在重慶市永川區(qū)科技片場(chǎng)一期，工作人員在演示實(shí)時(shí)光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)。 　　新華社記者 黃 偉攝

　　國(guó)產(chǎn)3A游戲《黑神話·悟空》中，“天命人”等角色的神態(tài)動(dòng)作是如何刻畫的？電影、動(dòng)畫和游戲中虛擬人物動(dòng)作為何越來(lái)越逼真、自然？這些角色富有生命力表現(xiàn)的背后，離不開(kāi)一種名叫“動(dòng)作捕捉”的技術(shù)。

　　“動(dòng)作捕捉”技術(shù)應(yīng)用廣泛，《阿凡達(dá)》《蜘蛛俠》《復(fù)仇者聯(lián)盟》《尋龍?jiān)E》《鏢人》等電影、動(dòng)畫，及《和平精英》《原神》等游戲中均有使用。諸多國(guó)內(nèi)外經(jīng)典作品都是通過(guò)采集演員肢體動(dòng)作和表情信息，再用算法驅(qū)動(dòng)靜態(tài)模型“動(dòng)”起來(lái)，從而讓虛擬角色流暢生動(dòng)地躍然于屏幕上。

　　動(dòng)捕技術(shù)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始應(yīng)用于動(dòng)畫制作，因工作效率和視覺(jué)效果遠(yuǎn)超傳統(tǒng)手繪與三維動(dòng)畫而迅速風(fēng)靡。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)奮起直追，迎頭趕上，用堅(jiān)實(shí)技術(shù)推動(dòng)國(guó)產(chǎn)作品質(zhì)量更上層樓。動(dòng)作是如何被“捕捉”的？國(guó)內(nèi)企業(yè)又是如何追趕的？記者進(jìn)行了采訪。

 

　　動(dòng)捕精度達(dá)亞毫米

　　一間約60平方米的房間里，一臺(tái)臺(tái)高清相機(jī)錯(cuò)落有致地架設(shè)在立柱與橫桿上，發(fā)出藍(lán)色的光。場(chǎng)地中央，一位年輕的測(cè)試員身著全黑動(dòng)作捕捉服——黑帽、黑衣、黑鞋及黑手套，這身裝扮上粘貼著50個(gè)灰白色小球狀的光學(xué)標(biāo)記點(diǎn)。

　　“我們把這些標(biāo)記點(diǎn)叫作‘北極星’?！彪娔X前的動(dòng)作捕捉工程師屈年晨告訴記者，意思是貼上它的人或物體即便做高速運(yùn)動(dòng)，公司自研的亞毫米級(jí)高精度動(dòng)捕相機(jī)都能敏銳捕捉“北極星”的反光，精確記錄其運(yùn)動(dòng)軌跡，由此形成人物表演或物體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

　　“做個(gè)T pose！”聽(tīng)到指令后，測(cè)試員雙腿并攏、雙臂側(cè)平舉擺出T字姿勢(shì)，屈年晨則熟練地操作起鼠標(biāo)，在一款動(dòng)捕軟件中檢查人體三維模型重建情況。

　　這是元客視界動(dòng)捕實(shí)驗(yàn)室，里面正在進(jìn)行FZMotion光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的產(chǎn)品測(cè)試。

　　當(dāng)前，業(yè)內(nèi)頭部企業(yè)動(dòng)作捕捉精度普遍達(dá)到亞毫米級(jí)。今年火爆海內(nèi)外的游戲《黑神話·悟空》，采用了利亞德·虛擬動(dòng)點(diǎn)公司提供的OptiTrack光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，它能1∶1精準(zhǔn)記錄演員神態(tài)、身體姿勢(shì)及動(dòng)作細(xì)節(jié)，精度誤差小于±0.1毫米，旋轉(zhuǎn)誤差小于±0.1度，延時(shí)最低2.8毫秒。

　　虛擬動(dòng)點(diǎn)研發(fā)總監(jiān)崔超告訴記者：“《黑神話·悟空》追求的高精度動(dòng)作，是指角色表情細(xì)膩，跑跳流暢，出招連貫且富有打擊張力?！睂?shí)際上，這樣的高標(biāo)準(zhǔn)已然達(dá)到影視級(jí)別，只不過(guò)游戲中的打斗動(dòng)作是循環(huán)式的，蓄力、出招、收手，一組固定動(dòng)作構(gòu)成一個(gè)攻擊招式，在玩家操控下不斷重復(fù)。

　　而在真人影視中，武戲常常由多人連續(xù)演繹，畫面更為緊張激烈，拍攝現(xiàn)場(chǎng)面臨的挑戰(zhàn)也增多，諾亦騰研發(fā)的Perception Neuron系列慣性動(dòng)作捕捉套裝在這種場(chǎng)景表現(xiàn)出色。慣性動(dòng)捕作為第二種常用的動(dòng)捕技術(shù)，基于傳感器捕捉數(shù)據(jù)，只需演員穿戴輕便的傳感器套件，精度上略遜一籌，但勝在便捷、實(shí)惠，對(duì)環(huán)境要求寬松。

　　諾亦騰團(tuán)隊(duì)曾在好萊塢以動(dòng)作捕捉技術(shù)協(xié)助一部美劇拍攝。諾亦騰聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官戴若犁回憶，他每次聽(tīng)到導(dǎo)演喊“321開(kāi)始”時(shí)都很緊張，因?yàn)橛耙曁匦枰喾N技術(shù)緊密配合，一家企業(yè)但凡出現(xiàn)一次未及時(shí)準(zhǔn)備就緒的情況，便可能前功盡棄。為此，諾亦騰在動(dòng)捕產(chǎn)品和算法上下了很多功夫，確保演員長(zhǎng)時(shí)間離場(chǎng)后設(shè)備仍能即插即用。

　　“要感謝這些復(fù)雜、高壓情景的洗禮，正是一個(gè)個(gè)這樣的案例倒逼我們不斷消除技術(shù)死角，提升產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。”戴若犁說(shuō)。

　　在動(dòng)畫類作品的動(dòng)捕拍攝現(xiàn)場(chǎng)，復(fù)雜情景同樣屢見(jiàn)不鮮。元客視界解決方案總監(jiān)陳溥記得，2022年拍攝國(guó)產(chǎn)動(dòng)漫《鏢人》期間，先后遇到角色手部與武器穿模，以及多人武戲激烈交互導(dǎo)致光學(xué)標(biāo)記點(diǎn)被頻繁遮擋的問(wèn)題，這對(duì)動(dòng)捕精確度和算法還原度構(gòu)成很大挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)“定格每一幀動(dòng)作”的目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)反復(fù)計(jì)算數(shù)據(jù)碰撞體系，不斷融合和微調(diào)人體與剛體模型，最終解決了難題。

　　“要說(shuō)比較滿意的作品可能是上一部，但真正最好的永遠(yuǎn)是下一部！”被問(wèn)及最得意的虛擬數(shù)字作品，陳溥解釋道，隨著技術(shù)迭代升級(jí)，動(dòng)作捕捉在精度和美感層面都仍有廣闊提升空間。

　　拓展模式，豐富場(chǎng)景

　　在影視領(lǐng)域，動(dòng)作捕捉技術(shù)不僅用于正式拍攝，它還改變著電影生產(chǎn)流程——通過(guò)“虛擬預(yù)演”來(lái)讓后期前置，從而提升拍攝效率。

　　借助OptiTrack光學(xué)動(dòng)捕系統(tǒng)，2021年上映的懸疑科幻電影《刺殺小說(shuō)家》率先嘗試了虛擬預(yù)演的拍攝模式。深度參與其中的崔超介紹，電影開(kāi)拍前，公司協(xié)助該片導(dǎo)演路陽(yáng)帶領(lǐng)武術(shù)演員團(tuán)隊(duì)，用2個(gè)月時(shí)間排演并采集了片中全部動(dòng)態(tài)鏡頭，從而能夠盡早預(yù)覽特效完成后的影視畫面。

　　崔超談到，電影中紅甲武士一躍而起，身后明月高懸的場(chǎng)景，便是虛擬場(chǎng)景調(diào)試過(guò)程中臨時(shí)產(chǎn)生的創(chuàng)意，最終得到導(dǎo)演采納。借助虛擬預(yù)演，電影制作團(tuán)隊(duì)得以預(yù)覽和敲定表演形式、鏡頭機(jī)位及虛擬特效，同時(shí)促進(jìn)導(dǎo)演延伸藝術(shù)表達(dá)，以便正式演員入場(chǎng)后高效完成拍攝、更好表達(dá)情感。

　　然而，《刺殺小說(shuō)家》在虛擬預(yù)演時(shí)遇到一個(gè)有趣挑戰(zhàn)：終極“大Boss”赤發(fā)鬼有4條胳膊，比真人多出兩條，動(dòng)作如何捕捉？崔超回憶，經(jīng)過(guò)討論和嘗試，團(tuán)隊(duì)最終采用技術(shù)手段同時(shí)捕捉兩位演員的表演，一位負(fù)責(zé)全身動(dòng)作，另一位則專門負(fù)責(zé)展現(xiàn)虛構(gòu)雙臂的動(dòng)態(tài)，“有點(diǎn)像唱雙簧”。

　　超出人體結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作捕捉的情景，還出現(xiàn)在2023年春晚節(jié)目《當(dāng)“神獸”遇見(jiàn)神獸》中，該項(xiàng)目由元客視界提供動(dòng)作捕捉技術(shù)支持。陳溥稱，鳳凰、麒麟等神獸的部分動(dòng)作，需要演員佩戴內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器的尾巴和翅膀道具，以四肢著地或吊威亞的形式演繹。此外，團(tuán)隊(duì)還為貓、狗、馬等真實(shí)動(dòng)物穿上特制動(dòng)捕服，為鳥貼上直徑僅幾毫米的光學(xué)標(biāo)記點(diǎn)，通過(guò)慣性與光學(xué)融合的動(dòng)作捕捉技術(shù)采集動(dòng)作數(shù)據(jù)，再進(jìn)行后期制作。同樣，《黑神話·悟空》中的“虎先鋒”角色動(dòng)作，也是利用虛擬動(dòng)點(diǎn)空間計(jì)算—光學(xué)動(dòng)捕技術(shù)“照貓畫虎”驅(qū)動(dòng)而成。

　　事實(shí)上，在虛擬數(shù)字內(nèi)容中，異形人物和四足動(dòng)物，是直立人類與奇幻形象之間的過(guò)渡角色。為表達(dá)故事想象力、提升視覺(jué)沖擊力，四足動(dòng)物動(dòng)作捕捉技術(shù)已成為企業(yè)競(jìng)相追逐的焦點(diǎn)。據(jù)崔超介紹，這項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)在于動(dòng)物行為無(wú)法操控，行動(dòng)路線難以預(yù)測(cè)，這就要求動(dòng)作捕捉系統(tǒng)具備大范圍、高精度捕捉能力和防遮擋算法?！澳壳埃蚰茏龅剿淖銊?dòng)捕的企業(yè)不超過(guò)3家，而虛擬動(dòng)點(diǎn)已經(jīng)能達(dá)到1/3的‘出片率’，這些有效動(dòng)物數(shù)據(jù)只需要經(jīng)過(guò)少量后期工作就可以使用?！彼f(shuō)。

　　隨著AI和元宇宙技術(shù)蓬勃發(fā)展，中國(guó)動(dòng)捕企業(yè)賦能虛擬數(shù)字內(nèi)容制作的腳步加快，攜手?jǐn)?shù)字人與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為更多行業(yè)注入新活力。

　　2022年，元客視界參與打造的AI手語(yǔ)播報(bào)數(shù)字人系統(tǒng)溫暖上線，先后服務(wù)于北京冬（殘）奧會(huì)專題報(bào)道和世界杯賽事解說(shuō)，翻譯準(zhǔn)確率高達(dá)90%。這一創(chuàng)新解決了傳統(tǒng)人工手語(yǔ)翻譯工作量大、與主持人配合難的問(wèn)題，使我國(guó)聽(tīng)障人士能夠更深入感受國(guó)際體育盛會(huì)的魅力。

　　屈年晨介紹，在3個(gè)多月的時(shí)間里，手語(yǔ)數(shù)字人學(xué)習(xí)了近10萬(wàn)條手語(yǔ)語(yǔ)料，不僅覆蓋《國(guó)家通用手語(yǔ)詞典》和數(shù)千條賽事相關(guān)詞匯手語(yǔ)，還包括了手語(yǔ)傳達(dá)信息所必需的口型、表情和肢體動(dòng)作。

　　尋找研發(fā)突破口

　　如果將動(dòng)作捕捉技術(shù)比作一座山峰，那么無(wú)限風(fēng)光在險(xiǎn)峰。中國(guó)動(dòng)捕技術(shù)企業(yè)如同一隊(duì)既相互競(jìng)爭(zhēng)又彼此結(jié)伴的攀登者，一路跋涉時(shí)晴時(shí)雨，但總是干勁十足，不斷眺望、征服，尋找技術(shù)難點(diǎn)作為下一步研發(fā)突破口。

　　從業(yè)人員表示，當(dāng)前中國(guó)動(dòng)捕業(yè)內(nèi)面臨的共同難題在于技術(shù)還無(wú)法同時(shí)捕捉面部表情和身體動(dòng)作，這是因神態(tài)變化十分細(xì)微，需要演員面部貼點(diǎn)并頭戴相機(jī)單獨(dú)錄制，而這限制了演員的身體表演。目前采用的“身體和表情分開(kāi)錄制，后期對(duì)齊精修”方法，不僅給表演帶來(lái)挑戰(zhàn)，也延長(zhǎng)了制作周期。對(duì)此，陳溥希望早日實(shí)現(xiàn)動(dòng)捕相機(jī)的多模態(tài)采集功能，既能用紅外捕捉面部光學(xué)標(biāo)記點(diǎn)，又能對(duì)表情視頻進(jìn)行視覺(jué)分析和信息提取，實(shí)現(xiàn)一次表演，多層捕捉。

　　另一個(gè)公認(rèn)難點(diǎn)是手指捕捉。針對(duì)手部動(dòng)作靈巧復(fù)雜的特點(diǎn)，諾亦騰推出了全球第一套消費(fèi)級(jí)別的動(dòng)作捕捉手套，目前還在持續(xù)提升其捕捉精度與抗干擾性。用戴若犁的話說(shuō)：“不在手指上留技術(shù)死角?！?/p>

　　此外，虛擬動(dòng)點(diǎn)也在精度提升上孜孜不倦，計(jì)劃繼續(xù)提高攝像機(jī)精細(xì)度與算法補(bǔ)償能力，減少微抖動(dòng)造成的誤差和人工后期修幀工作量。

　　然而，“精”益求“精”并不能解決一切問(wèn)題。研發(fā)人員意識(shí)到，不同領(lǐng)域?qū)?dòng)捕的需求兼具共性和差異、合力與張力。運(yùn)動(dòng)科學(xué)、生物醫(yī)療、虛擬仿真、具身智能等追求測(cè)量精度和高保真度，而影視動(dòng)畫觀眾和游戲玩家需要的，則是虛擬角色的動(dòng)作合理、舒適美觀——這就需要在保證還原演員表演精度的同時(shí)提升美感，讓科技貼近藝術(shù)。

　　陳溥坦言：“角色舞蹈動(dòng)作真不真、美不美，是否曲線柔和行云流水，只能由人眼判斷?！贝魅衾缫才e例稱：“我們?cè)试S虛擬角色翻的跟頭和演員不一樣、比真人更夸張，但必須在視覺(jué)上是合理的。”

　　崔超引用法國(guó)作家福樓拜的話描繪心中理想的動(dòng)捕行業(yè)圖景：“藝術(shù)越來(lái)越科技化，科技越來(lái)越藝術(shù)化，兩者在山麓分手，有朝一日，將于山頂重逢?！彼诖磥?lái)與更多影視制作者加強(qiáng)合作，各方人員通力配合，“共同創(chuàng)作更偉大的作品”。

　　動(dòng)捕技術(shù)的深化應(yīng)用顯示出這樣一種規(guī)律：從精準(zhǔn)到自然，從合理到美感，從客觀到主觀……這是不是科技發(fā)展的必然趨勢(shì)？該如何理解動(dòng)捕技術(shù)與人類生活的關(guān)系？

　　對(duì)此，戴若犁表示，在人類數(shù)字化進(jìn)程當(dāng)中，動(dòng)作捕捉應(yīng)被視為人機(jī)交互的界面、現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界之間的橋梁。

　　“只有讓科技產(chǎn)物更貼近人類，才能延續(xù)現(xiàn)有的人本設(shè)計(jì)成果，強(qiáng)化以人為本的理念?！标愪咧赋?，“要讓科技更好地服務(wù)和參與整個(gè)人類生活，這是我們的終極目標(biāo)?！?/p>

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