浅谈动作捕捉技术：从电影游戏特效到元宇宙交互变革
所有同学，你们的Design Observation又来咯。本期就是设计洞察第二季的最后一期啦～之前的几期我们有讲过AR、VR、虚拟化身等元宇宙的支撑技术。随着从界面到空间的交互方式变革，用户动作、手势、表情的实时记录和反馈是塑造极致沉浸感和临场感不可或缺的一环。而动作捕捉就是这个过程中必须的基础技术。 动作捕捉设计观察 ▲ Design Observation S02E08 动作捕捉 短视频文字版 动作捕捉主要包含身体捕捉、手指捕捉和面部捕捉三种。身体捕捉是对身体活动关节等部位进行捕捉，通过构建人体骨骼模型来还原身体运动的技术。手指捕捉则可以对手指的弯曲、交握等运动进行精准还原。这其中对精度和真实感要求最高的一个分支就是面部捕捉，苹果Animoji即是面部捕捉技术的消费级应用。 目前动作捕捉系统有光学式和惯性式两大主流技术路线。光学动作捕捉系统是基于计算机视觉原理对人体进行动作捕捉和识别的一种技术。监测者不需要穿戴任何设备，约束小、精度高；但易受光照等外界条件影响，且使用者的运动空间被限制在了摄像机的视觉范围内，实用性降低。代表产品有捕捉身体动作的Kinect，捕捉手势的LeapMotion和识别表情的RealSense。其中Kinect是微软为Xbox研发的一款体感摄像头，它能够感知环境的距离信息，从而支持玩家通过简单身体动作和手势进行游戏互动。 而基于惯性传感器的动捕系统则需要在身体的重要节点佩戴陀螺仪等惯性传感器设备，然后通过算法实现动作的捕捉。因为具有灵敏度高、价格低廉、且受外界干扰小的优点，逐渐后来居上成为更加炙手可热的技术。 在国外影视制作中，动作捕捉是最常用到的一项技术。无论是《阿凡达》还是《指环王》里的咕噜，都是先利用动作捕捉采集演员的肢体表演，再将捕捉到的动作渲染处理后，才呈现出震撼的视觉效果。此外，影视预演是电影工业化重要的一环，尤其是场面恢弘的特效大片。动作捕捉系统，可以提前在虚拟空间完成低精度建模，让替身演员实现剧本要求的效果，从而帮助导演和制片人更精确地评估预算和制作周期，也可以让演员快速了解到拍摄要求，降低沟通成本。 而近年来游戏行业也开始成为动捕技术的核心应用场景。游戏动画中包含很多复杂的姿势动作，通过采集真人演员的动作数据，绑定到游戏角色的骨骼上，可以最大程度地还原人体真实的姿态、表情、重量和速度，从而让玩家更沉浸在角色和游戏世界中。比如18年大火的互动式电影游戏《底特律：变人》，就通过动捕技术建立了仿真的临场感和高质量的电影画面。随着XR技术的发展，互动式电影游戏将会如同真实的开放世界，让玩家持续探索。 除了影视和游戏行业，动捕技术也逐渐开始应用到体育、医疗、培训、虚拟人等领域。比如捕捉球员挥杆动作，通过数据对比给出专业提升建议；帮助医生远程指导关节术后患者恢复，结合虚拟现实技术培训专业技术人员，或者通过简单摄像头实现3D虚拟人直播。 可以预见，随着动捕技术的应用推广，人的表情、姿势、行为、加速等信息都可以实现虚拟世界的数字化，这将极大地提升3D动作资产的创作效率，并最终带来人机交互的变革。未来，每个人都会拥有虚拟化身，元宇宙里的交流互动将会如同真实的世界一般，自然、便捷、无障碍。 — REFERENCES 视频和内容引用来源 Youtube, Meta, Microsoft, Apple, Sony, Quantic Dream, SimiSystems, University of Delaware, Xsens, Leap Motion, MocapForAll, 21st Century Fox, Disney, STAT, 云舶科技, etc. EDITORS 内容与图片编辑者 谓薇、景誉、余润 — 文章提供之内容信息仅用于个人学习、研究或欣赏，不得自行商用。如果对于素材有疑问，请联系我们修改。 The information provided in this article is for personal study, research or enjoyment only, and is not to be used for commercial purposes. If you have any questions regarding the material, please contact us for corrections.
