所示。

2.2 虚拟角色模型处理

动作捕捉的数据最终是通过三维模型呈现出来，模型的精确度会直接影响到动作捕捉的数据展示，所以需要进行细致化的模型处理，主要是在Maya（三维建模软件）中对角色模型进行骨骼绑定和蒙皮处理，以此来控制模型完成各项动作。根据人类的真实骨骼原理创建骨骼，如图4（a）所示，再给虚拟机器人添加骨骼，如图4（b）所示；选择虚拟角色模型和各个关节骨骼，给虚拟角色模型的骨骼蒙皮，设置权重、调整参数，从而达到骨骼可以直接驱动虚拟角色的模型的效果，如图4（c）所示。

2.3 虚拟角色与动作捕捉数据绑定

在MotionBuilder（3D角色动画软件）中将虚拟角色模型与动作捕捉数据进行绑定，并设置好相关参数，让模型能够按照数据完成各项动作，同时要注意手动调节运动时模型相互“穿帮”问题，如角色模型的双手交叉时手掌交叉穿过的问题等。最后在Maya中进行动画渲染，并执行“烘焙角色”命令，把运动数据直接烘焙到虚拟角色模型的骨骼上，使虚拟角色模型的运动来源于模型内部的骨骼运动而不是来源于动作捕捉数据，让模型的运动更加真实地模拟人类的动作，如图5所示。

2.4 视频后期处理

Maya渲染出来的动画带有黑色的背景图，如图5（a）所示，可用Adobe After Effects（影视后期处理软件）去掉背景，如图5（b）所示，才能让角色模型融入拍摄的实景视频中去，如图6（a）所示，最后在Adobe Premiere（影视后期剪辑软件）为视频添加字幕并渲染出微电影，如图6（b）所示。

3 结语

论文主要阐述动作捕捉技术在微电影中的实际应用案例，将动作捕捉技术较好地融入拍摄的影片中，与特效合成技术结合，能一定程度上为影片增添趣味性和故事性，给观众带来不一样的视觉体验。随着动作捕捉技术的不断发展和完善，运动捕捉系统不仅能够捕捉宏观的各种运动，如走路、跑步、跳跃等，还能够捕捉到微观的各项动作，如手指动作、面部表情等，能更真实、全面、多纬度地构建和实现各种具有较高复杂程度的动作素材数据库，从而提高工作效率、降低拍摄成本，而且所生成的动作库具有很强的通用性和真实性，可以为影视、动画、游戏提供数据导入服务，实现动作创编并支持影视、动画等不同风格的艺术再现。相信随着科技的继续发展和相关应用领域技术水平的提高，动作捕捉技术将会得到更大的实际应用。

参考文献；

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【通联编辑：唐一东】