Quantic Dream：动作捕捉的技术解析
在网易互娱学习发展举办的2022N.GAME网易游戏线上开发者峰会中，第二场的主题是“技术驱动”。4月19日，全球范围内不同工作室的技术人员也就他们的工作经验分享了一些硬核技术知识。
作为《恶灵都市》《超凡双生》《底特律：化身为人》等游戏的开发工作室Quantic Dream也就他们的动捕技术进行了分享。在演讲中，动作捕捉总监Benjamin Diebling（本杰明·迪布林）对他们的工作流程进行了介绍。
为了优化阅读体验，演讲内容有所删减，以下是手游那点事整理的全文内容：
大家好，我是Benjamin Diebling，Quantic Dream的动作捕捉总监。负责现场指导、动捕演员和特技团队，为我们的游戏录制CG和角色动画。今天，我想和大家聊一聊动作捕捉这门艺术、及其背后的技术，那让我们开始吧！
Quantic Dream在动捕方面的历史，可以追溯到90年代中期。我们工作室开发的第一款游戏叫《恶灵都市》，它算是游戏动作捕捉的先驱了。在当时，我们的游戏总监和创始人大卫·凯奇用动捕录制人物躯干动画，用于制作战斗和动作场景，以及过场动画。
到了2000年，Quantic Dream决定搭建自己的拍摄场地，我们拥有了独立的场地，配备了专业摄像机。尽管该技术仍处于起步阶段，但我们的第二部作品《幻象杀手：靛蓝预言》还是广泛使用了动捕。
经过多年的发展，通过《暴雨》和《超凡双生》，我们的动捕设备升级成了全身表演捕捉，可以完整录制演员表演，而不仅仅是捕捉身体动作。现在，我们几乎每天都会用到这套设备，用于我们自己的游戏以及第三方项目。
动作捕捉的艺术可以分为两类：第一种捕捉身体动作。这是经典的动捕流程：捕捉身体、胳膊、腿部、头部，甚至是手指动作。第二种表演捕捉包括面部和声音的捕捉。
那么，我们用动作捕捉做些什么呢？最明显的答案当然是「CG动画」 ，这是表演捕捉最常见的用途。演员的完整表演被转化成游戏过场动画。当然，动捕也可以做成躯干动画和动作模板。
要实现我们游戏中的角色移动，会有现实中的演员在我背后的场地录制和游戏中完全相同的动作。然后，我们还负责预告片和电影的动作捕捉。
关于动捕和关键帧动画如何取舍，并没有所谓的对错，两种技术都有自己的优缺点，尽管在Quantic Dream，我们一直倾向于动作和表演捕捉，因为它可以帮我们高效、准确地产出我们想要的效果。
有了动作捕捉，可以实时得到结果，减少后期制作工作，它还能完美地匹配演员的表演和导演的构思。我们的游戏是动画和故事驱动的，正好看重这些优点。而且在我们拍摄现场，最多可以同时拍12个人。另一方面，关键帧动画成本更低，但它耗时更长，自然的动画效果也比较难做好。
因为Quantic Dream在不断追寻接近现实的效果，所以工作室早期就对动捕技术进行了投资。我们的动捕场地是欧洲最大的场地之一，可以在长宽高11×6×4米的空间中捕捉数据。我们配备了73台Vicon T160光学摄像机和几台参考相机，确保不错过一点细节。
动作捕捉的基本原理是利用摄像机记录演员衣服上的标记点，把身体上的56个标记转换成空间数据，即使是最微小的身体动作，也能被实时追踪到。进行表演捕捉的时候，我们会加一个头盔，上面有头戴式摄像机和话筒，面部和眼球运动数据会导入到后期制作软件进行处理。
而当场地不够宽的时候，我们还有一套独立的动捕服，不需要摄像机就可以捕捉三维数据，这个方案没有那么精确。但如果我们需要拍摄一个动作场景，比如一个角色远距离跑动，那这项技术还是可以完美配合我们现场的其他设备。而操控整个动捕系统，只需要一个人就可以了，当然有一个完整的团队会更容易。
核心动捕团队由三个人组成，也可以根据需要增加。然后我们还有一个道具团队以及音效和动画团队，会和动作捕捉团队紧密合作。几乎所有在Quantic Dream工作的人，都会时不时和动捕团队打交道，可以说它就是工作室的心脏。
拍摄过程会从游戏设计文档开始，由游戏总监和文案团队提供，它定义了每个角色要做的各种动作，哪个项目、哪个场景中出现，都写清楚了。我作为导演，参照这个叙事文档，就可以想象这些角色需要哪些肢体语言，他们的情绪是什么、动作是怎样的、能实现哪些运动类型等等。
确定这些之后，就需要筛选演员，然后进入拍摄流程，这些步骤也是固定的。动作捕捉团队首先要校准光学摄像机，确保信号同步，系统运行顺畅，然后我们给演员穿上特制服装，上面有标记点。然后进行一段规定动作，我们叫「动作范围」"R.O.M."，类似一段舞蹈，用来校准和求解骨架。骨架就是表示身体躯干的数据集合，它可以准确反映演员在片场表演的动作。
当这些前置步骤完成后，我们就可以开始拍摄了。当然，交付过程也是非常具体的。一个场景拍完之后，我们会得到一个点阵云，每个点都是3个光学摄像机记录到的标记点的空间坐标。动捕团队负责清理这些数据，把它们转换成骨架关节点，然后再把求解好的骨架发给动画团队，动画团队将这些数据应用到游戏角色上。
再简单介绍一下道具组，我们有一个专门的团队来制作道具，用来模仿现实生活中的实物感觉。道具形态可以很自由，但上面至少要有4个标记点。对这些道具的唯一要求就是，尽可能地接近游戏中的3D资源，比如角色在打电话，或者在开车，那么道具必须符合手机或汽车方向盘的尺寸。
道具还可以用来模拟场景中的三维空间，让演员要在特定的空间内移动，比方说角色要穿过一个满是家具的房间，那么现场需要复制房间和家具，让演员可以根据美术和关卡设计同事的设想进行移动。
以上就是一些我们的一些技术和动作捕捉流程分享，感谢大家的聆听。
Q&A总结：
问题1：不同的动作捕捉有什么区别？游戏和视频/预告片/电影动捕有什么不同吗？
事实上基本没有。比如我们Quantic Dream，我们的场地可以拍视频、预告片、电影和游戏，从创作和技术的角度来说是完全一样的。
问题2：对于非人形/动物的动作捕捉 有什么比较好的方案吗？行业和学界面临的主要挑战是什么？
我们的动捕舞台可以捕捉各种东西，大象、老鼠、蜘蛛 等等，我们可以捕捉一切。所以这个问题，我们更多考虑的是 "想不想捕捉一切"。作为导演，我觉得人肯定比大象更容易动捕。那不同的动画风格需要不同的动捕技术吗？并不需要，舞台风格更多的是选角问题而不是技术问题。制作不同的动画风格，需要的技术是完全相同的。
问题3：捕捉数据时，我们可以做些什么来提高准确性？
其实我们拍摄的所有东西都达到了相同的质量水平。比如我们拍摄动作模板，或者拍摄一连串动作序列产出的结果和质量水平都是相同的。
问题4：怎么指导动捕演员来取得更好的效果？
这其实就是我的工作。作为导演，我会指导动捕拍摄现场，就像拍电影或演舞台剧一样，我会为演员和表演者营造良好的情感氛围。还有一个建议，在挑选演员或表演者时，最好找一个和角色个性DNA相似的人。
问题5：动作捕捉团队可以做些什么，在游戏早期制作过程中来提升游戏的美术效果？
哦，这是个蛮有趣的问题！这些都需要缜密的规划，提前准备就是诀窍。当你到了动捕舞台上，如果你准备得很充分，你就可以在舞台上即兴创作和表演，但如果你没有准备，你没有一个好的规划，一切都是混乱的，那制作效果肯定就不太好了。所以要做好准备，提前规划和安排。
最后总结一下，尽管动捕看上去是一个复杂和昂贵的流程，但它实际上是制作自然的人形动画的最好方法，而且时间也是最短的。现实中人可以做到的动作，通过这种技术，都可以复现到游戏动画中。
而且我们可以实时拍摄了，无论动画需要是多么复杂。当然，动作捕捉和表演捕捉也是还原游戏设计师构想的最佳方式，真人表演会给动画加入额外的灵魂火花，在动捕片场说的话做的动作，都可以变成游戏动画，这就是为什么我们的游戏有一种人性和自然的感觉。只要有一个好故事和强有力的艺术指导，即使是天马行空的想象，我们也可以把它变成现实。
感谢大家的关注，希望这个动作捕捉技术的介绍对你有帮助！再见！
网易游戏开发者峰会将在4.18-4.21每天下午3点直播，点击“阅读原文”即可观看！
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