动作捕捉技术在实验教学中的应用

【摘要】    动作捕捉技术是一种较为常见动画影视技术，经常被作为重要的三维动画制作技术。当前，在我国的动画捕捉技术教学还处于初步探索阶段，大部分高校很少开展动画捕捉的实验课程。本文试着从三维动作捕捉系统的环境下进行分析，提出动作捕捉在实验教学中的相关应用，从而将动作捕捉动画的全过程呈现出来，提高学生的职业能力。

【关键词】    动作捕捉    实验教学    应用

引言：传统的三维动画主要借助MAYA等三维软件等制作动画效果，其动画角色的动作也通过动画师在后期使用K帧调整。这种方式需要大量的人力、财力和物力，效率不高。在当下需要更多高质量的商业动画创作出来，动画捕捉技术被大量使用在一些好莱坞电影特效以及动画影视作品当中，已逐渐成为一种重要的动画技术。

一、动作捕捉技术的内涵

动作捕捉技术最明显的优势在于其可以显著提高动画制作的效果。传统的动画角色创造大部分依赖于动画师的经验，并需要经过长期的实践和训练。应用动作捕捉技术虽然可以在一定程度上降低动作创作的难度，减少对动画创作室的经验依赖。但是最为关键的是动作捕捉技术可以记录具体的实际动作，捕捉到每一帧，并精准地记录。在经过动作的捕捉之后，角色有了自己的动作和表情等，这些是丰富的动作动画师使用传统的动画剪辑达不到的效果。因此，近些年来，动画捕捉技术被大量应用在好莱坞电影当中，比如我们熟悉的《金刚》以及《指环王》等都在其中使用了大量的动画捕捉技术。为了使得动画捕捉的教学技术可以更好地与市场相融合，培养高素质地动画捕捉技术人才，应当在三维动画领域当中开设动作捕捉实验课程，让广大学生参与动画的一项制作。同时，在教师的指导之下，综合运用自身学习的知识，提高自身的职业素质与能力。但是当前许多高校并未开展此项课程，其一是因为动作捕捉的设备价钱较高，当前较好地动作捕捉设备主要是我国的天远和美国的魔神、Optitrack等，这些设备的造价较高，不是一般的高校可以承担的。其二是因为缺少相关实验内容的教材，当前动作捕捉的核心技术还受制于国外，外國的相关设计人员还并未经过系统地训练，因此，在实际的实验教学过程中需要自己去构建一些动作捕捉实验教学体系。这无疑增加了动作捕捉技术在实验教学当中的难度。

二、动作捕捉技术在实验中的应用

1、搭建运动捕捉系统实验环境。我院动作捕捉技术实验环境设定在美国Optitrack三维动作捕捉系统之上。在实验教学过程中，选取12个Prime 41动作捕捉镜头环绕在需要捕捉的区域当中，但是只能捕捉单人的动作。通过在捕捉区域当中捕捉演员的各种动作，将需要捕捉的数据上传到相关的工作站当中，在实验过程中主要使用美国CMOS公司的传感器，在2048×2048像素的模式下进行工作，每一帧的频率可以达到每秒180帧。而Motive实时操作和分析软件可以给广大用户提供最为简单的操作环境，广大用户可以完成动作的捕捉以及识别和匹配等，并支持32位和64位操作系统，甚至可以完成单人操作。但是在这个系统当中需要使用专用的云台、专用的镜头和动作捕捉专门使用的紧身服装等。

2、具体实验步骤分析。在整个实验过程当中，采用红外镜头的方式来采集演员的动作，在Motive中输出采集的各种数据，并将数据导入到MAYA当中进行修帧和补帧，最后敲定关键帧，并将选定的关键帧转化为一种数据，并在三维软件当中绑定角色，给动画角色赋予动作捕捉的内涵与概念。通过这种实验操作的方式，学生可以清晰地看到动作捕捉的制作过程，从而不断提高学习兴趣，为以后更好地完成动作制作打下坚实的基础。具体来说主要分为以下几个步骤。首先，让学生明白动作捕捉的环境，熟悉各个设备的使用功能，并学会使用动作捕捉设备的相关启动、扫场和水平定位等准备性的工作。其次，让学生知道如何给演员穿动作捕捉的专用服装并粘贴标记的地点，在演员测试动作的过程中学会检测标记的地点。再者学生学习演员动作的捕捉，以及后期的噪音处理等等。因为在专用服装上标记的不同地点，可能会发生混淆和丢失等等，引起后期采集数据出现些许地误差。因此，必须对噪声数据进行适当地处理和修补，并根据动画曲线将一些错误的数据进行修正，从而在噪音处理环节当中保证动作的流畅。最后是标记映射部位，学习如何驱动角色的动作变化。

三、结语

综上所述，虽然当前动作捕捉技术在动画创作中有较为突出的优势，但是受到经济和人才的影响，动作捕捉技术在实验教学中的应用还不够成熟，相信随着动作捕捉技术在实验教学中的实践与训练，动作捕捉技术将会被更多人所熟知和应用。

参  考  文  献

[1]焦垚楠，刘戈三.动作捕捉角色与真人演员实时交互预演方案设计与实现[J].现代电影技术，2019（07）：13-18.

[2]陶宇琪，张屹南.基于动作捕捉的舞蹈教学交互应用[J].装饰，2019（06）：42-43.

[3]韩丽，张美超.融合动作捕捉技术的体育微课教学设计与实验研究[J].辽宁师范大学学报（自然科学版），2017，40（02）：199-206.

蔡靖（1983.7-）女，汉族，辽宁沈阳人，硕士学位，辽宁轨道交通职业学院，工程师。