浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展（共9篇）

篇1：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

三维运动捕捉技术课程设计报告

学 院： 化工学院 学 号： P142014673 姓 名： 林文鑫 联系电话： *** 联系邮箱： 365852854@qq.com 填写日期： 2015/12/26 浅谈动作捕捉技术对国产电影动画的发展 ——以国产动画《秦时明月》与《大圣归来》例

摘要：三维动画作为一种视觉冲击力强、效果逼真的动画类型在计算机动画领域中越来越受到重视，三维运动捕捉技术则作为解决三维动画制作的一个手段也被广泛地使用．在此分析国产动画在动作捕捉技术的应用下的帮助，和对未来国产动漫产业的发展前景前瞻。

关键词：三维动捕，三维动画，《秦时明月》，《西游记之大圣归来》 背景知识：在信息时代的今天，各种缤纷炫目的影视节目充斥着我们 的眼球，各种现实与不现实的表现形式都可 以在 众多影视媒体中所见。影片类型从影视片头、栏目包装、企业宣传、电视广告到各类电影特技，每天变换着花样的展示给大众，形态也从最初的二维动画到如今随处可见的三维动画，让人们看的同时，也不免去思考这些现实与不现实的的东西是如何实现的。一 三维动作捕捉技术

1、三维运动捕捉技术是指在真实运动物体(例如人、动物)的关键部位设置跟踪器，计算机通过跟踪和处理这些跟踪器的位置，将运动物体的动作数据记录下来形成三维动作数据，最后将这些动作数据重新赋予动画模型，从而创造出动画模型真实而自然的动作．目前常用的运动捕捉技术主要有机械式、声学式、电磁式和光学式，其中光学式运动捕捉由于其采样速率高、表演者活动范围大、无电缆和机械装置的限制等优点而最为常见．

2、三维动捕在国产三维动画《秦时明月》的应用:在以往的计算机动画制作中，我们都是使用三维动画制作软件来制作三维角色的形象并调制角色动作。整个角色动作都是由操作人员逐帧调整的，这样动作的制作工作就变得十分烦琐、复杂，且极易出现误差，效率很低。所以一般使用三维动画制作软件制作出来的动作时间都不会很长，而且有些动作制作得十分拙劣。这一现象在某些电影电视作品中并不难发现。以Motion capture为基础的动画制作系统将物体的实际动作数据记录下来输入计算机，经处理后由计算机在虚拟镜头中恢复，同时控制材质。由于它记录的是物体的实际运动，所以动作精确，效率极高。

《秦时明月》中画面场景

动画制作是群策群力的活动，需要遵循一定的工业流程才能确保动画产品的质量。角色的动作采集也要遵循一定的标准才能达成。《秦时明月》中涉及的角色动作均采用了运动捕捉技术。以下动作捕捉工业流程图，该图详细描述了运动捕捉环节涉及的每个关键节点。整个流程共分5个阶段：前期准备、采集沟通、制订计划、动作捕捉、数据处理与修正。该捕捉流程同样也适用于其他工作原理的捕捉设备（图2）。二、三维动作捕捉技术给动画发展带来的影响

如今的国产动画电影水平，相比国外的一些优秀制作公司做出来的作品，差距明显，但是今年的《西游记之大圣归来》让全世界的人都看到了国产动画水平的进步。《大圣归来》拥有一个极其优质的创意与前提，并别在人设、场景设计、细节处理方面极其用心。举例而言，孙悟空的形象设计能脱离俗套，并且在塑造上比较鲜活，有潜力成为中国近年来动画电影中的典型人物。包括混沌、山妖、土地公等颇具特色的形象都是创作者专业精神的体现。三维动捕技术的应用也是动画本身的动作场景更加合理和具有观赏性。然而因为国产动画对特效的过于重视，反而忽视了动画本身所能带给观众的东西。在动作场面的处理上一厢情愿，空间混乱，为动画的精彩（确实在美术、造型、摄影方面极其突出）而忽略了场面调度的合理性，无效越轴比比皆是，导致本可以更加精彩的大闹天宫戏份略为跳脱，看得人头昏眼花，复杂有余而精致不足。另外，许多人诟病的剧情方面的问题确实是存在的，后继乏力，原因是编导对于几个人物出现时的剧情非常自信，然而在进行过程中逐渐失去支撑点，用了一个妖精用孩子做药引子的简 单矛盾解决一切。不得不说，影片在剧情设置方面的重点依然强调在人物形象本身，诸如悟空的自我蜕变，然而对于外部冲突的营造略显幼稚。然而，总的来说，《大圣归来》即使不放在中国动画的大环境下看，也依然是一部相当不错的、合格的动画电影。这是可以肯定的。以前的国产动画，总被国人批以“幼稚”的名头，但是如今一部《大圣归来》彻底打破了国人对之前的想法，《大圣归来》的成功是动画技术上的成功，恶劣的环境促进了《大圣》的成功，但于此同时也阻碍了良心动画创新性的发展。在中国试想一下，如果不是国人对于《大圣》这一题材的熟悉，又有多少人会去买它的电影票呢？我们长抱怨国产动画的主角不是小孩子就是小动物。但是真的是无奈之举，在中国，动画被大众和审核员贴上的标签就是给小孩子看的，所以你想要成功就必须得用低幼的形象去迎合市场，这种由国情束缚和商业束缚造成的选材束缚，牢牢的限制住了国产动漫的发展。让一个个不想着吃老本，不想着卖情怀的奇思妙想胎死腹中。和《大圣》一样的优质动画不是没有，但他们即使成功，票房不差，但也打不到大圣这样的成就。大圣的成功，向我们证明了只要用心做，认真做，脚踏实地的做，国产动画也是能像模像样的也是能得到大家的尊重与认可的这在一定程度上可以改变人们对于国产动画的偏见让那些胸怀大志的动画人们有一个明确的奋斗目标从而推动整个行业的积极发展这对于所有热爱动画的人来说，都是一件值得高兴的事不过凡事都有正反面大圣的功成名就，在让人们高呼国漫崛起的同时也会引导出不良的趋势在动画质量上大圣的票房口碑双赢为本来就缺乏创意的业界提供 了一个非常不好的模版，那就是情怀加特技。这种为了证明自己拼命的做大场面和动作戏忽视故事本身的行为，一旦让前者尝到了甜头，很可能反而是国产动画，进入一个依靠特技卖座的时代。但是不可否认的是，随着数码电影制作的发展，对运动捕捉的需要也会越来越高。也将会有越来越多的动画加入到动捕的大军中来。这也对今后动画制作的要求越来越高，水准的提高必定带来专业水平的提升。这从长远上看，对于国产动画是一个好消息。三、三维动捕技术对于动画的发展前景

中国的三维动画技术未来要发展，解决三维动画技术问题是关键。国外一流的动画公司都有自己的软件研发团队，掌握的技术非常先进。中国的人才其实不算少，从我国承接的大量外包可以知道，但都没有形成优良的团队来创造技术，与动画人员配备的计算机技术人员更加少。中国的计算机人员不懂动画技术，动画人员不懂计算机，所以交流与合作有问题。中国需要在高级教育中培养计算机与动画兼备的专业型人才，也需要引入高级技术人员。虽然中国的三维动画技术相比国外暂时落后，但是发展前景还是非常值得肯定的。综观三维动画的发展历程，相信不久的将来，三维将进入千家万户，不再是大电影厂和专业影视制作公司的垄断的专利，这几年做三维和学三维的人日益增多，三维平台的趋势由高端过渡到低端，不再需要几十万的工作站，一般家庭电脑就可以做出很专业的三维作品，三维动画制作的收费也日趋合理，三维建筑、室内效果图也下降了很多。而三维动画人才已经成为国内市场迫切需求的高薪，高技术人才，根据资料显 示，动画行业是未来最受欢迎的高薪职业之一。CG动画行业在中国发展的速度很快，我们在电视广告、动画片、电影中经常能看到三维动画设计的元素，在广告、影视、游戏等行业中，三维动画创作人才都是非常抢手的“香饽饽”。

四、总结

本文论述了三维动捕对于国产动画的发展的影响。人类历史上，任何一种创新技术的诞生与发展，势必会影响与其相关联的产业发生变革。毫无疑问，运动捕捉技术的发明与创造已逐步改变了影视动画行业的制作规范与设计思维。对于动画人来说，动画电影已经不仅仅是讲故事，三维动捕的介入无意会使动画更具观赏价值。但是作为动画的本身所传达的内容不能被忽视，这才是电影动画最最重要的部分。三维动捕作为一个先进技术，是为了使动画电影的进步，而不是是动画缺失灵魂的。参考文献：

1.郭 伟 兰景婷.三维动画及其运动捕捉技术［N］四川文理学院学报.Sep． 2011 Vol． 21 No． 5 2.上官大堰 黄心渊 王婧慧.运动捕捉技术在三维动画中的应用流程研究 ——以原创动画艺术短片《云之南》为例.2014 · 04 3.谢鑫;粟冰妮.动作捕捉技术 能否成为动画判定界限？［N］中国电视·动画 2014-02、03.第 51、52 期

4.LexBurner.网.2015-11-28

篇2：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

关键词：扶持政策,动画,发展

一、动画扶持政策的背景

改革开放后, 随着中国经济的发展和国家综合实力的提高, 人民的生活水平取得了极大的提高, 对于文化消费的需求也越来越大, 而动画品消费市场也开始逐渐形成, 国产动漫产业却不能适应这一市场需求, 这使得政府注意到动画这一行业在文化建设中的重要性, 意识到国产动画行业大力发展的必要性, 在国家巨大的推动作用下, 中国动画在近两年取得了长足的发展, 产生了大量动漫生产企业, 涌现出一批质量优秀, 深受观众喜爱的动画影片, 可以说中国动画这几年取得的成就离不开国家的支持。

国家出台保护政策的原因在于国产动漫行业水平脚底而同时国外动漫作品大量涌入几乎完全垄断了国内市场。国外动漫产品的进入虽然有利于满足国内市场, 但是却存在很多不利的地方, 首先, 国外动漫作品良莠不齐, 国外对于动漫存在分级体系, 即根据不同的消费群体推出不同的作品, 而我国却缺乏分级体系, 导致作品不分群体和年龄一股脑推广给消费者。另一方面, 国外动漫产业商业化发展时间较为悠久, 因此作品往往具有较强的市场化商业元素, 制作工艺和水平较高, 产量较大, 这些作品对于国内观众有着更大的诱惑力。

二、保护政策的必要性

第一, 国产动漫行业市场化起步较晚。虽然中国动画萌芽出现时期并不比欧美日韩晚, 但长期的战乱以及政治活动使得中国动画的发展几经停滞改革开放以前乃至开放后的很长一段时间里, 中国动漫都是以计划经济模式进行生产制作的, 计划经济模式下的国产动画需要投入大量的人力和财力才能取得良好的效果, 而且动画作品往往不考虑市场上青少年的精神需求, 脱离实际缺乏生活趣味从而不易于被观众接受。只有通过政策的保护, 才能使中国动漫行业得到发展的时间和空间, 进而成长繁荣。其次, 国家对动漫行业的保护措施不仅仅是输血式的救助, 而是扶持性的阶段保护。“授人鱼不如授人以渔”保护的目的不仅仅是为了动漫行业的短期生存, 而是为了动漫行业未来的发展壮大。政府通过政策支持可以引导鼓励更多的人来投资发展动漫行业, 通过扶持吸引人才, 并通过高校教育和职业教育培养动漫行业的人才, 从软件和硬件两个方面来促进动漫行业的发展。

三、保护政策的具体措施

国家对于国产动画的扶持大致是在2000年以后开始的, 具体的一些措施和政策从2003年开始出台实施, 政府很快研究了推动行业发展的具体措施, 从行政手段、市场导向、经济扶持等多个方面入手。2012年文化部推出《“十二五”时期文化改革发展规划》, 其中除了延续之前对于动漫产业的相关政策支持外还提出了对网络动漫、手机动漫等新兴动漫的支持。2013年国家新闻出版广电总局颁布《推动国产动画电影发展的9条措施》来支持国产动画电影的发展, 同年国家文化部还推出了国家动漫品牌建设和保护计划。2014年国家又出台了《关于扶持动漫产业发展的若干意见》, 进一步推出了一系列新的措施。

这些陆续推出的措施, 从总体上来说可以分成国家以下几个个方面:

首先是播映支持。通过政策对于省级电视媒体的动画播映做出了明确的要求, 增加国产动画影片播映的比例以及时间, 这一政策的实施对于国产动画的意义是巨大的, 尽管这一行政举措有违市场竞争的一般规则, 但考虑到国内动漫行业的特殊情况和国情确实极其必要的, 而且这种保护增长即便在动漫行业较为发达的日韩历史上也曾经有过, 这项政策使得国内动画市场竞争中出于劣势的国产动画影片有个预留的市场保证因此得到了极大的保护, 从而获得了生存、成长、和壮大的机遇;随着中国经济的发展和转型, 动画也需要适应时代和社会发展, 建立完善的动画交易市场;

其次, 为了进一步扶持中小动画企业, 国家还推出了一系列的经济扶持政策, 09年国家财政部与税务部出台了《关于扶持动漫产业发展有关税收政策问题的通知》, 这项措施的推出, 使得国内动漫企业负担大大降低, 因为国内动漫企业往往成立较晚, 很多出于创业期, 缺乏大量资金支持, 而动画产业的生产规律不同与其他商品, 其对于人力资源需求大, 动漫产品生产加工周期较长, 且盈利空间存在一定的不稳定性, 税收上的优惠有利于减轻相关企业的税收负担, 降低了动漫产品的生产制作成本, 提高了企业的生存能力和在市场竞争优势。

再者, 活动支持。国家通过举办一系列支持原创动漫的活动来促进相关行业的发展。如以举办国家级和省市级动漫宣传活动, 通过这些活动向群众宣传普及原创动漫, 促进动漫商业活动从而培养动漫市场。这些活动促进了动漫制作企业之间的交流, 提高了国产动漫的影响力, 促进了原创动漫文化在社会上的传播, 推动了国内动漫市场的消费。

此外, 国家进行动漫人才培养支持。国家每年按照计划对一些原创漫画、网络动漫、手机动漫、电视动漫等国内动漫创作者进行资助, 以支持其进行动漫创作。加大对动漫教育的管理指导, 教育培养动漫制作加工人员。

四、结语

篇3：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

关键词：光学式动作捕捉；三维动画；动画生产

0 引言

影视动画技术日新月异的发展无疑是造就一个个虚拟世界的现实条件，无论是影响一代人的《星战》系列，还是风靡世界的《阿凡达》，大导演们天马行空的想象在荧屏上变成绚丽多彩的视觉奇观，均得益于计算机三维动画技术的发展。不少好莱坞商业电影中虚拟角色的动作表演细腻到与现实真假难辨，几乎每一次都成功迷惑观众挑剔的眼睛。殊不知，这些虚拟演员表演的成功大都归功于动作捕捉设备——通过动作捕捉设备采集真人演员的动作数据，为虚拟演员的逼真表演提供了基础和前提。

本文通过研究动作捕捉技术在影视动画中的应用，阐述动作捕捉技术在动画制作中的应用过程，并在分析三维动画制作流程的基础上，探索动作捕捉在动画制作过程中的优势，从而提高动画制作的质量与速度。

1 三维动画

1995年皮克斯公司制作的世界上第一部全电脑制作的动画长片《玩具总动员》在全美上映，引起动画界的轩然大波。《玩具总动员》被称为是继《米老鼠》赋予动画片声音以及《白雪公主》赋予动画片色彩之后的第三次飞跃——赋予动画片3D效果。计算机三维动画从此打破动画界二维的垄断地位，并以其巨大的更新及应用潜力为全球影视动画产业不断注入活力。

三维动画与二维动画相对应，主要是以三维软件为基础制作的带有纵深及360度可视的3D动画。三维动画制作技术包括了：三维建模，材质贴图，骨骼绑定，动画制作以及灯光渲染。三维动画制作的流程：故事脚本>分镜头>设计稿>三维建模>三维动画制作>灯光渲染>后期合成>剪辑配音>输出成片。

2 光学式动作捕捉概述

“动作捕捉”英文为：“Motion capture”，Motion capture 技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面，可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由 Motion capture 系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向用户提供可以在动画制作中应用的数据。当数据被计算机识别后，动画师即可以在计算机产生的镜头中调整、控制运动的物体。到目前为止，常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式和光学式。光学式动作捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。目前常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相机所见，则根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参数，可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。

3 基于VICON系统的光学动作捕捉在三维动画制作中的应用

目前光学动作捕捉在全球主要有两大系统：一是美国的MotionanAlysis公司生产的“魔神”动作捕捉系统，二是英国Vicon公司生产的“vicon”动作捕捉系统，本文阐述基于VICON系统的光学动作捕捉在三维动画制作中的应用过程。

（1）镜头校准。在进行动作捕捉之前，要做的第一步是进行捕捉场地的镜头校準。镜头校准：VICON公司采用了动态线性技术，该技术是目前唯一能够实现高精度校准的技术。首先，使用“L”字形的杆，校准设备，确定镜头所捕获的虚拟空间的XYZ轴，同时确定软件中虚拟镜头与实际空间中的镜头保持位置的一致。然后使用500（150）毫米长的“T”字形杆创建摄像机线性参数。以便更加精准地捕捉标定点在空间中的运动轨迹。

（2）贴“Marker”点。根据之前对人体运动骨骼的分析，我们将人体分了49个部分，但是我们在做动作捕捉的时候，先不把手指考虑在内，把手看成一个整体。所以剩下的为49-30+2=21个部分。所以在贴点前我们充分考虑到：所贴的点如何才能更好地驱动骨骼。

在这里我们使用的“Maker”点数是41，头部4个点；颈1个点；大臂2个点；小臂2个点；手3个点；胸部5个点（前胸2个点，后背3个点）；臀部4个点；大腿2个点；小腿1个点；脚踝1个点；脚跟1个点；脚掌1个点；脚尖1个点。

在贴点时注意左右胳臂的不对称性，这样的不对称才能让镜头更容易辨认出角色的左右。但是也不能差别太大，太大了左右胳臂的动作会有偏差。

（3）动作捕捉。动作捕捉的过程是一个较为简单的操作过程，演员根据动画剧本的要求，尽量好的完成动作的表演，动作捕捉的操作人员此时记录下演员的动作数据即可。

（4）动作匹配。下面的工作是将之前做好的角色与动作数据匹配，让动作数据驱动骨骼生成动画。打开Motionbuilder软件，首先导入动作捕捉数据，将Actor与动作数据形体位置对应好。然后进行匹配。打开Navigator > Actor Settings > Marker Settings > Create创建角色设置。

接下来将动作数据点一一对应地拖到Actor Settings里面人物模型的适当位置里，进行动作数据点与之所驱动的部位匹配。匹配完成之后勾选 Active，这样动作数据就和Actor建立了关系。现在的动作数据就可驱动角色做动作了。

接下来将我们之前在MAYA中所做的角色导入Motionbuilder，与匹配好的带动作信息的Actor相关联。J下面，之前在maya中制作的角色就可在动作捕捉的数据驱动下运动起来了。最终，我们通过光学动作捕捉的制作，得出一个三维动画动作制作效率对比（以6人工作小组为参照）：

可见，动作捕捉技术的应用在缩短制作周期、降低制作成本、提高制作效率方面发挥了积极有效的作用。

4 结束语

在影视动画的制作过程中，动作的制作是非常耗时耗力耗资的工作。三维动画的动作是一门技术，其中人物说话的口型变化、喜怒哀乐的表情、走路动作等，都要符合自然规律，制作要尽可能细腻、逼真。动捕捉系统最大的特性就是高效率，可以将传统制作动画的效率提高百倍。随着动作捕捉技术的不断完善，光学动作捕捉将会得到越来越广泛的应用。

参考文献：

[1] 冯波三维角色动画中运动控制的主要技术[J].2007（27）：7-9.

[2] 吕敬华，孙浩鹏.从两部电教片看三维动画的设计与制作技巧[N].2002-03 （16）.

[3] 张满囤，马琳娜，王阳生.动作捕捉中的动画驱动及运动编辑技术综述[N].2008：23.

[4] 徐孟，孙守迁，潘云鹤.虚拟人运动控制技术的研究[N].2003-03（15-17）.

篇4：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

一、动作设计与角色造型

通常在一部动画片的前期美术设计阶段,设计师在绘制角色造型时,需要完成角色外形设计图、服饰及配件分解图、动作设计图、头部转面图和表情设计图等几个方面的设计稿,必要时还需附加文字说明,力求在前期造型时将角色信息交代得足够详细。其中动作设计稿用来描绘角色的常规动作和特色动作,有助于后面原画师和动画师进行创作。

在设计角色造型时,角色的外形、服饰、动作、表情等并不是一个个单独的工作模块,它需要综合考虑角色造型的其他方面。在一般情况下,角色的动作设计不但要符合角色性格,还会受到角色的外形特征的限制,角色的体型、所穿衣物、经常使用的配件和道具,都会对角色的动作产生影响。同样,在设计角色外形时,也需要考虑是否符合角色的性格以及它的常规动作风格。例如动画《疯狂动物城》中的“牛局长”,性格定位为脾气火爆、力气非常大、捶桌面时会把桌上的东西震起来,与角色高大的身材和壮硕的肌肉就形成了非常和谐的视觉效果,反之如果设计成干巴瘦小的造型,就很难将角色的性格魅力展现到极致。因此,动作设计不但是角色造型设计中重要的一环,还是完成角色性格塑造非常重要的组成部分,是角色内在形象外在化的关键,更是角色魅力的直观画面表达。

二、写实风格的动画表演

动作设计的风格与动画片的美术风格有很大的关系,传统的美式造型和日式人物造型有很大区别,两种类型的人物表演风格也是截然不同的。美式造型,特别是拟人风格的角色,其动作风格夸张富有弹性,表现力较强,在动作时对角色动势处理较为大胆,往往伴有非常大的变形和拉伸。而日式人物造型偏向于写实和唯美,动作设计上也是如此,比较有代表性的如宫崎骏动画,人物造型大多符合人体真实比例,动作设计上也是写实细腻,在真实动作基础上略带夸张,很少有比较大的预备缓冲动作和拉伸变形。这两种动作表演风格从运动尺度、运动过程、时间掌握等几个方面都截然不同,因此,不同风格的动画在制作上不能一概而论地用同一种方法来处理。

本文所探讨的三维虚拟角色,在动作尺度上较为收敛,不像美式卡通片往往做到动作的极限。但动作设计的目的是使观者只依靠画面便能心领神会,因此具有普遍意义上的共性。在给人类角色设计动作时,要以人的基本结构、运动规律、时间掌握为理论基础;在设计动物角色的动作时,鸟兽鱼虫也有其特定的运动规律和动画法则可依。同时,还需在共性之中突出个性化的运动符号,这是角色动作设计的关键和难点。以人类的动作设计为例,走路、跑步、跳跃等运动姿势大体是相似的,但每个角色有自身的特点,同样一个跳跃的循环动作,胖子和瘦子,壮年和老人,达到的高度、所用的时间、起始和结束姿势,都不相同。设计者需要用心揣摩、大胆取舍,才能从常态动作中提炼出准确的、有特色的、能够反映出角色性格特征和身份的动作符号。

有些童话和科幻作品中经常出现一些半人半兽、变异种族的生物,像美人鱼、半马人等,这样的角色在运动时往往有明显的动物运动特征,设计者需要充分掌握这种动物的习性、运动特征,在此基础上融合人类的动作,设计并创造适合这种特殊角色的动作。《加勒比海盗4》中美人鱼就找了三类演员来表演,一种是露出上半身的漂亮超模,一种是用于拍摄水中游泳镜头的奥运选手,还有一种是负责特效表演的动作演员。将各种拍摄得到的人类动作,利用三维技术手段合成符合鱼类运动规律的鱼尾,就呈现出美人鱼的惊人之姿。常见的鱼类都是依靠左右摆尾向前游动,运动轨迹程S型(如图1为常见鱼类的运动方式),但为了配合影片中美人鱼的鱼尾角度,选用了海豚、鲸鱼等上下摆尾,运动轨迹是上跃式和下潜式相结合的运动方式(如图2)。

由于三维虚拟人物需要达到高度仿真的动作标准,如今的CG电影和游戏大多使用运动捕捉系统来完成角色动作设定。运动捕捉系统可以用来准确测量、跟踪、记录物体在三维空间的运动轨迹。操作时首先将传感器固定在动作演员的特定部位,这是一种跟踪装置,可以通过演员周围的高分辨率红外摄像机将运动数据快速准确地传送到计算机,在计算机中将数据和三维虚拟模型进行结合,并根据模型调整数据,使计算机中虚拟角色模型的生命鲜活起来。

三、三维角色动作的技术实现

三维作品的卖点就是能带给人绚丽刺激的视觉感受,而一个个连贯的角色动作则是构成视觉画面的主体之一,角色动作缺乏张力和节奏的动画无法调动观者的情绪,角色招式平淡无趣的游戏也吸引不了玩家,因此动作的质量高低会直接影响到作品的成败。在三维技术环境下去设置角色动作,就是依照角色模型去添加骨骼,骨骼具有移动、旋转的可操作属性,在经过与模型的蒙皮权重处理之后,能够带动模型动作,然后再通过关键帧设置去记录动作。在调整动作时,有一些通用的规律可以帮助动画师快速有效地完成动作,下面以MAYA软件为例阐述几个动作调整要点:

1. 善用变形功能。MAYA软件中有多个变形器可是帮助实现角色在运动时产生的形体变化,如在受到外力影响时,会出现“压缩”和“拉伸”,在调整时适当夸张这种变形,在视觉上可以帮助观众感受受力对象的质感、重量和情绪变化,如猫和老鼠中,在角色受到惊吓时经常会出现身体腾空、四肢打开并拉长的停顿。在Create Deformers菜单中可以找到满足不同变形功能的命令和工具。

2. 不能忽略预备动作。

一个动作在开始前必须要有明显的“预期性”,在做出这个预备动作时,观者就能够很明显地看出其后的动作走向。这在调整游戏角色动作时很常见,例如角色在出拳前,需要先有一个收拳的动作;在做挥刀向下的动作时,要先有一个抬刀的动作。预备动作是主要动作的前奏,有了它才能够清楚地表达这个动作的力度。用一句话可以概括预备动作的原则:“欲前先后,欲左先右。”

3. 关键帧动作。

在三维软件中,动作设置步骤是先设置关键帧动作(key frame),电脑默认计算中间的过渡动作。其中的关键帧动作就是原画(重点动作),电脑生成的中间帧就是中间画(补间动作)。在调整一个动作的时候,应该先将其分拆成几个重点动作去设定关键帧,方便快速确定角色的运动轨迹,至于由电脑生成的中间动作,是需要动画师反复尝试和修改的。

4. 跟随动作。

运动中的主体身上通常有一些附属物(如角色的披风、头发等物),在主体发生动作时,这些附属物会跟随主体发生动作,虽不是同步但是方向一致,这些附属物有一定的独立性,受角色动作、自身物理属性、空气阻力和惯性等因素的影响,形成了运动规律与速度不一致的情况。跟随动作是原画工作者设计动作中非常重要的一部分,如果没有丰富的经验和深入的观察,设计出的角色动作僵硬死板,会直接影响主体动作的流畅性,甚至阻碍角色魅力表现。MAYA中的动力学系统很好地解决了这一问题,动画师只需要在角色绑定的时候为这些跟随物体设置好相关的参数,在主体角色动作时,MAYA会根据物理学原理模拟自然界中的物体运动,解算出类似飘落、碰撞等逼真的跟随动作。

5. 流畅的动作轨迹。保持动作流畅的关键在于圆弧化的运动曲线,MAYA是通过在属性上记录关键帧来控制角色的,而每个属性都有一条曲线来记录运动轨迹。在曲线编辑器(Graph Editer)中,时间为X轴,属性数值为Y轴,关键帧就是在某一时刻所达到的属性值,我们可以理解为一个(X,Y)坐标刻度(即为图中黑点),MAYA再通过计算中间帧,将这些坐标连接起来,就形成了运动曲线。这些坐标点与曲线所形成的切线种类,会直接影响到运动的速率和节奏,以及角色动作的效果。曲线的曲率越大,代表固定时间内属性的变化越小,因而动作越平缓;曲线的曲率越小,代表固定时间内属性的变化越大,动作看起来较快。由于动画中的物体,往往形成圆滑连续的运动轨迹,因此如非必要情况,应避免在连续的圆弧型波峰和波谷中间出现锐角的曲线,否则会出现生硬、过渡不自然的感觉。

四、结语

生动、鲜活的形象是一个三维动画角色成功的关键,没有性格的角色无法走入观众的内心。动画角色的性格塑造所涉及的方面很多,体态、服装、动作和表情都是性格塑造中的关键所在,而其中角色动作设计所表现出的效果最为直观。现实生活中的人,其行为表现与性格有着密切的联系,行为是性格的外部表现。通常情况下,面对不同的环境和事物,性格不同的人所表现出的行为也不一样;同样的,不同的行为表现,也反映出了各式各样的人物性格特征。我们对一个人的印象往往依赖与他日常举手投足间所展现出的个人气质,行为动作就是一个人性格特征的外化表现。一个个性化的动作,甚至可以当成某个人物特有的认知符号,动画角色亦是如此,观众对其的直观印象来源于它的行为动作。打造一个成功的三维动画角色,营造其性格魅力,借助技术手段树立风格化的动作是重要环节。这样虚拟的数字模型,才可以像人一样拥有生命力,在动画故事中,去感染、打动观众的心。

参考文献

[1]王晓燕.动画角色动作设计与真实动作的关系研究[D].武汉:武汉理工大学,2014.

篇5：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

动作捕捉技术是指在被测物体的关键部位设置跟踪器，测定被测物体在物理空间里的坐标和方位，经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据，可以应用于娱乐、体育、医疗应用、电脑视觉以及机器人技术等诸多领域。

而光学式动作捕捉系统是由多个高速相机从不同角度对目标特征点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。从定位精度、实时性、使用方便程度等方面来看，光学式动作捕捉技术的优势比较明显，所以，在当今影视动画市场下被广泛使用。

一、光学式动捕系统在影视动画中的发展

（一）由棚内到户外

在电影工业中，一般动作捕捉都是在摄影棚中完成的，因为动作捕捉时需要大量设备、电缆、计算机等，一般不易于携带，而光学式动捕对光线干扰特别敏感。

在棚内拍摄，演员缺乏与实景环境之间的参考与互动，表演难度大大增加，需要靠导演的引导和演员的自我想象。而在户外拍摄，不仅可以用实景创造出真实感，还使得拍摄更加灵活、便捷。能够到户外拍摄，是因为制作者们放弃了传统摄影棚内动捕系统具有反射功能的被动式“Marker”，而采用了主动式“Marker”。这种主动式“Marker”由系统提供“Marker”发光的电源和控制“Marker”的发光频率，一改原来被动接受光源的方式，主动发射不同频率的红外光源，很大程度上解决了户外多变光学环境的问题。

（二）表情捕捉的发展

人的面部动作是十分复杂的，眼神、表情是表演的核心和精华部分。要百分之百把演员的表演移植到CG角色上去，难度是非常大的。表情捕捉的发展可以看作从头到全身、从轮廓到细节的进步。早期的动捕技术还只能处理头、四肢这些大的身体部位，直到2009年，《阿凡达》的出现标志着表情捕捉技术已经走向成熟。维塔团队改进了软件的算法，并发明了头戴式摄像头，用来捕捉演员的表情，即在头盔前加置一个摄像头，并且在演员脸上画上标记点，相较于身体上的标记点，脸部表情动作较为丰富，所以标记点比较相近且密集。头戴式表情捕捉系统完美解决了演员面部表情高精度采集的问题， 从此以后，头戴式摄像头就成为了动作捕捉的标配。

（三）虚拟拍摄技术

虚拟拍摄是指运用现场硬件GPU渲染的技术，在拍摄现场，通过虚拟摄影机完成画面的预演。预演的画面中，现场背景的绿屏变成了CG的外星环境，前景的动作捕捉的演员变成了CG演员。在电影《阿凡达》中，导演卡梅隆使用了手持的“虚拟摄影机”（监视器），监视器上贴着运动捕捉系统中使用的“Marker”，其位置能被固定在影棚顶的数百个红外摄像机跟踪定位，算出这个虚拟摄影机的三维位置，然后与现场计算机内的三维摄像机进行参数绑定、运算，结果以视频信号的方式回传到卡梅隆手中， 这样可以让导演既看到面前演员的表演，也可以看到 CG 角色的演出。

虚拟摄像机不仅使得制作团队以更接近实拍的方式处理虚拟拍摄，也提高了导演与演员和后期团队的沟通效率，同时还让投资方尽早看到影片小样，降低了修改成本，从而使整体拍摄更有计划，有效控制预算。

二、影视动画中光学式动捕系统的应用建议

光學式动作捕捉系统的应用虽然为影视动画创作手段翻开了新的篇章，但同时也带来了新的问题。传统影视动画的创作过程是创作者通过自己长期的积累去创作角色的动作，反映了客观事实规律的同时进行主动的艺术创造。动作捕捉能够准确地纪录人的动作信息，甚至是表情信息，能够让CG角色逼真如真人般动起来。但是很多艺术作品，只是对真人动作的照相式的直接摹写，盲目地运用这一新的科学技术，而忽略掉了艺术的创作，直接把动捕数据套在 CG角色上，最后的效果差强人意，失去了艺术的张力和质感。

那么，怎样才能更好地把光学式动捕系统应用到影视动画中，使影视动画增色，而不失去艺术表现力？笔者认为，动捕精准的数据，可以作为我们创作动作的参考数据，而不是作为作品的核心。动捕前，应当根据故事板对表演的动作进行计划；动捕时，表演者和动捕技术人员应与动画师、导演通力配合，及时调整动作。只有有效地将动捕数据与动画师的艺术表现力相结合，才能创作出优秀的影视动画作品。

三、结语

光学式动捕系统能够大大提高影视动画的制作效率，节约成本，提高作品质量。此外，它也给了导演在电影上极大的创作空间，能够使其无限发挥自己的想象能力，创作出好的作品。但动捕技术的发展只能作为创作的一种观察手段，在利用动捕系统的同时，应该注重艺术的观察、思考与创作，从而使这一新型的技术手段在影视动画领域得到更好地使用，发挥其价值，创作出高质量的影视动画作品。

篇6：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

一、转变国产动画片的制作理念

改革开放之后成长起来的新一代观众, 有机会接触到了世界上先进的电影艺术, 看惯了场景切换、运动速度很快的电影、电视节目, 如日本动画片、好莱坞和香港的动作片。与之不相符合的是, 国产动画片却一直延续着过去老一辈动画创作者的制作模式, 传统模式动画片节奏太慢、动作性太弱, 而内容又太深奥, 即使画面制作得再精细, 文化赋予得再深刻, 也已经与当前的主流观众需求相脱节, 无法得到新一代观众的认可。在这一点上, 我们就要向日本动画片学习, 学习如何将深刻的思想与外在的叙事节奏很好地一体化。所谓调整形式和内容的关系, 就是我们在动画角色的塑造上, 要遵从国际化的审美, 为本土文化披上一件国际化的嫁衣, 一定能够很好地传播到不同文化背景的国家中去。

二、学习美国和日本的动画分类模式

美国动画片的思路比较固定, 一般都是王子救公主系列的故事, 这主要是他们把受众定位在年纪小的观众, 当然近年来美国也开始有意识地借鉴日本动画, 成人动画得到了巨大发展。这还是与其日益明确的受众定位观有关。

日本堪称动画片王国, 主要改编自漫画作品, 题材包罗万象, 从童话故事、科幻、冒险、爱情、体育、卫生、历史、科学、经济、宗教、娱乐到文艺小说、纪实文学、政府文献、学生课外辅导材料等等, 无所不有。比如我们广为熟知的《灌篮高手》和《足球小将》。由于日本动画片的受众类别细分制作模式, 保证了日本动画大批量、多种类向国外传播, 细分的题材也使得对受众的定位更为准确, 进而能够成功地对外进行文化出口。

对于国产动画来说, 要积极借鉴日美动画模式, 不要再把动画仅仅看作是小孩子的专属节目, 而应将受众简单划分, 至少分为少年儿童和成人两个层次, 进一步再将不同成长阶段的少年和儿童进行细分, 分别制定符合不同年龄段层次的动画作品, 这样才能更准确地把握不同成长阶段和不同性别少儿受众的心理需求。在面向成人受众时, 对动画片的内容和题材要力求深刻有思想, 应当加快动画片的节奏, 调整形式与内容的关系, 以适应欣赏倾向已经国际化的观众。

三、文化的重新挖掘和定位

对近些年来的国产动画分析可以发现, 与以往的国产动画片相比, 当下的国产动画普遍缺乏对中国文化的深刻理解和认识, 大多不是一味模仿日美动画经典作品粗制滥造, 就是盯着我国古代神话传说和名著简单改编。这使得我国的动画片已经形成了固定模式, 毫无新奇可言, 以至于大众对国产动画片有一种抵触的心理。大部分国内观众谈及动画片必谈日美, 对国产动画则采取回避的态度, 更不用说国外了。

本土文化是一个地区经过长时间的历史沉淀下来的, 往往有其可取之处, 在全球化的浪潮之下, 很多人都意识到了本土文化的重要性。本土文化是一面镜子, 是一种声音, 我们对待它的态度将决定文化产业在竞争中的成败。因此, 一种不卑不亢的文化观念应当体现在动画文化的艺术表现中。除了对发达国家优秀的文化传统、观念、技术、方式大胆借鉴、积极学习以外, 更应该在已有文化的吐故纳新过程中, 呈现出一种宽容、博大的胸怀。

四、培养文化传播意识

许多人认为, 要提高国产动画片的竞争力, 重要的是提高国产动画的质量, 只有高质量的作品不断涌现, 才能刺激动画片市场的良性竞争, 也才能在收视市场中提高消费者对国产动画的认可度, 从而让国产动画形成品牌。但是在如何提高国产动画片质量的问题上, 单纯倾向于单纯动画人才的培养。但是, 动画片能否成功地进行跨文化传播, 不仅取决于动画片本身的制作质量, 还在很大程度上取决于制作者是否具有跨文化传播意识。只有创作者拥有跨文化传播的大局观, 才能赋予动画片的内容文本以深刻的文化内涵。

五、培育自主品牌和注重知识产权保护

动画产业属于文化产业的一部分, 而文化产业发展的核心是“创新”, 不仅是创新技术、渠道, 还包括观念的创新。近两年开始受到国内观众喜爱的动画系列片《喜羊羊与灰太郎》就成功塑造了国产电视动画片的品牌形象, 一系列的玩偶、文化用品、音像制品伴随这部动画作品的深入人心, 可以说是我们国产动画片品牌打造的一次有益的尝试。

此外, 缺乏版权意识是中国文化产业发展中不容忽视的问题, 由于版权保护不利, 三辰卡通和它的“蓝猫”不断遭遇盗版尴尬, 这折射出中国动画行业普遍缺失知识产权意识。在国产动画快速成长的当下, 建立起健全的知识产权保护体系是当务之急。

六、结语

我国国产动画片在文化传播领域的研究存在着起步晚、起点低的问题。国内动画片长期、大批量模仿外国的制作模式, 但是效果也并不理想。本文从传播学角度对世界上主要动画片文化传播大国所采取的具体文化传播策略分类研究, 得出理论性的研究结果, 希望能为我国动画片对外谋求发展的实践提供帮助。

参考文献

[1]许婧、汪炀:《读动画——中国动画黄金80年》, 朝华出版社, 2005年。

篇7：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

动作捕捉技术在如今众多的优秀科幻电影中已经被大量运用，从而被人们所熟知。随着动作捕捉技术的不断成熟，这也使得动作捕捉技术已经可以广泛的运用到产品设计中来，成为产品设计师的新助手。通过运用动作捕捉技术，可以大大提升产品的人机交互体验，提高造型和功能，更加精确的观测并满足产品的人性化需求，使用户获得更加舒适的用户体验。

动作捕捉技术简介

1.动作捕捉定义

动作捕捉（Motion capture）是一项含义广泛的技术，技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置传感器，让计算机捕捉到运动形态并转换成数据，最后在虚拟三维空间将数据还原成运动坐标的一种技术。当数据被计算机重新还原后，坐标点即可应用在动画制作、步态分析、生物力学、人机工程等多个领域。

2.动作捕捉的发展简史

弗雷斯格尔（Max Fleischer）在1915年发明的“转描机技术（Rotoscpe）”被公认为是动作捕捉技术的前身。转描机技术是一种动画家用来逐帧的追踪真实运动的动画技术这种技术，原理是把预先拍好的电影投放到毛玻璃上，然后动画家将其描绘下来。如此一来，动画人物的动作就会更加鲜活。1937年迪士尼运用“转描机技术”绘制出了著名动画人物白雪公主、灰姑娘等。1941年中国导演万氏四兄弟也开始尝试这项技术，制作了国内第一部动画电影《铁扇公主》。然而转描机技术也有着绘制量巨大、仅能捕捉二维信息等诸多缺陷，因此这项技术只在动画片制作中十分活跃。

上世纪70年代，计算机技术开始被逐渐用于动画制作，美国几所知名大学和实验室也相继开展计算机对人体动作捕捉的研究。最初只能实现短暂的二维捕捉。

动作捕捉技术在2001年得到快速发展，同年上映的两部电影《最终幻想：灵魂深处》和《指环王》分别将动作捕捉技术成熟地运用在了CG电影和真人电影的特效制作中。

2009年，电影《阿凡达》使得动作捕捉技术在银幕上的运用到达了顶峰。不过这时的动作捕捉技术还只是局限于在室内运用，而在2011年，电影《猩球崛起》更是动作捕捉的一次伟大革新，该影片使用了先进的光学式动作捕捉技术，解决了动作捕捉只局限于室内的问题，使其可以在户外进行。

動作捕捉技术对产品人性化设计的提升

动作捕捉技术并不只是用在电影领域，将这种技术运用到产品设计的过程当中，也将大大提高产品的人性化体验。如今已经有不少产品，在其设计过程中或是其人机交互的过程中是通过动作捕捉完成，从而大大提升了产品的品质。下面就介绍几种如今已经较为成熟的运用了三维动作捕捉技术来提高产品人性化体验的案例进行说明。

1.虚拟现实设备：微软HoloLens

传统的人机交互，主要是通过键盘和触摸，包括并不能被精确识别的语音等。微软Hololens的出现，则给新一代体验更好的人机交互指明道路。它可以使用户面前拥有一个可随时按指令出现的全息屏，通过对用户肢体的动作捕捉，在全息投影上面执行各种任务，不用时马上消失无形。Hololens运用动作捕捉技术，在人机交互之外，还有人与人和人与环境的交互，它通过动作捕捉和虚拟现实的结合，呈现出人或场景的3D影像，能让远隔万里的人坐在你面前与你促膝长谈，也能让你游览你从未去过也没可能去的地方。当前的虚拟现实技术能做到这一点，但以往的设备过于庞大，Hololens所做的，是把这些动作捕捉和虚拟现实设备小型化和便携化。

2.动作捕捉技术对汽车设计的帮助

动作捕捉技术已经成为福特汽车公司，在设计车型时的新助手。福特汽车公司的设计师采用这项技术创造出数字人体，在虚拟的环境中对车辆进行测试。动作捕捉技术用来对人体在操作汽车过程中的整套动作进行测量与评估。模拟的过程中，测试人员在全身放置50多个动作传感器，做出将腿跨出车门或系好安全带等各种操作汽车时会遇到的举动。之后标记器则会记录下测试人员的动作轨迹；记录被上传至数据库，用于建立数字人体模型。福特的工程师们利用这些数字人体模型，评估从小型车到全尺寸皮卡等不同虚拟车型中的姿势。。

“动作捕捉”的前景预测

随着动作捕捉在各行业中的使用，其卓越的性能逐渐显示出来，如今已经被广泛的应用在影视、动画和游戏的制作中，使得人物特效水平得到极大提高。同时也提高了作品的制作效率，降低了成本。动作捕捉技术的不断没呢成熟，动作捕捉技术在产品设计中页有着非常广泛的应用前景。

动作捕捉可以提供新的人机交互手段，表情和动作是人类情绪、愿望的重要表达形式，运动捕捉技术完成了将表情和动作数字化的工作，提供了新的人机交互手段，这样就可以提高各种智能产品的人性化体验。

动作捕捉可以提供新的机器人设备的遥控体验，如今机器人设备如果将动作捕捉技术融入其中，那么控制者只需要根据信息做出各种动作，动作捕捉系统就将动作捕捉下来，实时传送给机器人并控制其完成同样的动作。这种系统大大提高机器人应付复杂情况的能力。

动作捕捉可以提供新的体育训练体验，运动捕捉技术可以捕捉运动员的动作，便于进行量化分析，更加人性化的帮助其训练。

可以预计，随着技术本身的发展和相关应用领域技术水平的提高，动作捕捉技术将会应用到众多的产品设计中来，从而大幅提升产品的人性化体验。

篇8：三维动画中的动作控制问题探索

三维角色的动作控制是指将动画设计师完成的三维角色模型, 按照动作脚本的需求进行姿态与动作的设置, 所需要的一整套软件工程活动。其控制过程可以分为两个层面。第一个层面为控制层, 指的是动画师人为控制的部分, 包括手动调节关键帧动作, 运动数据的导入等。另一个层面是运算层, 指计算机进行模拟运算完成的, 包括帧间平滑动作计算, 动力学计算等。两个阶段不断反复, 令动作反复调节改进。

1 三维动画运动控制问题

1.1 三维动画的分类

根据动画的生成方法, 一般将三维动画分为两类:关键帧动画和算法动画。关键帧动画是根据动画设计者的一组关键帧, 自动生成中间画。有两种方法实现关键帧:一种方法是通过对关键帧三维形状进行插值计算而得到中间各帧;另一种方法是对物体本身模型中的参数进行插值计算。

算法动画中的运动是用算法来描述的, 其中物理规律作用于各种参数。例如:机器人在各关节点的角度变化可以由运动学定律或动力学定律来控制, 运动学是物理学中研究物体位置和运动的一个科学分支, 动力学是物理学中描述物体怎样运动的另一个分支。因此, 算法动画还可以分为动力学算法动画和运动学算法动画。

1.2 关键帧动画

关键帧的概念来源于传统的卡通片制作, 在早期Walt Disney, 的制作室, 熟练的动画师设计卡通中的关键画面, 也即所谓的关键帧, 然后由一般的动画师设计中间帧。在三维计算机动画中, 中间帧的生成由计算机来完成, 插值代替了设计中问帧的动画师。所有影响画面图像的参数都可成为关键帧的参数, 如位置、旋转角、纹理的参数等。关键帧技术是计算机动画中最基本并且运用最广泛的方法。另外一种方法是样条驱动动画, 在这种方法中, 用户指定物体运动的轨迹样条, 轨迹样条由用户交互给出。

1.3 变形物体动画

一般的刚体动画, 虽然也能给人带来眼花缭乱的视觉效果, 但总是缺乏生气, 传统动画的一个显著特点是赋予每个角色以个性, 并以形状变化来渲染某些夸张的效果。虽然传统动画的许多效果用三维动画还很难做到, 但计算机动画的研究者们在形状变形方面已做了不少出色的工作, 如迈克尔-杰克逊的音乐录音带“黑与白”这首歌中13个不同性别和种族的人的相互渐变;电影《终结者II》中机械杀手T-1000由液体变为金属人, 由金属人变为影片中的其它角色。大部分变形方法与物体的表示有密切的关系, 如通过移动物体的顶点或控制顶点来对物体进行变形。对于多边形表示的物体, 物体的变形可通过移动其多边形顶点来达到。但是, 多边形的顶点以某种内在的连接关系相关联, 不恰当的移动很容易导致三维走样问题, 比如原来共面的多边形变成了不共面的。参数曲面表示的物体可较好地克服上述问题, 移动控制顶点仅仅改变基函数的系数, 曲面仍然是光滑的, 所以参数曲面表示的物体可处理任意复杂的变形。与物体表示无关的另一种变形方法为自由变形方法FFD。FFD并不直接移动物体顶点, 而是通过移动控制顶点来使物体变形, 因而更容易控制物体的变形。

1.4 动作捕捉技术

动作捕获技术是近年来兴起的人体动画中最有前途的技术之一.它实时地检测, 记录表演者的肢体在空间中的运动轨迹, 捕捉表演者的动作, 并将其转化为数字化的“抽象运动”。

那么什么是动作捕获技术呢?动作捕获技术的直观理解是将演员的现场表演数字化, 并记录下来, 转化为计算机能处理的表达形式。在技术原理上, 动作捕获技术是通过对表演者的一些关键点的跟踪, 将他们在时间维上的空间位置的变化记录下来, 并和表演者的骨架信息相结合, 以数学量或者符号 (如空间位置, 平移量, 旋转量) 将现场表演的运动形式记录下来, 并在计算机内重现。它能够真实地, 自然地获取现实世界中的人体运动特征, 并能有效表达演员的个性化表演特征, 因而被动画和游戏业界认为是获取高质量动作数据的标准方法之一。

目前常见的动作捕捉技术主要有机械式、电磁式和光学式。在这三种系统中, 因光学动作捕获系统精度较高, 表演比较自由, 不受电源, 数据线等束缚, 因此得到了广泛的应用。光学动作捕获系统利用多个摄像机采集图像信息, 通过摄像机定标, 特征跟踪, 特征对应等, 对采集的图像信息采用基于色块的特征点跟踪方法来跟踪二维特征点, 然后利用计算机视觉技术霞构二维特征点的三维运动信息。在实际捕捉时, 在表演者的关键点的位置附近附上一组反光标记 (marker) , 然后通过多个光学传感镜头 (一般在6个以上) , 跟踪这些反光标记, 并用计算机分析和提取相应的标记点。

1.5 过程动画

过程动画指的是用一个过程去控制物体的动画, 过程动画经常牵涉到物体的变形。Reeves的粒子系统是过程动画的较早工作, 提出了一种模拟不规则物体的景物生成系统。粒子系统目前已得到广泛应用, 可以较好地模拟植被、泡沫和溅水;鸟、鱼等以某种群体的方式运动的动物等等。最近几年, 布料动画成了人们感兴趣的研究课题, 布料动画的一个特殊应用领域为时装设计, 它将改变传统的服装设计过程, 可让人们在衣服做好之前看到服装的式样和试穿后的形态。近几年, 研究者们更多地用基于物理的方法去模拟。基于弹性理论, Terzopoulos等人提出了一种控制变形曲面运动的方法, 并用来模拟旗帜的飘动和地毯的坠落过程。Carigan等人扩展了Terzopoulos的方法, 很好地模拟了一个穿着衣服的演员的动画。

2 结语

随着可视化技术的发展, 复杂的三维几何模型在众多实际场合中将得到更广泛的应用。本文主要讨论了三维动画动作控制问题, 可以帮助适用三维技术的动画企业、影视公司进行有效的三维动画媒体、数字影片等进行生产和管理, 达到可持续的, 有效的控制和提高三维角色动画质量之目的。

参考文献

[1]王大鹏.二维动画与三维动画设计比较[J].通化师范学院学报, 2008.

篇9：浅谈三维动作捕捉技术对国产动画的发展

关键词：kinect的动作捕捉；虚拟人物；动作

一、虚拟人物的优化制作

虚拟人物的优化：

（一）解剖的艺术：

达芬奇说“理论脱离实践是最大的不幸”虚拟人物的制作，绘画，雕刻都需要具备人体解剖学知识，如果对基础结构知识缺乏了解，则非常容易创造出含糊，不正确的形态。从人体解剖学出发，虚拟人物的基础造型分别建立在：“正确的人体比例，符合人物性格的骨架，表现表面特征的肌肉群”正确的人体比例可以根据实际情况自己设定，一般8头高模型看起来体态更加优雅等：一副能体现人物性格的骨架，决定了人物能做的动作，体现人物生性，同样人物的所有运动都源于骨架，是骨架支撑和推动肌肉的运动：肌肉群的掌握跟人物体型的胖瘦起着至关重要的作用。

（二）赋予

前期准备：对于一个模型创造人来说遇到的每一个虚拟人物都是独一无二的，针对于每一个生物，你应该要学会询问自己，从外形上，这个生物像什么，我是不是可以强化物体的特性，以至于在游戏中让虚拟人物形象得以体现：在整个制作过程中，这个生物需要作什么动作：是否需要为一些特定的镜头提供特殊的模型或者特定于镜头的模型等，模型布根据动作来进行布线，有针对性的进行动作的与模型的设定。

生物概况：根据生物的体型和体重来判断，虚拟角色的运动轨迹：猜测其行为举止，虚拟模型的制作，在制作模型的过程当中，一定要为其赋予个性

（三）线

在制作的过程当中，虚拟人物尽可能多的方形拓扑，四边行有助于制作流程中所有人的工作，它既能在细分时保持体表光滑，也能最小化素材的拉伸度，使权重能在蒙皮权重变形时均匀分布，肌肉线条的的建立与规划，正确的循环线条相对来说比较简单，但模型的建立需要遵循正确的肌肉线条，如果正确的创建了环形边，我们就可以为模型决定体表外观了，主要边缘线条显示了生物的主要肌肉所处的位置，同样也为后期的骨骼动画增添生动性，对基于kinect的动作捕捉，虚拟人物的动作反应更加形象化。

二、虚拟人物动作的绑定

（一）两足动物（Biped）是一个非常优秀的工具，它的设置方便快捷，因为可更改的参数不多，所以出错的概率也很低，如果没有其它功能更强大的软件的话，那么Biped（两足动物）命令为你提供了一个出色的动作捕捉解决方案.但对于kinect的动作捕捉还是存在很大不足之处，例如骨骼放置的诸多局限，这一点在局限两足动物的形体外表，让除两足动物以外的模型无法在进行绑定：基础分级结构无法修改，让超出两足动物的动作无法进行：Biped（两足动物）工具脚本难以修改，不论是建模还是kinect动画的收集，都必须遵照Biped（两足动物）工具默认进行，随着数字媒体的发展，kinect的捕捉技术越来越成熟，两足动物的骨骼已经无法满足要求。

（二）角色动画工具（CAT）使用模块化的组件来创建最终骨骼模型，这些组件可以被连接在一起，相对于Biped（两足动物）来讲，前者拥有较大的灵活性，其骨骼的自定义程度也很高，因为大多数模块化组件是基于3ds Max控制器系统构建的，同样角色动画工具的分级结构也是可以编辑的，在接收动作捕捉数据方面表现也相对较好，还有一些内嵌的工具可以让动画制作变得更轻松，比如姿势的保存，动画素材保存等。

（三）自定义骨骼工具可分为三大组件，第一就是关节与骨骼，第二就是皮肤，第三位导出的版本，自定义的骨骼工具它可以绑定流程进行全面的控制并且可以提供最多的选择，基本上没有限制，场景和节点上也不会出现多余，能更加直观的诠释自己的想法和按照自己预先设定好的工作流程来，没有传统功能的限制，全面控制设置的更改，脚本的编写，动画的编辑和创建，同样也是很消耗时间的，在此基础上，动作捕捉原理基于kinect的3D摄影，动作捕捉会存在差异性。由于自身的局限和环境差异性的存在，让虚拟人物无法接收到具体动作，而产生乱动，在模型方面利用肌肉线条避免在模型乱动的穿插，在动作方面，利用自定义骨骼工具中的IK Solver对骨骼进行自定义的约束，通过实现锁定IK的的旋转角度，来带到限制虚拟人物做出不合理的人物动作，避免穿镜.

三、kinect的动作捕捉启示和发展前景

（一）kinect的动作捕捉与骨骼绑定对本科教育的启示

随着国外3A大作在中国的登录，中国国民对于游戏体验与审美能力的不断提高，中国游戏行业已经开始了迅速发展。国内游戏近几年也跟随国外3A大作的潮流运用这种技术和艺术来制作高品质的游戏与玩法，在对游戏玩法与效果表现的应用所投资的成本已经不亚于国外3A大作。但是国产游戏无论从虚拟角色效果、角色绑定、动作流畅程度上都没有能达到观众所期待的技术水平。所以培养专门的高级技术人才成为社会培训和高等学校教育的一大热点。

（二）kinect动作捕捉的发展前景

Kinect的推广让动作捕捉不在神秘莫测，专业的动作捕捉系统不仅价格昂贵，场地安装设备要求高，无法实时观察捕捉效果而且后期工作量较大，而kinect的人体捕捉系统无需采用任何特殊硬件设备，只是利用3D摄像来进行人体运动的捕捉，对于游戏玩家而言实时的动作捕捉效果，低的硬件成本，视觉效果的盛宴。kinect的交互驱动多媒体的应用，人体手势可以进行操作控制，动作辨识等，在电影，动画，游戏和医疗科学等领域都具有广泛的应用前景

结 语