动作捕捉技术的解密之旅

茶小乖

1933年电影《金刚》用定格技术制作的画面。

电影《阿凡达》中动作捕捉技术的应用达到一个巅峰。

在最新的《猩球崛起》已经可以细致捕捉到表情。

　　据说，这是个娱乐时代。娱乐之余我，最大的兴趣，不在于明星八卦，而在于音乐，影视，尤其是时下热点的那些作品，更是我乐于“承包”的一片“鱼塘”，兴味盎然乐此不疲。通在个人涉猎所能及的范围，用个性化的接触、体验、感悟，和读者分享相关的知识、轶事，等等，不亦乐乎。
　　1987年，美国加州前任州长施瓦辛格还一心一意在大银幕上“出生入死”时，拍摄过这样一部名叫《过关斩将》的电影。片中有一段关于未来世界的有趣情节，为追求收视率的电视台开办一个名为《过关斩将》的真人生死秀，闯关者要么被残忍地杀死，要么逃出升天获得自由。而为了避免大众的反感，他们用现代的影像技术捏造出闯关者犯下种种罪行的画面，那栩栩如生的感觉就像真是闯关者自己做的一样。
　　刚刚在国内上映就票房破亿的最新科幻片《猩球崛起：黎明之战》也是利用这种技术摄制完成的，它有一个听起来很酷的名字——动作捕捉，英文简称Mocap。顾名思义，它是通过在运动物体的关键部位设置追踪器的办法，把这个物体运动时的关键数据，通过计算机直接处理成三维空间坐标，进而制造出象真的存在一样的虚拟影像。因其那几乎可以乱真的效果，在电影特效中的运用往往是最令人印象深刻的，这种神奇的技术到底从何而来呢?
　　迪士尼的关键帧探索——
　　发现动作捕捉技术的逼真窍门
　　最早在如何让虚拟的影像看起来更生动上动脑筋的要数迪士尼这个动画界的大哥大，早在1937年他们推出第一部动画长片《白雪公主》时，他们就采用了一种逐帧转描的技术，尝试着把真人表演转化成动画影像。他们先拍下真人演员表演的动作，然后再让动画师用笔把真人体态一帧帧勾勒出来。
　　为了让这些动作看起来像真人般自如且有弹性，动画师们必须掌握每一个动作变化之间的关键点，这也就是动作捕捉技术呈现出的效果好坏与否的窍门所在——关键帧。通过这个关键帧重新分配动画帧数的变化，才能象真人做的动作一样栩栩如生。
　　从定格动画到机械模型——
　　物理特效时代的原始动作捕捉
　　早在电影黄金年代，好莱坞的电影巧匠们已经在运用一种非常神奇但又耗时废力的技术——定格动画来完成一些根本不存在的虚拟角色。这种技术的关键需要动画师把木偶和粘土人偶角色摆出一连串略有不同姿态并拍照，最后合成连贯的动作画面。
　　1897年，人们已经用这种技术拍摄了动画短片《矮胖马戏团》。1933年上映的丛林冒险名片《金刚》则将这种朴素的技术推上了一个高峰，特效大师威利斯·奥布莱恩用这种技术完成了超级大猩猩金刚与恐龙之间一连串惊险的搏斗场面。虽然用今天的眼光看，这种受木偶表演启发的特效方式还很简陋，但是它为动作捕捉技术提供了样板。
　　随着七八十年代机械控制和无线电技术的发展，一种可以借助机械操控完成复杂动作的新型动态人偶技术出现了，《星球大战》、《异形》、《E、T外星人》……这些我们熟悉的特效大片都是用这种机械模型技术来实现虚拟角色的动作。虽然它不用象动画定格那样花大量时间摆弄人偶，但仍然无法摆脱最终效果的机械僵硬感。
　　《全面回忆》——
　　稍纵即逝的动作捕捉技术处女秀
　　“施大州长”似乎注定了要成为动作捕捉技术这门新兴玩意的代言人，1990年，由施瓦辛格主演的科幻片《全面回忆》，成了动作捕捉技术在大银幕上的处女秀。片中，“施大州长”扮演的男主人公通过X射线检查时的半透明骨头画面，就是用动作捕捉技术完成的。当时这种技术还非常简陋，对演员动作的点位捕捉还要借助有线设备完成。但谁也没有想到，就是这么短短的几秒钟镜头，会在未来的二十来年时间里，给银幕上虚拟形象制作技术带来前所未有的革命性变化。
　　数字特效合成技术——
　　动作捕捉技术翱翔大银幕的翅膀
　　随着上世纪80年代出现的数字特效合成技术在90年代初完全成熟，令以往不完美的抠像技术有了质的飞跃，让原本不同画面就象真的用摄影机一次拍下来的画面一样和谐自然。1996年，大导演詹姆斯·卡梅隆用动作捕捉技术建立了一个计算机虚拟人物的动作库，生成了千千万万不同的形态动作的虚拟人物。很多大船的全景镜头中，船上的大多数乘客都是靠动作捕捉技术虚拟出来的。也是通过同样的技术，《木乃伊》中金碧辉煌的古埃及圣殿、《角斗士》中座无虚席的古罗马角斗场……这些叹为观止的画面如今只要通过动作捕捉技术就能活生生地出现在人们眼前。
　　但伴随着对逼真效果的进一步追求，时至今日，眼神仍然是动作捕捉技术无法触及的一个盲点，生动精确的眼神动态仍然无法直接通过捕捉技术来完成。
　　从表情捕捉到外面的世界——
　　动作捕捉技术的新天地
　　2001年开始上映的《指环王》三部曲，用动作捕捉技术创造出了第一个真正活灵活现的虚拟形象——咕噜，也让扮演这个角色的英国演员安迪·瑟金斯成为了动作捕捉领域的天王级巨星。但是以当时的技术条件，动作捕捉技术还只能处理身体大块的区域，表情这种细微的部分就要靠三维动画师用逐帧转描的方式，照着安迪的表演重新画出来了。到了3年后推出的《极地特快》时，动作捕捉技术也找到了提升的新版本——表情捕捉技术，已经能生成丰富细腻的面部表情。
　　另外，传统的动作捕捉技术都是在摄影棚内实现，因为它现场需要大量设备和计算机等等，这种技术对光线干扰还特别敏感，而且，还要消耗大量的重复工作。为此，工业光魔开发了一套专门用来在户外复杂拍摄环境下进行动作捕捉的新系统iMoCap。这个系统不仅消除了现场光线的干扰，还能通过演员们的灰色捕捉服装，得到后续制作所需的光照参数。演员也不用重复表演，可谓一举多得，省时省力。
　　创造“生命”——
　　动作捕捉技术的终极目标
　　随着动作捕捉技术的处理区域越来越细致入微，人们对这种技术也越来越有信心。首先是大卫·芬奇在自己2008年的影片《本杰明巴顿奇事》中创造出了有史以来第一个最接近真人的虚拟人脸;接着是卡梅隆在他的旷世之作《阿凡达》中，采用头戴式摄像头和优化的软件算法，最大程度地改善了面部僵硬、眼神空洞的毛病，制造出了一群受观众喜爱的虚拟角色;2010年的视觉大片《创：战记》更是融合了前两部影片的技术成果，制造了演员杰夫·布里吉斯的年轻版这个百分百虚拟的“人”的形象。前段时间创下票房纪录的《驯龙高手2》和时下的《猩球崛起：黎明之战》，也分别为我们展示出虚拟形象越来越生动逼真的表情和体态。
　　但归根到底，动作捕捉技术还是一种对自然表象的模拟，而任何生命的灵性都是机械的模仿无法复制的，只有创造出真正打动人心的艺术形象，这种技术才是最有价值的。

笑笑莎莎

动作捕捉技术