葉燕 李夢(mèng) 陳文娟
摘要:以案例制作的形式研究動(dòng)作捕捉技術(shù)在微電影中的應(yīng)用,通過(guò)電磁式動(dòng)作捕捉系統(tǒng)采集真實(shí)的動(dòng)作數(shù)據(jù),結(jié)合三維建模軟件對(duì)模型進(jìn)行骨骼綁定和蒙皮處理,并將模型與動(dòng)作數(shù)據(jù)進(jìn)行綁定,創(chuàng)建出的虛擬角色與真實(shí)的拍攝場(chǎng)景結(jié)合,最終渲染出微電影。
關(guān)鍵詞:動(dòng)作捕捉;微電影;;電磁式;骨骼綁定;蒙皮處理;虛擬角色
中圖分類(lèi)號(hào):TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2018)32-0220-03
1 引言
動(dòng)作捕捉(Motion Capture)用于記錄物體移動(dòng)的過(guò)程并將其模擬到數(shù)字模型中,近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展,動(dòng)作捕捉技術(shù)在影視領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。同時(shí)隨著影視作品的多元化發(fā)展,短視頻、微電影應(yīng)運(yùn)而生,從廣義上說(shuō),微電影是微視頻的一種,所謂微視頻是指主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)收視和傳播的、時(shí)長(zhǎng)3至5分鐘的短視頻。
2 技術(shù)概述與實(shí)現(xiàn)
動(dòng)作捕捉的原理是測(cè)量、跟蹤、記錄物體或標(biāo)記點(diǎn)的空間坐標(biāo)與軌跡,數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后,驅(qū)動(dòng)虛擬角色運(yùn)動(dòng)。電影中應(yīng)用的動(dòng)作捕捉技術(shù)虛擬的人物形象或物體形象要求造型真實(shí),動(dòng)作逼真且連貫性好,能夠融洽電影畫(huà)面中而不產(chǎn)生違和感。電磁式動(dòng)作捕捉技術(shù)是目前主流的動(dòng)作捕捉技術(shù)之一,具有捕捉實(shí)時(shí)性好,裝置構(gòu)成簡(jiǎn)單,占用空間較少,連接方便快捷等優(yōu)點(diǎn),結(jié)合三維建模和后期制作基本能夠滿(mǎn)足微電影中虛擬形象的需求。
基于劇情設(shè)定需要設(shè)計(jì)一個(gè)符合情節(jié)發(fā)展的虛擬角色模型,虛擬角色模型的動(dòng)作采用動(dòng)作捕捉技術(shù)來(lái)完成:將捕捉的三維動(dòng)作數(shù)據(jù)與帶骨骼綁定的虛擬角色模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)綁定;然后可生成虛擬角色模型動(dòng)畫(huà),最終與寫(xiě)實(shí)場(chǎng)景真實(shí)融合,技術(shù)路線流程圖如圖1所示。
2.1 動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)采集
本文的運(yùn)動(dòng)捕捉采用的是無(wú)線電磁式動(dòng)作捕捉設(shè)備,被捕捉者需要穿戴貼有Marker(標(biāo)記點(diǎn))的裝置,通過(guò)接收器感知電磁場(chǎng)發(fā)生的變化來(lái)確定被捕捉者的位置和方向,Marker點(diǎn)裝置和接收器裝置分別如圖2(a)、圖2(b)所示。演員穿好動(dòng)作捕捉的服裝,如圖2(c)所示,然后將Marker點(diǎn)裝置安裝到演員頭部、胸部、腰部、手臂、手部、腿部、腳部等部位,如圖2(d)所示,同時(shí)圖2(d)也是讓MotionBox動(dòng)作捕捉軟件識(shí)別的初始捕捉動(dòng)作,稱(chēng)為T(mén)-pose,接著就可進(jìn)行相關(guān)操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)捕捉,如圖3所示。
2.2 虛擬角色模型處理
動(dòng)作捕捉的數(shù)據(jù)最終是通過(guò)三維模型呈現(xiàn)出來(lái),模型的精確度會(huì)直接影響到動(dòng)作捕捉的數(shù)據(jù)展示,所以需要進(jìn)行細(xì)致化的模型處理,主要是在Maya(三維建模軟件)中對(duì)角色模型進(jìn)行骨骼綁定和蒙皮處理,以此來(lái)控制模型完成各項(xiàng)動(dòng)作。根據(jù)人類(lèi)的真實(shí)骨骼原理創(chuàng)建骨骼,如圖4(a)所示,再給虛擬機(jī)器人添加骨骼,如圖4(b)所示;選擇虛擬角色模型和各個(gè)關(guān)節(jié)骨骼,給虛擬角色模型的骨骼蒙皮,設(shè)置權(quán)重、調(diào)整參數(shù),從而達(dá)到骨骼可以直接驅(qū)動(dòng)虛擬角色的模型的效果,如圖4(c)所示。
2.3 虛擬角色與動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)綁定
在MotionBuilder(3D角色動(dòng)畫(huà)軟件)中將虛擬角色模型與動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù)進(jìn)行綁定,并設(shè)置好相關(guān)參數(shù),讓模型能夠按照數(shù)據(jù)完成各項(xiàng)動(dòng)作,同時(shí)要注意手動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)模型相互“穿幫”問(wèn)題,如角色模型的雙手交叉時(shí)手掌交叉穿過(guò)的問(wèn)題等。最后在Maya中進(jìn)行動(dòng)畫(huà)渲染,并執(zhí)行“烘焙角色”命令,把運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)直接烘焙到虛擬角色模型的骨骼上,使虛擬角色模型的運(yùn)動(dòng)來(lái)源于模型內(nèi)部的骨骼運(yùn)動(dòng)而不是來(lái)源于動(dòng)作捕捉數(shù)據(jù),讓模型的運(yùn)動(dòng)更加真實(shí)地模擬人類(lèi)的動(dòng)作,如圖5所示。
2.4 視頻后期處理
Maya渲染出來(lái)的動(dòng)畫(huà)帶有黑色的背景圖,如圖5(a)所示,可用Adobe After Effects(影視后期處理軟件)去掉背景,如圖5(b)所示,才能讓角色模型融入拍攝的實(shí)景視頻中去,如圖6(a)所示,最后在Adobe Premiere(影視后期剪輯軟件)為視頻添加字幕并渲染出微電影,如圖6(b)所示。
3 結(jié)語(yǔ)
論文主要闡述動(dòng)作捕捉技術(shù)在微電影中的實(shí)際應(yīng)用案例,將動(dòng)作捕捉技術(shù)較好地融入拍攝的影片中,與特效合成技術(shù)結(jié)合,能一定程度上為影片增添趣味性和故事性,給觀眾帶來(lái)不一樣的視覺(jué)體驗(yàn)。隨著動(dòng)作捕捉技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)不僅能夠捕捉宏觀的各種運(yùn)動(dòng),如走路、跑步、跳躍等,還能夠捕捉到微觀的各項(xiàng)動(dòng)作,如手指動(dòng)作、面部表情等,能更真實(shí)、全面、多緯度地構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)各種具有較高復(fù)雜程度的動(dòng)作素材數(shù)據(jù)庫(kù),從而提高工作效率、降低拍攝成本,而且所生成的動(dòng)作庫(kù)具有很強(qiáng)的通用性和真實(shí)性,可以為影視、動(dòng)畫(huà)、游戲提供數(shù)據(jù)導(dǎo)入服務(wù),實(shí)現(xiàn)動(dòng)作創(chuàng)編并支持影視、動(dòng)畫(huà)等不同風(fēng)格的藝術(shù)再現(xiàn)。相信隨著科技的繼續(xù)發(fā)展和相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)水平的提高,動(dòng)作捕捉技術(shù)將會(huì)得到更大的實(shí)際應(yīng)用。
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