人工智能时代下皮影戏在动画创作中的活化与再造

王 瑾

（枣庄学院，山东 枣庄 277160）

皮影艺术是当代影视和动画的起源，是一项集美术绘画、雕刻、音乐、口技、魔术等为一体的古老而独特的民间艺术之一。皮影戏（Shadow play），又称之为“影子戏”或“灯影戏”，被誉为“百戏之母”。皮影戏是世界级的非物质文化遗产之一，2011年，中国的皮影戏成功入选人类非物质文化遗产代表作名录。但随着时代的发展，皮影戏也由盛转衰，它面临着与我国其他传统文化艺术一样亟待拯救的尴尬局面。一方面，新鲜形式的娱乐文化不断兴起与覆盖，对皮影戏有需求的群体越来越少，另一方面，皮影戏自身的舞台形式限制了它的传播，缺乏时代性与创新性，这使得与当下大众群体严重“断层”。这两方面的因素是造成皮影戏难以传承和发展的主要原因，这项古老的文化精粹正在面临着严重的传承危机。能否通过人工智能科技让这门传统艺术重现生机是新时代非遗传承与发展的重要课题。

一、背景概述

第六届世界互联网大会于2019年10月20日在浙江乌镇开幕，习近平总书记在贺信中说：“今年是互联网诞生50周年。当前，新一轮科技革命和产业变革加速演进，人工智能、大数据、物联网等新技术新应用新业态方兴未艾，互联网迎来了更加强劲的发展动能和更加广阔的发展空间。”从文化学的视角上看，科技也是人类社会的一种重要文化现象。科学技术的社会生产力转化，使得人类的物质文化得以创造。20世纪下半叶以来，计算机技术、生物技术、信息技术的快速发展，科学技术日新月异地革新着人类社会的面貌，这在当代社会下深刻改变着人类的生活方式和生产方式，对于人类文化产生深远影响。

（一）人工智能

人工智能（Artificial Intelligence），简称为AI，是21世纪科学技术发展的崭新成果。1956年8月，位于美国汉诺斯小镇的达特茅斯学院中，人工智能的先驱人物美国科学家约翰·麦卡锡（John McCarthy）与马文·闵斯基（Marvin Minsky）等科学家一起，在达特茅斯会议上讨论出了一个妙想天开的主题，那就是通过利用机器来效仿人类的学习智能以及其他方面的思维。这个会议开了长达两个多月的时间，虽然没有确定研究最终方向但约翰·麦卡锡在这次会议的讨论内容中提出了“人工智能”概念，这标志着人工智能的诞生。在此之后，约翰·麦卡锡在人工智能领域做出了突出贡献，于1971年荣获了图灵奖，被称之为“人工智能”之父，他将人工智能定义为“研制智能机器的一门科学与技术，是用来探索与模拟人的智能方法、理论技术及应用的科学技术”。如今，人工智能技术与理论日趋成熟，它所触及到的领域十分广泛，包括深度学习、计算机视觉、语音识别、艺术、教育、医疗等领域，它可对人类的思维、意识的信息过程进行真实模拟，能够像人类一样学习、思考。

（二）皮影戏与人工智能动画

当今，作为计算机科学的重要的一支，人工智能（AI）的飞速发展，承载着科学技术创新的重大变革，刷新着人类对未知世界的深入探知，也逐渐变革与改变着人类社会文明，人工智能科技与传统文化的碰撞让我们看到文化活态传承的可能。以“智联世界，无限可能”为主题的2019世界人工智能大会在上海举办。全球智能领域的科学家和企业家、国内外顶尖高校以及行业领军企业参会。在谷歌展区中，TensorFlow项目团队的动画影像体验赚足了参观者的眼球。它把人工智能加入到弘扬皮影戏艺术的队伍中，团队在保护和传承传统文化领域做出了新的探索。该影像把中国民间古老的传统艺术皮影戏与人工智能科技相结合，给观众以强烈的互动视觉体验。在展示屏幕前，参与者通过手势的变换去契合幕布中的投影，投影在感触与接收到特定图形后会转化成相应角色形象，最终以动画的形式展示在屏幕上，从而串联出皮影戏的故事剧情。信息技术化的今天，图像也可以与音乐和语言一样被符号化、形式化，这使图像识别技术得以迅猛发展，这不仅让以人工智能技术来创作动画视觉艺术成为现实，而且也使皮影戏这一人类非物质文化遗产得到了传承与创新。

二、皮影戏基于TensorFlow构建思路

在《Shadow Art》影像中，可通过制作好的皮影模型以及动态骨骼输入到数字手势形态中，在此基础上将两者与真实皮影戏的动态图像模版进行动画捕捉与其相匹配。借助此制作方法，可以自由地将每一块皮影模型添加到动态图像模版中。机器学习能够有效地使皮影模型与实物皮影的动态相映射，从手势形态中抽取图形特征和信息，从而呈现出虚拟的动画影像。TensorFlow采用的是数据流图（data flow graphs），以数据计算的开源软件库。由谷歌人工智能团队谷歌大脑（Google Brain）开发和维护，用于理解语言、语音识别与感知图形任务的机器学习。简单来说，TensorFlow是一个多功能人工智能引擎，它基于机器学习算法来展现与提供支持。首先，若在离线的版本中，通过传感器，需要将操作皮影戏模型的运动进行动态捕捉，然后将分析到的运动数据图像在电子计算机上加以处理并将其保存于服务器终端。其次，若是在网络的版本中，可以通过运用TensorFlow.js开源软件，将表现皮影戏模型以及动态的全部数据内容一并加载到浏览器中，在浏览器当中完成整个《Shadow Art》的动画制作：智能捕捉手部动态数据、图像处理数据、操作推理数据、显示动画影像等。最后，把皮影戏中所有动态数据以及自身传统图像元素，借助人工智能TensorFlow，进行机器学习，这也是操作的核心环节，最终皮影戏的动态影像显示于屏幕当中。

三、皮影戏在人工智能动画创作中的实践

（一）模型创作与材质刻画

皮影戏中的角色造型、场景设计等创作，均归属于中国民间美术的范畴。它的艺术造型风格在传统民族艺术中也是独树一帜，其中服饰造型设计与脸谱艺术形象而又生动，夸张而又幽默。皮影的美术造型语言为了适应幕影的表现形式，采取了既有写实又有抽象的美术创作手法，对角色以及场景的设计大幅度地进行了艺术化、平面化、戏曲化、拟人化、卡通化等综合性处理。在皮影模型的创作与材质贴图的刻画中，这是动画创作的基础性环节，既能够精确模拟皮影造型的艺术审美，体现出传统文化艺术的精髓，又能够赋予皮影戏以时代特色，与动画创作相结合，所以说这是创作中的重中之重。皮影模型的创作是基于Blender软件，高质量的皮影模型创作和数字优化完善出更优质的数字动画影像，它能够完整模拟出皮影自身的传统造型特色，可更好的实现以人工智能进行动画创作的目的。

Blender是一款跨平台的数字动画制作软件，提供从建模（Modeling）、贴图（Texturing）、绑定（Rigging）、动画（Animation）、渲染（Rendering）、合成（Compositing）等一系列动画制作解决方案。首先是Blender对角色模型的构造，将真实的皮影模型图像导入到Blender视图中，然后根据图像的尺寸与大小进行重量绘制与布线，构建模型是重要的创作环节，模型制作的好坏关系到皮影艺术的传统造型审美，所以说这是一个非常迭代的制作过程，由于皮影艺术本身的形状结构就十分明显，所以在创建中每一点和每一个面都与皮影原素材相匹配，这样在动态捕捉与做动画关键帧时更能表现得轻松自如，还原皮影艺术的真实感。其次是对材质贴图的赋予。在真实皮影艺术的创作当中，要经过选皮与制皮、画稿与过稿、镂刻与敷彩、发汗烫平与缀结合成等八道工序，手工的雕刻就近三千余刀，制作过程复杂而又奇妙，而在画稿、过稿、镂刻与敷彩这一过程中，更是考验着制作人的美术功底与艺术素养。因此在动画制作中，需运用Photoshop来进行贴图绘制，例如皮影人物的脸谱以及传统服饰造型，将不同的角色性格通过数位板深入绘制出不同的外貌让观众加以辨认。其次还有皮影戏制作的镂刻环节，这里面包含着曲折多变的花纹图样，因此需用Blender的数字雕刻技术，这里的数字雕刻与ZBrush有着异曲同工之处。传统皮影戏千化万变的雕刻手法，给观众带来不同的观影体验，那么在进行数字雕刻的过程中，更需要雕刻出角色的象征性特点，例如动物毛发以及人物头发的深入刻画，这些考验着创作人的细心程度。最终所呈现的皮影角色，四肢灵活，精致剔透的艺术效果，对于观赏者而言，都是视觉上的震撼。

（二）皮影模型绑定与动态捕捉

动画运动捕捉（Animation motion capture），简称动捕（Mocap），它基于计算机的图形原理，通过光学摄像头或者电磁传感器将物体的运动状态记录下来。2008年詹姆斯·卡梅隆导演的科幻电影《阿凡达》的创作手法运用了动画运动捕捉技术，从而完成了动画捕捉技术与电影制作的完美结合。Mixamo是Adobe公司旗下的一个基于web的在线3D角色动画创作平台，它提供了非常丰富的动态捕捉数据。《Shadow Art》所运用的是Mixamo中的捕捉数据导入到Blender软件中进行动画创作。Mixamo动画制作平台分为角色和动画两大模块，在平台中，可直接预览角色和动作，《Shadow Art》动画影像中皮影所运用的动态捕捉是基于Mixamo皮影角色骨架的构建与绑定。皮影艺术是一种运用兽皮以及纸板所做成的角色剪影，通过剪影去表演故事情节的传统戏剧，本身的艺术表演形式就是用手工来操控角色，其动作都是通过肢体的运动来表现。[3]在Blender中，骨骼动画和皮影角色存在着比较好的衔接关系，将前期做好的皮影角色模型与Miaxamo动作捕捉数据导入到Blender软件中，通过makeHuman插件将Blender中动画角色模型的关节点直接与动作捕捉数据相匹配，运用此插件能够使动作捕捉数据充分准确地投射到绑定皮影模型中，从而完成角色模型的动态绑定。

（三）控制动画与影像格式

通常在电子计算机中所播放的视频格式都为.MOV格式或者.MP4格式。但在网络上播放.MP4动画视频会卡顿，难以带来高质量的观看体验。针对这一问题，需要使用After Effect影像合成软件来对动画视频进行解析与控制。首先在After Effect软件中将动画视频转化成PNG格式的序列帧，对《Shadow Art》的动画影像视频进行预处理，即对序列帧进行精选与处理。并将序列帧的格式存储为TGA文件格式。其次是对序列帧的再次应用。在此创作中，将TGA序列帧在Photoshop中进行批量压缩，然后可选择角色运动序列帧的几个关键帧动作进行提取。最后，用这种方法将人的手影变化与其中关键帧相结合，可以非常清楚何时绘制综合变形图形以及预创建的视频。观众可看到从手影逐步变形到角色的轮廓剪影，紧接着转换成彩色的皮影角色形象，然后以动态行走的方式从幕后走进影幕中，最终以动画影像的模式展现给观众。

结语

在以信息化与工业化为背景的未来人工智能时代的发展趋势下，人工智能不但为传统艺术的传承和创造提供了新的形式，而且也推动了当代动画艺术创作的变革，赋予了鲜明的时代特征。作为人类非物质文化遗产中的宝贵明珠——皮影戏，正面临着新时代转化的重要使命。传统艺术需要活态传承，智慧再造，重新回归到日常人们的生活当中，逐步塑造起新时代的中国审美体系。