周 飞
(湖北经济学院,湖北 武汉 430205)
随着美国好莱坞科幻大片以及日趋真实的电子游戏风靡全球,以“阿凡达”、“最终幻想”等形成文化现象的电影及游戏为媒介,大众对于动作捕捉这种普遍应用在影视动画特效和电脑游戏中的技术感到越来越熟悉。动作捕捉技术是一项在近十年内才真正开花结果的特效技术,通常被简称为“mocap”(motion capture)。它记录生物个体的真实细腻的动作,实时将数据传输到虚拟平台软件中,并将之应用到三维模型中的一项技术。这种技术可以让虚拟角色具备真实生物细腻真实的动作。基于动作捕捉技术强大的适用性,它现在已经被广泛应用于各个领域,从影视娱乐、电子游戏行业,到体育医疗行业,甚至扩展到军事领域。但是,它从哪里诞生?这个看似巧妙、微不足道的技术如何在如此短的时间和整个社会的各个层面交接在一起的?接下来我们从这里出发开始探讨。
为了能够全面的理解动作捕捉技术对现代世界带来了多大的冲击,一个必须了解的方面是它让人惊讶的起源。动作捕捉的起源普遍被认为是费舍尔(Fleischer)在1915年发明的“影像描摹”(rotoscope)[1]。这是一个在动画片制作中产生出的一种技术。艺术家通过精细的描绘播放给他们的真人录影片段当中的每一帧静态画面来模拟出动画人物在虚拟世界中的具备真实感的表演。这个过程本身是枯燥乏味的。但是对于这些动画师来说,幸运且具有纪念意义的是,1983年麻省理工学院(MIT)研发出了一套图形牵线木偶。这套系统使用了早期的光学动作捕捉系统,叫做“Op-Eye”,它依赖于一系列的发光二极管,通过制定动作,来生成动画脚本[2](Sturman,1999)。本质上,这个牵线木偶充当了第一套“动作捕捉服装”。它自带非常有限数量的感应球,这些球能粗略的定位人体结构的关键骨骼点的位置。这套技术的产生,迅速的奠定了动作捕捉在之后迅速发展的基础,为后续各种动作捕捉提供了追寻的方向,也引领了之后动作捕捉技术的风潮,包括今天的动作捕捉技术在内。
现在我们提到动作捕捉技术,最常联想到的图画是一个动作捕捉演员身穿全黑的紧身衣,全身关键位置布上了白色的感应小球。实际上,这套系统就是依赖于早期光学跟踪系统的。关于动作捕捉最新的发展实际上也可以说成是图形提线木偶系统的最终完善的遗产。即使如此,这套标准对比与最新的无感应点动作扫描技术也显得过时。微软开发的应用在游戏主机xbox360上的“kinect”技术,可以不借助感应点扫描并捕捉对象的细微动作。而New York’s Organic Motion公司注册的技术通过即时测量数台不同摄像机之间画面的精确到毫秒单位的微小交错时间来测量空间动作数据[3](Scientific American,2009)。
通常大众都会将动作捕捉技术和电影制作联系起来。然而其潜在的价值在其他众多领域近年来也逐渐增加。比如在2010年,新研发出来的弹塑性X线断层摄影术项目(Elasto Tomography Project,缩写DIET)在医药界掀起浪潮。它通过其三维动态记录程序,侦测可能出现在女性体内的乳腺癌信号。虽然这套标准在医疗界还很青涩,DIET已经表明了它在癌症预警方面的宝贵价值,具备可能在未来作为标准设备入驻每家医院[4](Brown,2010)。
不止在医疗领域,动作捕捉和跟踪技术也同样吸引了不同军事组织的兴趣。回溯到Organic Motion公司的Open stage软件,该公司希望“这技术能支持次世代军事模拟系统,包括城市战事模拟和近战步兵群战术模拟训练。”[3](Scientific American,2009)通过带领士兵进入虚拟空间进行演习训练,可以减少不必要的伤亡,同时,虚拟的环境是具备难以置信的可延展性。全副武装的士兵可以通过仿真的虚拟环境轻易的跨海作战。
光学捕捉系统很多情况下是不断进化的技术的被动形式,很容易被科学界和社会中更有争议的发现所掩盖。换句话说,动作捕捉系统也带有怪诞的缺点。其中最让人注意的,是其引发的惹人好奇的现象。日本科学家森政弘提出的“诡异之谷[5]”(也称“恐怖谷”,英文 Uncanny Valley)理论指出,由于机器人与人类在外表动作上都相当相似,所以人类也会对机器人产生正面情感;直至到了一个特定程度,他们的反应会突然变得极为反感,哪怕机器人与人类有一点点差别都会显得非常刺眼,让整个机器人显得非常僵硬恐怖,让人有面对行尸走肉的感觉。基于动作捕捉而呈现在观众面前的虚拟数字角色也是如此。这是因为人造的虚拟角色模仿人类的相似程度引出了“人类”这个概念,但是他们并非人类。作为非人类的对象表现出来的人类特性和特征引起人们的不安和焦虑,因为它超出了大众的日常社会经验。[6](Steckenfinger,2009)
“诡异之谷”现象在动作捕捉的历史上是如此特殊的一个事件,因为它之前从未发生过。基于技术是如此发展到现在这个程度,以后它也难以再次发生。然而,像诸如《极地特快》这部电影引起的观众基于数字虚拟角色产生的不适感依然存在。而在2011年发售的新的由rock star公司旗下的team bodi开发的游戏“黑色洛城”,自信满满的认为其新的动作扫描技术能突破诡异之谷的边界[7](Gizmondo,2011)。Team Bondi开发的动作扫描系统通过多台摄像机全面记录真人演员面部的每一个表情细节来完成虚拟角色的动作捕捉。
动作捕捉技术更新之快使得要清晰的界定它属于某个科学领域显得比较困难。诸多大学安排了对于这个技术的研究和课程。它已经被证实了为人类提供了一个全新的表达创造性的光学跟踪技术。然而与此同时,它也被忽略。光学捕捉系统的研究和扩展人员正在逐步流失。即使在业内,光学动作捕捉系统的祖先,“影像描摹”否认与之的关系。奥斯卡不承认动作捕捉作为合理的获奖成果。尽管如此,动作捕捉系统是一种近十年来被激烈发展的一项技术。过去作为爱好者在自己的小作坊和工作室发明的一项技术,如今已经演变发展成社会的一部分。它被应用于电视节目,电影院正在上映的影片、军事虚拟训练,也出现在医生的办公室里面。这就是动作捕捉技术。如果过去的三十年是一种迹象,那么未来它也将继续演变和进化下去。
[1]李晓丹.人体动作捕捉技术综述以及一种新的动作捕捉方案[J].中国西部科技,2011年05月(下旬):35-37.
[2]Sturman,David J.A BriefHistory ofMotion Capture For ComputerCharacterAnimation."CharacterMotion Systems",SIGGRAPH 94:Course 9.Web,2011-02-27.
[3]Greenemeier,Larry(2009)E-Motion:Next-Gen Simulators to Blur the Line Between Person and Avatar.Scientific American.
[4]Brown,R.,Hann,C.,&Chase,J.. (2010).Vision-based 3D surface motion capture for the DIET breast cancer screening system. International Journal of Computer Applications in Technology,39(1-3):72.
[5]Mori M(1970).The Uncanny Valley.Energy,7(4):33-35.
[6]Steckenfinger,S.,& Ghazanfar,A.. (2009).Monkey visual behaviorfalls into the uncanny valley.Proceedings ofthe National Academy of Sciences of the United States of America,106(43),18362.
[7]How L.A.Noire Conquered The Uncanny Valley With A Tech Called MotionScan Video].(17 December).Gizmodo[Gizmodo–Blog]Retrieved February 27,2011,from Career and Technical Education.(Document ID:2215187001).