论电影中动作捕捉技术的运用及其影响——以《指环王》系列电影为考察中心

段金龙，孙 琦

（信阳师范学院 传媒学院，河南 信阳 464000）

自进入21 世纪，电影特效技术随着科学技术的进步发展到了一个新的阶段， 尤其是动作捕捉技术在影视作品中的应用， 使得影视特效呈现出更多可能， 同时亦因观影时视觉冲击效果的酷炫而吸引了更多的观众。 这也促使人们对电影中虚拟人物背后的制作技术产生了好奇和关注。

目前， 国内就电影中动作捕捉技术运用的相关研究相对较少， 有部分研究成果是从动作捕捉技术本身的实际操作以及与三维动画进行对比研究，没有谈及具体影片中的应用， 而涉及动作捕捉技术研究的成果， 多从光学式动作捕捉技术在影视中的应用进行分析。 以光学式动作捕捉技术为代表的动作捕捉由传感器、信号捕捉设备、信号传输设备和数据处理设备四部分构成，能够制作逼真的3D 效果，活灵活现得展现虚拟人物。尹钊的《动作捕捉在影视作品中的应用》[1]（44-47）、刘畅的《影视作品中动作捕捉技术的发展及意义》[2]（73-74）， 从 《金刚》《蜘蛛侠》《阿凡达》 中的虚拟人物形象来探析光学式动作捕捉技术在影视中的广泛应用。 一些学者对电影中动作捕捉技术与当代数字动画相结合进行研究， 如崔玲玲的《动态捕捉技术在动画制作中的应用研究》[3]（25-26）以及《当代数字动画前沿技术解析》[4]详细论述了动作捕捉技术在数字动画领域中的广泛应用。 另有一些研究则主要集中于探究运用动作捕捉技术来延伸三维动画， 如杨志的 《三维特效在电影领域中的应用——动作捕捉技术的交互与实现》[5]和田博的《利用“动作捕捉技术”提升三维动画教学研究》[6]（325），都对在动作捕捉中将人的动作与表情进行三维数字解算加以探讨与分析。以上文章都是从动画技术、动作捕捉技术在影视中的应用以及通过电影动画角色来探讨动作捕捉技术在影视中的广泛应用和技术革新， 这对动作捕捉技术在影视中应用的研究有极大推进作用， 但这些成果并未涉及影片中动作捕捉技术与表演者结合表演的探讨， 亦对相关的后期制作团队未能予以关注， 更为重要的是未能对动作捕捉技术作为前沿拍摄技术对电影工业的影响和对我国电影制作的积极影响予以关注和探析， 这都使得该话题具有很大的研究空间。

本文以《指环王》中动作捕捉技术的应用为考察中心，从虚拟真实的特效技术、动作捕捉大师安迪瑟金斯的表演和维塔工作室的成长历程来全面系统的分析了动作捕捉技术在影视特效领域中的作用及影响。 《指环王》中咕噜这个虚拟动画人物可以说是有史以来最为复杂的动画数字合成人物， 然而正是演员安迪·瑟金斯活灵活现的表演，才让观众对这一通过前期技术扫描真人表情和动作再经由后期电脑制作处理后所完成的虚拟人物叹为观止。 咕噜这一虚拟数字合成人物的诞生， 标志着电影特效技术又前进了一大步。也正是动作捕捉技术的纯熟应用，使得《指环王》系列在场景特效上以及虚拟人物制作上都做到极致， 所以每一部影片都赢得奥斯卡最佳视觉效果奖，也可以说是实至名归。

一、《指环王》电影中的动作捕捉技术

《指环王》这部影片的产生成为动作捕捉技术发展阶段中的分水岭。时至今日，从动态影像描摹到动作捕捉技术转变飞速，导演彼得·杰克逊在《指环王》系列影片拍摄中几乎动用了所有特效技术，模型、绿幕、CG 技术、 人物动作表情捕捉等等由古老到最先进的特效技术一应具有。 《指环王》中的人物咕噜后期制作使用的特效技术就是动作捕捉技术， 因而咕噜也是电影特效技术史上第一个创作出来的动作捕捉的角色， 他的出现改变了CG 虚拟角色在表演中呆板、没有灵魂、单调的缺点。

电影中所使用的动作捕捉特效技术， 技术原型可追溯到1914 年， 在当时有一名早期动画师Max Fleischer 发明了“动态影像描摹”，这是动作捕捉技术的雏形，它是一种特殊的动画放映机，能够使影片的内容在穿透阶段拍摄， 并让画家直接逐帧照着造型画出，得到的画面十分逼真形象。第一部使用的动态影像描摹的长片动画影片是1937 年的迪士尼制作的《白雪公主与七个小矮人》。 而所谓动作捕捉技术，就是通过捕捉并记录真人表演时的动作与神态，然后把这些数据同步到虚拟形象当中， 从而使虚拟角色可以达到逼真、 自然且与真人无差别的表演效果。 通常这个过程需要多台摄影机捕捉到真人的全息影像，并将之转换为数字模式，在通过电脑渲染到虚拟角色身上。 动作捕捉技术同样在影视、动画、游戏和体育领域有较大的适用范围。 例如影片中的咕噜虚拟不再是动画师一帧一帧画出来的， 而是后期团队利用动作捕捉技术与演员表演结合制作出来的。 影视领域中的动作捕捉技术几乎运用的都是指光学式动作捕捉技术。简单地讲，动作捕捉技术就是捕捉演员在进行表演时的动作， 然后把这些动作同步到电脑当中制作的虚拟角色上， 使虚拟角色的动作和真人毫无差别，以达到逼真、自然的效果。 从理论上讲， 对于一个空间点， 只要两个摄像机同时看到， 就可以根据两个摄像机同时拍摄的图像和相机参数，来确定该点在空间中的位置。一般情况下光学式动作捕捉技术系统通常要使用6-8 个摄像机同时进行而且要环绕整个表演场地。 这些摄像机的重叠区域就是表演者扮演角色的范围。 在《指环王》影片中为了便于操作，表演者安迪·瑟金斯通常需要穿单色衣服，并在身体的关键部位，如关节、臀部、肘部和手腕上放置一些特殊的标志或发光点。 它们被统称为“Marker”，使视觉系统识别和处理这些符号。视觉系统标定后，摄像机持续拍摄表演者的运动图像，保留图像序列，计算机对图像序列进行分析处理，辨认出各个瞬间的标志并计算其空间位置， 从而得到其运动轨迹。 也就是说安迪·瑟金斯穿上带有Marker的动作捕捉服进行表演，同时计算机记录下Marker所运动的轨迹， 使咕噜虚拟人物动作更加自然、逼真。为了获得精确的运动轨迹，相机应该具有较高的拍摄速率，通常高达每秒60 帧，光学运动捕捉的优点是，执行者具有广泛的活动范围，并且不受电缆和机械设备的限制，表演者可以自由地进行表演，并且使用方便，它具有较高的采样率，能够满足大多数高速运动测量数据的需要。 可根据实际情况来购买并增加Marker 数量，便于系统扩展，这种方法的缺点在于系统昂贵，可以捕获实时的运动，但后期动作捕捉处理的工作量较大，适合科研类项目的应用。 “光学式动捕系统”凭借着“采集场地限制低”“采集精度高”“可实时反馈” 等优势， 成为现阶段应用最为广泛，发展最为成熟的运动捕捉技术。

正是因为有了《指环王》后期制作团队在动作捕捉技术上的不断摸索和创新，所以才有后来詹姆斯·卡梅隆导演制作的电影《阿凡达》。在拍摄中，可以全程运用动作捕捉技术来完成， 实现动作捕捉技术在电影中的完美结合， 也是动作捕捉技术走向成熟的标志，具有里程碑式的意义。

二、动作捕捉技术与表演者的结合

表演艺术的核心课题就是解决“演员与角色之间的矛盾的统一”，无论是体验派还是表现派，无论是让角色具有演员的魅力， 还是让演员适应角色的特征，目的都是塑造有丰富、立体而有魅力的艺术形象，使之具有恒久的生命力。 对于表演而言，演员创造角色的艺术媒介主要是演员自身的肌体， 演员在摄影机前的表演被拍摄下来，进行剪辑调，色等后期加工，从一个具有独特个性的人化身为“别一人格”的角色[7]（64）。说到动作捕捉演员，必然会提及安迪·瑟金斯，其所扮演的咕噜、凯撒、金刚等经典角色成就了他成为电影历史上的第一位动作捕捉大师。

在《指环王》选动作捕捉演员的起初，导演彼得·杰克逊让安迪.瑟金斯只是作为咕噜的配音，但是看过他的试镜后，导演便改变了自己的看法，他发现安迪·瑟金斯表演的潜力，决定让他尝试把握利用动作捕捉技术，最后完成咕噜人物塑造的表演，而这一次尝试，不单成就了具有划时代意义的咕噜这一角色，也为安迪·瑟金斯后来成为“动作捕捉技术第一人”提供了契机。

有着CG 时代“卓别林”美誉的安迪·瑟金斯，他的演艺生涯履历多半是动作捕捉发展史。在早期，运动捕捉只是演播室中的一个步骤， 在那里一个穿着紧身衣的演员独自在一个单调的环境中拍摄。《指环王》 影片导演将动作捕捉表演从摄影棚带到了拍摄片场，允许动作捕捉演员安迪·瑟金斯作为咕噜人物与其他演员进行交流互动。 动作捕捉一直以来是在特殊的工作室中进行表演制作的， 大量的设备、电缆、计算机等是制作的必要条件，同时对光线的敏感度要求极高。安迪·瑟金斯首先和其他演员一起去演出场地表演， 然后回到维塔制作室的动作捕捉工作室自己反复重复咕噜的动作。 画家记录下来并且制作出了喋喋不休和精神分裂的咕噜。 一开始制作咕噜的动作捕捉技术还十分有限， 只能处理肢体动作部分，一些生动细致的面部表情还无法实现。 安迪·瑟金斯创立了一家Caveman film 的电影公司， 并在公司旗下开设了The Imaginarium 工作室，这是世界上第一个以培养动作捕捉技术表演的演员公司。 他见证了动作捕捉技术的发展历程， 他用心去演绎每一个角色， 揣摩诠释， 投入复杂精湛甚至分裂的演技，让捕捉技术不再是没有感情的特效技术，而是变为更高级的独特艺术。已经54 岁的安迪·瑟金斯，一直在表演和动作捕捉技术这条路上不断探索和发现，他仍在继续尝试加强表演和动作技术的融合，并使之走向极限。 演员和角色之间的关系不是非此即彼的二元对立，而是亦此亦彼的和谐共生，既有相似性又有距离， 演员在表演角色又高于角色同时还需达到超越并驾驭角色[8]（26）。 可以说是安迪·瑟金斯将动作捕捉技术带入我们大众的视野当中， 让我们享受了一场视觉盛宴。 从2001 年第一次扮演的咕噜，简陋的技术服装， 这个似乎不起眼的角色却贯穿了整个《指环王》系列的全部，凭着怪异的口音和诡异的动作，“捕捉帝”安迪·瑟金斯的精湛演技和丰富的表情让咕噜成为动作捕捉经典角色的代表。

三、维塔工作室（Weta Work shop）与动作捕捉技术的发展

类似《指环王》系列的科幻影片，特效的运用至关重要， 而因动作捕捉技术应用在特效上的成功使得《指环王》系列电影获奖无数，名声大振，这主要归功于影片背后的制作团队——维塔工作室。 维塔工作室是世界三大电影特效公司之一，是由《指环王》系列的导演彼得·杰克逊及其好友理查德·泰勒、吉米·塞尔柯克于1993 年共同创建的。 1998 年《指环王》与维塔工作室进行合作，电影当中48000 件道具全是维塔工作室员工手工制作完成。 尤其是利用动作捕捉技术创造出了咕噜这一内心分裂、 面部表情丰富的角色，而咕噜的成功则是通过安迪·瑟金斯真人的表情动作捕捉技术制作而成， 正是运用强大的特效技术，使这个角色在人物形象塑造上格外逼真。

但最开始咕噜使用的动作捕捉技术还比较初级，当时的维塔工作室还没有特别完善的、可以和真人演员互动表演的动作捕捉设备，安迪·瑟金斯只能穿着白色的衣服像蚕蛹一样和其他演员一起表演，然后再去捕捉间单独重复地表演， 以用来获取动作的数据，然后再通过电脑将数据转化到咕噜形象上，到后面两部中，安迪·瑟金斯才可以穿上带有动作捕捉点的特殊衣服， 但是这些衣服却只能捕捉少量的数据点，面部表情仍然需要动画师画出来。这在后来的其他电影中也有体现，其中《猩球崛起》难度最大，几十只形态迥异的猩猩同时出现，场面宏大，动作复杂， 捕捉还要同步， 必须要达到完全逼真的猩猩形态。 在《猩球崛起》的拍摄中维塔工作室的技术人员实际上准备了两套同样的动作捕捉系统， 一套用于当前拍摄的场景，另一套同时架起来，准备好下一场的拍摄，确保不会拖延拍摄进度。在动作捕捉表情面部方面，工作室继续使用了在《阿凡达》中的头戴式动作捕捉系统， 通过改进数据处理软件Solver 的算法，可以捕捉人物的面部表情。

动作捕捉技术首次应用在电影中是1990 年的影片《全面回忆》，其中表演制作的是男主角穿过X光线扫描的镜头， 虽然只是短短几秒但给人留下了深刻的印象。 而2001 年《指环王》的问世，则预示着维塔工作室在动作捕捉技术上的初步成功和持续延展。虽然当时还只能处理头部、四肢这些动作的身体部位，对于咕噜虚拟人物面部表情，还需要动画师必须对照着安迪·瑟金斯的表演手工画出再进行制作，但维塔工作室由此起步，到了为《阿凡达》做特效的时候，他们已经把“表演捕捉”技术提升到了无所不能的境界。 《阿凡达》对于维塔工作室才是真正的挑战，这部影片更是把这项技术运用到了极致。影片基本上采用了电脑制作与表演捕捉相结合来营造虚拟世界， 大部分场景都是在单一的绿幕面前进行拍摄的，维塔不光要在拍摄前为影片制作出数字背景，包括树、怪兽、纳威人骑乘的两大类坐骑和山，在这之前还要为两台3D 摄影机拍摄的立体画面进行后期合成，其服务群器用量是《指环王》系列电影的三倍，并且从单一的动作捕捉提升到细微的面部表情捕捉，而后来的《猩球崛起》系列又一次强化了面部动作捕捉的部分。《猩球崛起》系列是继维塔制作《阿凡达》后的又一次技术突破，达到了动作捕捉技术应用的新高峰， 它将一些重要场景的动作捕捉空间延展至实地现场，这个创新打破了原有单一、封闭的摄影棚拍摄的常规方式。 过去动作捕捉技术系统主要是光学式，但是获取数据时对光线的要求十分苛刻，多余的光线会干扰数据的捕获， 所以他们改进了演员身上的捕捉标记（mark），从原始的反光球换成了自动的红外线LED，这样更利于现场实景捕捉数据的读取。因此，《猩球崛起》系列电影大大推进了动作捕捉技术的进步。

综上所述， 从一开始的简单基础的动作捕捉到现在捕捉表演者的面部表情， 动作捕捉技术在不断地发展与创新。 而这样细腻的工作和技术水平目前也只有维塔工作室的特效团队才可以做到。 维塔工作室的特效团队在过去的时间里5 次获得了奥斯卡的最佳视觉特效奖。 从一开始的《指环王》系列到如今科幻影片的特效制作， 维塔工作室把动作捕捉技术这一特效技术的运用推向高潮。可以说，维塔工作室在成就了《指环王》系列电影的同时，《指环王》系列电影也为维塔工作室带来了极大声誉。

四、电影中应用动作捕捉技术的影响

随着动作捕捉技术的不断发展和完善， 其在影视领域发挥着越来越重要的作用， 它能够将同量级的手工动画成本降低75%-50%，并且将之与演员表演相结合， 在改变了传统单一的手工动画绘制的同时，大大降低了影视动画的成本，使得影视画面显得更为逼真、立体，故而成为全球各大制片人考虑的首选。 而《指环王》中咕噜人物的产生为后来科幻片使用动作捕捉特效的制作奠定了坚固的技术基础。 动作捕捉技术作为科学技术发展的产物， 具有时代特点和自我优势：一是增加了虚拟角色的真实性，更容易让人们接受，满足了观众视觉上的享受；二是通过演员动作以及面部表情的数据捕捉， 更加便捷地塑造角色形象；三是提高制作效率，节约制作成本，使得导演在创作科幻角色时不受技术上的限制。 科学技术的创新给电影工业带来电影艺术上的发展，并且也为我国科幻电影在虚拟人物塑造上带来了新的技术突破。

（一）作为前沿拍摄技术对电影工业的影响

首先，动作捕捉技术的应用和研究，从理论和实践的关系看， 对虚拟现实技术在影视中的实际应用具有指导意义。这使得导演在拍摄科幻片时，不受技术的限制而影响对影片虚拟人物的创作， 这将让导演极大限度地塑造出心目中的虚拟形象成为可能。

其次，可以衍生出新的表演类型。现如今动作捕捉技术的发展对于演员的外在容貌和外形条件并没有太高的要求， 它在意的是捕捉动作和表情时的张力，表演者最终形成的是虚拟角色，角色的外在形象是可以随意变换修改的。 如《猩球崛起》凯撒的扮演者安迪·瑟金斯， 他是最早接触动作捕捉技术的演员，他成功地塑造出《指环王》中的“咕噜”“凯撒”等虚拟角色，与他本身的外在形象有着天壤之别，他完全是凭借着深厚的表演功底和夸张丰富的面部表情，才创造出活灵活现的虚拟角色。安迪瑟金斯还建立了专业培训动作捕捉技术演员的公司， 为表演者提供了不同表演类型的选择，开辟出新的表演种类。

最后，随着动作捕捉技术的不断发展，从其初级阶段的“咕噜”这一角色到现在《猩球崛起》系列时的技术巅峰，使得电脑制作虚拟人物时，不再是耗时耗力地使用人工动画师的创作以及反复修改， 而是利用动作捕捉技术的先天优势， 采集演员的动作和面部表情数据，更好更快地合成虚拟角色。在传统虚拟角色的制作中， 角色动作或表情一般都是通过动画师手工绘制的，由于人的面部和动作极其复杂，动画师只能靠感觉去手工绘制， 这样创作出来的角色不够生动逼真，而且制作时间长，成本高，效率低。但动作捕捉技术的优势恰恰弥补了这一缺陷， 利用这项技术不仅提高了影片制作效率， 减少了制作劳动成本和生产周期，还能够降低影片制作成本，提升影视作品质量。

（二）对我国电影的积极影响

随着动作捕捉技术运用的成熟， 这项技术使虚拟角色越来越趋于完美，形成了诸多电影视觉奇观，中国影片也开始尝试注入新的特效技术， 使科幻片中的虚拟人物更加生动逼真， 流畅地完成演员无法表演的危险动作， 呈现出人工化妆无法企及的科幻妆容，极大地展现了创作者创造出的梦幻世界。

在西方先进的影视特效技术下， 国内创作者也在一步步尝试让科幻影片与西方技术相融合，2016年郭敬明自己执导的3D 魔幻电影《爵迹》上映，预告片展示了之前一直宣传的技术卖点： 全球首创的“3D 扫描+动作捕捉技术”结合系统。 加之强大的明星阵容，使得这部片子格外引人注目。《爵迹》在拍摄过程中全程应用动作捕捉技术， 以真人体态为原型进行角色塑造， 身着动作捕捉专业服装和面部捕捉仪器头盔进行无实物表演，电脑精准捕捉运动轨迹、轮廓、矢量方向等数据，让每个虚拟角色中的毛发、皮肤、毛孔都与演员高度贴合。 “抛去其备受诟病的叙事核心， 电影对虚拟角色新的塑造方式的探索开了国产特效电影的先河， 在制作方式上从虚拟的角色走向角色的虚拟， 在审美体验上让观众从陌生的角色中找到熟悉的心理认同， 从熟悉的演员认知中惊奇于视效的陌生，把电影的假定性和真实性糅合，在亦真亦幻中塑造了一个个鲜活的生命， 这将是中国电影史上里程碑式的作品”[9]（23）。

随后在2019 年贺岁片当中宁浩导演的《疯狂的外星人》中外星人这个角色也使用了动作捕捉技术和面部捕捉技术，这部影片与《爵迹》不同的是，外星人这个形象并没有采用表演者的原型体态， 而只是捕捉表演者的行动轨迹和人物面部表情。 它的表演者是徐峥， 拍摄者大量地采集了徐峥的动作与面部表情， 栩栩如生的外星人形象不再是采用传统的电脑三维动画模拟制作， 而是让演员全身心投入到虚拟角色表演当中， 让表演和特效技术毫不违和地出现在荧幕前，给观众带来一场视觉的盛宴。但它们又有相似之处， 虚拟数字技术扩大了对电影假定性的开拓，“假定性是作品与受众之间约定俗成的一种契约，广义上说是一切艺术的本质，电影的假定性就是观众在观影过程中接受电影提供的逼真影像， 并相信这种影像是复原于物质现实生活， 从而认可这种影像”[10]（176），以更加直接、更具科幻色彩及更加夸张的方式出现在荧幕之上。

动作捕捉技术为影视艺术的创作打开了一扇神奇和真实的魔幻世界， 同样也填补了中国科幻片虚拟角色制作上的空缺， 改变了传统三维动画制作形式， 运用演员本身的表演和新技术结合创造出更加生动有趣的科幻角色， 表现在荧幕上就是奇幻的视觉冲击力， 很大程度上增强了影视对于观众的吸引力，丰富了影视艺术的形式和画面的表现手段。如同理查德·泰勒所说：“中国神话中藏匿着一千个‘中土世界指环王’的故事，等待我们向世界讲述。 ”[11]（26）动作捕捉技术也将会更加成熟地运用在多种多样的电影艺术当中， 以更好地完善电影艺术影像和画面视觉效果中的虚拟技术。