表情动画在动作捕捉系统中的实现

摘要：在动画领域当中面部表情的识别是一个具有挑战性的问题。人体脸部是人类进行情感传达的十分重要的部分，但是由于存在着一定的特殊性，不同人的五官分布、肤色等具有不同的特征，在捕捉各种各样表情上具有一定的难度。基于此，本文首先叙述了动画在光学式动作捕捉技术中的实现，之后从三个方面分析了脸部表情动画应当注意的问题，以供有关人士进行参考。

关键词：表情动画;动作捕捉;实现方案

一、引言

表情动画的捕捉大致可以从几何、图像、运动跟踪等几个方面来进行分类，几何操作即通过关键帧插入法参数方法进行模型分析，图形操作可以通过图形变换、动作纹理映射以及面部表情的实现对表情的抓取操作，而动作跟踪的方法可以通过对动作进行实时跟踪，连续捕捉进行识别。通过光学式的捕捉系统将脸部的表情进行识别是创建脸部动画的一种十分优异的选择。

二、脸部动画在光学实时捕捉技术中的实现

面部动作进行捕捉时，有不同的系统方案可以进行选择，主要是通过将标记点贴在脸部在一定区域，对面部进行动作捕捉来实现的。本文从三个方面来介绍脸部动画捕捉技术方案。一是用六个MX-F40镜头来进行面部的捕捉，在面部上设置30个以上的标记点，在较小的捕捉区域当中，进行集中化的面部捕捉。系统内部通过有限的头部运动，将头部的倾斜以及旋转的角度控制在20°之内。通过一定的配置，进行测试和脱机数据收集。从实际的应用状况来看，六个镜头的系统，属于偏少的状态。二是通过十二个MX-F40镜头进行捕捉，这样的技术被用作推荐面部的标准配置。在这个系统当中，能够对面部以及全身进行同质化，可以360°的对全身的动作进行捕捉。方案三是用十八个MX-40镜头进行捕捉，系统可以将全身以及面部进行捕捉，精确地实现360°地全身捕捉并且支持头部180°的旋转和60°的倾斜，能够较好地实现对系统的全身任何脸部表情的全部捕捉。

在选择完具体的操作方案之后，对镜头进行一定的校正，通过计算镜头在三维空间当中的位置，实现对于动作的数据收集和后期的展示，通过校正之后可以将镜头对脸部各种表情进行精细化的捕捉。在捕捉的过程中，最好选择面部表情比较夸张和丰富的人员来担当，可以做出各种夸张的动作，例如哭，笑，生气等。动作的幅度最好较大，以便结果更加真实和明显，面部表情捕捉完成之后，对捕捉好的面部表情经过处理和修正，首先必须使用vsk操作技术，进一步确保数据修补的精细化。在数据修复的过程中，可以利用曲线、直线等多样化的修复方式，确保点的轨迹能够在正常的轨道当中避免出现掉点的状况。修补完成之后可以进行应用导出，修补好数据将会在IQ软件里进行连续化的动作排列，通过face robot来实现对动作的导出和识别。一般的三维软件能够支持FBIX和C3D格式，将制作好的人脸的模型與脸部表情动画进行相互匹配，同时还可以在其他的软件中对于面部表情进行二次化的修改。

三、面部表情捕捉重点问题分析

（一）一些数据不能被捕捉

一些数据在捕捉的过程中存在困难，一方面镜头捕捉的频率与人的动作的实际频率存在差异，将会导致不少的动作难以捕捉，例如，表情变化过快的状态之下，频率较低的设备将会导致动作不够连续。镜头的传感器灵敏度较低会导致来回走动的动作难以进行捕捉[1]。在进行表情捕捉的过程当中，应当根据设备的实际参数选择合适的方案来进行面部表情的捕捉，结合面部表情的实际捕捉需要，选择合适的动作。

（二）镜头校准

如果在动作捕捉的过程中镜头被触碰，需要进行重新地校准，才能够进行使用，校准的过程较为烦琐，在不同的场地当中具有不同的校准方案。在IQ软件当中可以自动地对数据进行保存和处理。镜头可以结合数据对动作进一步进行修复，可以有效地避免烦琐的调校准过程[2]。应当充分结合镜头校准的实际需要，全面对镜头进行合理的校准处理，确保校准的准确性。

（三）避免镜头的抖动

在不少的动作当中会出现一定细小的抖动，画面整体存在不连贯性，这是由于系统的不稳定镜头，在捕捉的过程中容易出现抖动的现象。面部捕捉过程当中需要进行设置标记点，一般来说，脸上直径贴点为3mm，如果存在抖动将会导致软件当中的动作出现较多的杂点，从实际的状况进行分析，镜头的精度存在问题也会导致上述的状况。

四、结束语

综上所述，光学式动作捕捉在应用上具有良好的使用优势，能够有效地突破机械设备的限制，应用过程较为方便。但是在使用的过程中应当进一步注重拍摄中容易存在的问题，选择合适的脸部捕捉方案，进一步确保动画过程面部表情的准确性。

参考文献：

[1]王建磊.面部表情捕捉技术及其在动画游戏中的应用研究[J].艺术品鉴，2018（4Z）：93-94.

[2]宋晓梅.用“表情”诠释逐帧动画，让“热情”洒满智慧课堂——浅析信息技术教学的自主学习[J].中小学电教：下，2018（4）：47.

作者简介：宋迎嘉（1987.10-），女，汉族，辽宁沈阳人，初级职称，辽宁省先进装备制造业基地建设工程中心。