光学动态捕捉技术范文篇1

打开丁丁的第二扇门

时间：1999-2011年

主人公：彼得•杰克逊

事件：“捕捉”使得电影无所不能

第二扇门里走出的是一个大胡子，我们知道这个人，名字叫彼得•杰克逊，是一个拍摄过《指环王》的家伙，他带着自己那个叫威塔的工作室而来，他走到斯皮尔伯格面前，按了播放按钮，给他看了一段他自己亲身上马的丁丁短片……那一刻，我们知道，《丁丁历险记》，真的要诞生了。

发展：从《指环王》到《金刚》

2004年年初，彼得•杰克逊导演的《指环王：国王归来》在奥斯卡上斩获了许多奖项，其中安迪•瑟金斯“扮演”的咕噜便为影片增色了不少，这也得益于日益发展的动作捕捉技术。

参演《指环王》系列时，安迪•瑟金斯不仅要在实地拍摄时与演员一起表演、配合，更重要的是要在动作捕捉系统中表演相关的场景、故事，然后他的动作、表情的数据被采集下来，并被赋予到三维版本的角色身上，随后为这个角色添加数百块肌肉，组成“咕噜”这个复杂的虚拟演员；再通过动画师、特效师的后期处理，让安迪•瑟金斯的“表演”与“咕噜”的表演相互融合，于是让“咕噜”这个角色更加的活灵活现、栩栩如生。

随后安迪•瑟金斯又主演了威塔工作室的另一个重要角色―彼得•杰克逊导演的《金刚》中的大金刚，同样的，安迪•瑟金斯为金刚赋予了情感、灵魂，而威塔工作室的动作捕捉技术让这与影片本身的故事、剧情相互的融合。

威塔先是将安迪•瑟金斯进行的动作捕捉与金刚的高度建立关系，将演员的表演展开为一张角色图，并时刻记录细微的差别。如其中的一场金刚与女主角之间的安静瞬间时，由52个摄像机组成的动作捕捉设备对瑟金斯的身体动作进行捕捉，同时还使用了20台摄像机对瑟金斯的脸部表情进行捕捉，这样使得人物的情感、表情、动作更加的具有一致性，也更加的逼真。

另外，值得一提的是，《金刚》中威塔工作室的脸部表情、动作的捕捉技术相比起《指环王3》时又进了一步。金刚与咕噜很大不同的一点是，金刚并不能使用人类语言来表达自己的情感，而眼睛又是通往内心的窗口，而威塔公司通过技术让金刚的孔膜发棕褐色，也让虹膜变暗，再加上模拟水底反射光的效果进行渲染，使得金刚的眼神更有丰富的层次感；而安迪•瑟金斯的眼神、表情表演再通过动作捕捉、形状分析混合器等复杂的转化、处理，赋予到金刚的身上……

成熟：《猩球崛起》与《丁丁历险记》

科技的日新月异的发展带给了近几年好莱坞电影的视效与特效的飞跃，詹姆斯•卡梅隆导演的《阿凡达》全球豪取约27亿美元，故事的通俗易懂让人共鸣是原因之一，但也离不开技术的支持，其中，动作捕捉便使得影片里的纳威人显得更真实，而威塔工作室也在本片研发出可携式动态撷取技术。但这个技术还受到了光线、室内等因素的限制。

今年威塔工作室又参与了两部力作，即科幻动作片《猩球崛起》与《丁丁历险记》，应该说，其动作捕捉技术，相比起《阿凡达》时又进了一部，更是远胜于《指环王3》、《金刚》的时期。

虽然《猩球崛起》中出现了大猩猩等灵长类动物，但基本上影片中的所有猿猴，都是CG技术创作出来的，而影片里的猿猴众多，且不少有自己的特色，在技术的支持下显得要比《金刚》时更加的逼真形象。而领导者“凯撒”的动作捕捉，也成为了这次威塔特效的重中之重。影片中的凯撒，经历了一个逐渐成长的过程，从小时候的单纯，到智力发展后对于人类世界的困惑、对于自身的“自我”认知感，再到对于认同感的追求等，几乎都是通过凯撒的眼神、动作传达出来（虽然凯撒也有台词，但屈指可数），这让凯撒比起数年前的金刚，多了这个角色成长、变化的过程，也多了他对于自由、对于自我认同的追求。

相比《阿凡达》，那时的动作捕捉是在一个巨大型的室内环境中完成，而《猩球崛起》里，威塔的特效团队走到了室外，特别是影片高潮戏时金门大桥的动作戏，制作团队不但按照1:1的比例搭建了一个桥头场景，还沿着片场的边缘搭建了一排排的架子，安置上百台捕捉摄像机，加上改善后的主动式光学捕捉技术，也使得室外日光下的动作捕捉（因为光线的影响可能会让演员的一些动作表情难以捕捉、识别到）更加逼真，无疑是动作捕捉技术的又一次前进，让演员的表演进一步配合影片的需要。

光学动态捕捉技术范文篇2

【关键词】摄影；写作；观察；立意；表达

中图分类号：G633.3文献标识码：A文章编号：1671-0568（2017）01-0056-03

就当前的写作现状而言，笔者认为主要存在以下几方面问题：一是造假投机盛行。学生不观察生活，写出来的文字要么是无病，要么是胡编乱造；二是情感体验浅薄。学生对于经历过的事情没有深刻的认知，落笔浅显稚嫩；三是写作技巧单一，文字生硬或虚浮而缺少灵性……仔细想想，写作本身应该是简单的事情，正如叶圣陶所说：写文章不是什么神秘的事儿，艰难的事儿。文章的材料是经验和意思，文章的依据是语言。只要有经验和意思，只要会说话，再加上能识字会书写，这就能够写文章了。但现在为什么写作会让孩子难以相爱呢？笔者认为，只有从研究主体的心理机制出发，找到问题之所在，才能有效地指导学生沉浸于写作中。

写作活动是一种复杂的神经生理过程，是由多种心理因素参与的认知活动。这要求我们一线语文教师必须深入学习和研究写作心理的新思想、新观念，从问题出发，针对学生的实际情况找出解决不良写作心理的对策，以提高学生的写作能力和水平。在日常的教学过程中，笔者由自己的兴趣爱好出发，尝试把摄影艺术融入写作教学中，通过一些摄影作品和技巧充分唤醒孩子们的写作愉悦，以期走出一条写作教学的新路。

摄影艺术是运用画面构图、光线、影调（或色调）等造型手段来表现主题并求得其艺术形象，是捕捉并反映生活，表达思想感情的一种艺术。合理运用摄影艺术的一些技巧方法以及作品，可以触动学生尘封已久的心，为他们打开一扇观察生活的窗口。

一、抓图与捕捉：让学生学会观察

摄影需要捕捉生活，摄影师需要耐心、细致和毅力才能捕捉到精彩的瞬间。同样，没有捕捉生活的慧眼，也不可能有好作文的产生。笔者曾经尝试通过摄影作品让学生学会捕捉静态的瞬间，帮助学生抓取细节。

比如在一节《学会观察》的习作指导课上，笔者首先出示了以下两张微表情（见图1，图2）。一般肉眼很难看出细微的瞬间，可通过相机的定格，就能很好地体现两位人物不同的性格和心理状态。

笔者给学生提供这两幅图画让他们观察人物形象的差别，并推敲这两幅表情出现的前因后果。学生很兴奋，观察的兴趣大增。在学生思考和交流后，他们认为可以从眉毛，眼睛大小、朝向，嘴唇、嘴角动态，鼻孔，两腮状态，皮肤纹理等等捕捉神态细节，可以根据人物神态、身份甚至背景想象出现此表情的前因后果。通过讨论，他们在自己体验的基础上明白了观察的重要性。只有经过仔细观察，写出来的神态描写才会具体生动。

接着，笔者引用鲁迅先生的名言：“要极俭省地画出一个人的特点，最好是画他的眼睛。”让学生思考为什么画眼睛能够写出人的神采，学生回答不出。笔者随即出示下面两幅图画（见图3，图4）让学生观察，重点捕捉眼睛中的那份神采。

学生通过观察发现，孩子和老人的眼神直接反映了两种截然不同的精神状态。一个是明澈之中含有一丝紧张，一个是浑浊的眼睛里渗透出痛苦和无奈。接着，笔者出示了这两幅图画拍摄的背景：一幅是笔者在苏州的一个园林所拍，孩童面对陌生人的镜头显示出单纯的好奇和紧张；另一幅是网上所选的汶川地震后的照片，老人在家园尽毁后，喃喃自语。学生通过背景的补充更加明了了观察的意义和重点。从课后人物形象描的作业反馈来看，学生笔下的人物形象不仅有细节的描绘，也有入神的表达。

借助抓拍的定格，学生能形象地感知到观察的重要性，更走出了人物描写脸谱化、语言表达单一化的桎梏，通过细节的捕捉、要点的落实、形象的加工生动活泼地刻画个性鲜明人物的形象。

二、构图与构思：让学生学会立意

摄影中非常讲究构图，摄影构图是摄影者对看到的景物或场景，用自己的独特理解，确定要表现的主题，然后选择最能表现主题的角度，取舍景物或场景的取景过程。可见，构图中包括了取景的要素。一幅作品的构图，凝聚着作者的匠心与安排的技巧，体现着作者表现主题的意图与具体方法。构图的目的是：把构思中典型化了的人或景物加以强调、突出，从而舍弃那些表面的、烦琐的、次要的东西，并恰当地安排陪体，选择环境，使作品比现实生活更高、更集中、更典型，以增强艺术效果。笔者认为，摄影构图立意的最高境界就是能让自己的作品“会说话”“讲故事”，让别人看了后会有所感有所悟。在中国传统绘画中称为“章法”或“布局”，在写作中就是构思和立意。这是它们的共同之处。

写作中的构思布局也是如此，和摄影一样：摄影时你要先想好拍什么为主题，“材料用来表达主题，突出主题的，所以选取材料必须紧紧地围绕主题，服从主题的需要”，写文章得先考虑表现什么主题，这叫立意。文章的中心思想是灵魂，立意新奇，文章的质量就高。摄影构图要根据表现的主题来取舍，然后选择最佳角度或技巧来拍摄，也就是选取和安排景物。写作也是如此，要根据立意来选材，然后取舍，并合理巧妙地安排材料，也就是选材和结构。若对孩子们抽象地去讲这些内容，他们无法理解，也无法把握。但通过摄影作品来教学可以化抽象为形象，化烦琐为简单。比如在《读图明意》的写作课上，笔者出示了下面两幅摄影作品（见图5，图6）。

笔者问学生：“如果让你看图写作文，你会取什么题目，你又会抓住画面中的什么来着重描写？”因为这幅摄影作品艺术性很高，给孩子们的视觉冲击力自然很强，他们也许从来没有想过一片落叶在阳光下能这样美丽，摄影作品唤醒了他们的审美愉悦，所以回答也精彩纷呈：有的取名为《阳光和影子》，有的取名为《不知愁的落叶》，有的取名为《风不能把落叶打败》，有的孩子甚至这样说道：“当华美的叶片落尽，生命的脉络才历历可见，所以我要取名为《我读懂了‘叶’》。”因为笔者选取的摄影作品正好通过聚焦，背景模糊暗淡，突出了落叶这个主体，学生会不知不觉抓住阳光、落叶、影子这三个主体来思考，但是这三个组合在一起，根据描写重点的不同，会形成不同的立意。在此基础上，笔者投影出另一幅摄影作品，这幅画面比较繁杂，这就需要学生学会提炼，捕捉到最能够吸引眼球，打动心灵的景物，以此立意，把这景物作为主体来特写，其他略写。这样训练，学生很有兴趣，充分发挥了积极性，也在愉悦中学会了如何通过巧妙的构思、合理的布局来表达自己独特的想法。

三、聚焦与留白：让学生学会表达

摄影要靠一定的技巧把光影留在那一瞬，而文章要靠语言。语言是血肉，有了细腻、生动、精彩的语言，文章才能鲜活起来。而文章是否精彩生动要靠技巧和表达能力，否则有了想法也表现不出来。

在摄影过程中，要使物体在镜后面的屏幕上呈现出清晰的像，就需要调整凸透镜（镜头的镜片）与幕（胶片）之间的距离，使拍摄主体清晰。摄影聚焦后，拍摄的照片主体突出鲜明，背景模糊暗淡。如果没有聚焦，拍摄的图像则主体模糊，主题不明。笔者曾让学生将不经聚焦拍摄的照片与聚焦拍摄的照片作比较，学生很容易感受到聚焦主体产生的独特效果，对主体的认知更强化。同理，描写人物、事件、物品，如不能“聚焦”，则行文松散，主体不明，难见艺术效果。

笔者在教学中尝试通过摄影中的聚焦来引导学生在文章中形成一个焦点、一个核心，从而突出描写主体。比如教《台阶》这篇课文，原文有一句：“柳树枝老是摇来摇去，却摇不散父亲那专注的目光。这时，一片片旱烟雾在父亲头上飘来飘去。”学生对父亲的形象没有直观感受，更没法走进父亲的内心世界，毕竟文章的写作年代和学生的年龄有很大的距离。笔者就先介绍时代背景，再借一幅摄影作品（见图7）来配合教学，要求学生用自己的语言刻画父亲的形象。学生指出可以从衣着、神态、烟雾、坐姿等角度来刻画父亲的形象。但是这时，笔者提出一个疑问：是不是写得越全面，人物形象就越具体，为什么作者只写到旱烟雾？学生明白了写作需要聚焦，要着力于一点而留有空白。于是，笔者又出示了一幅摄影作品（见图8）。让学生根据图8的印象来写图7中父亲举着烟袋的手。学生在阅读写作实践的过程之中懂得了z影中所使用的“省略”和“空白”之法。

聚焦人物形象的细节跟摄影中“选择一两个物体作为象征，表达拍摄者要表达的思想”完全一致。懂得聚焦规避了学生写作内容的滥抒，利用景深使的人物形象更具厚度和深度。

借鉴摄影的抓图让学生学会捕捉和观察，用最佳角度来选景；借鉴摄影的构图让学生学会构思和立意，突出主题；借鉴摄影的聚焦让学生学会技巧和表达，使文章更生动形象，文采飞扬。合理运用摄影艺术作品和一些技巧方法，在唤醒学生的审美愉悦的前提下，能有效地进行写作指导。

摄影艺术就像水一样，可以渗透到各个艺术领域中去，当然只要运水得当，就能行写作“这艘小舟”。摄影也好，写作也罢，各种艺术作品，事实上并不是单一地运用一种方法，往往会结合多种方法灵活应用。“无招胜有招”，这才是艺术的最高境界。

参考文献：

[1]叶圣陶.文章例话[M].北京：三联书店，2013.

[2]鲁迅.鲁迅全集[M].北京：人民文学出版社，1981.

光学动态捕捉技术范文篇3

关键词：实时角色动画；Kinect镜头；实验教学；教学设计

0引言

随着增强现实、虚拟现实和动作捕捉等高级计算机视觉技术的发展，计算机三维动画的应用范围日益宽广，在建筑场景交互展示、城市虚拟规划、工业产品展示、角色动画等领域均有较大市场，特别是《阿凡达》《变形金刚》《星球黎明》等一系列融合了三维建模、动作捕捉等计算机三维动画技术的电影热映以后，以动作捕捉技术为核心，演员实时驱动三维虚拟角色进行动作，记录生成动画的角色动画制作方式变得流行。

目前各个高校开设的三维动画课程在角色动画部分都以讲授传统动画技术为主，大致分为关键帧动画技术和渲染输出技术两大模块，对上述新兴的实时角色动画制作技术较少涉及。

1动作捕捉与实时角色动画技术的特点

近年来，随着在动画制作、影视特效、体感交互等领域的广泛应用，动作捕捉及实时角色动画技术取得了长足发展。目前普遍应用的运动捕捉方式为电磁式和光学式两大类，无论使用哪种，一般都要求演员穿着专业的运动捕捉服记录动作，如图1所示。

运动捕捉基于计算机图形学原理，通过传感器――光学摄像头或电磁传感器将运动物体（如人）的运动状态记录下来，最终得到基于时间维度的各个观测点的三维空间坐标，其运动数据质量的高低取决于捕捉观测点的准确程度，因此在对运动状态记录精度要求较高的应用（如大型电影、面部表情动画、运动分析、精细肢端动作交互等）中均需使用专业运动捕捉服装并在服装上准确设置观测点标志，如光学式捕捉系统用的反光球或电磁式传感器与电缆。

上述动作捕捉得到的运动状态数据精度较高，实时性好，《变形金刚》《星球黎明》等电影的拍摄普遍采用此种方式。但对于教学实验而言，角色动画实验学时有限，每次实验都穿着服装并进行标定并不现实；同时，动作捕捉服装及其附件价格较高，受设备数量和维护需要等限制也难以在本科生课程实验中应用。

2基于Kinect镜头的实时角色动画实验环境搭建

微软的Kinect价格较低，能实时采集RGB彩色图像和深度数据并可同时提供两人的骨骼数据追踪，镜头采用USB口与计算机相连，即插即用，硬件设置简单易行，如图2所示。

Kinect镜头可用于体感捕捉的原因是：设备本身提供了可以采集对象在立体空间中的深度信息的镜头组。基于Kinect镜头和计算机平台的实时角色动画制作实验开发环境可以用图3表示。

上图中层①为硬件基础层，核心部件是Kinect的传感器，包括镜头角度驱动马达、摄像头和麦克风阵列。实验中主要用到的是镜头组。Kinect的镜头共有2个，一个用于RGB彩色图像采集，一个用于深度信息采集。还有一个红外发射器，具体的原理可以参阅微软公司的Kinect产品网页。

层②为镜头设备的驱动层，设备整理性较高，开发系统具有良好的平台移植能力。Kinect镜头的驱动安装非常简单，需要调用的部分主要是设备访问、视频流控制和镜头组堆栈。

层③是自然人机接口NUI的API部分，也包括有音频识别等功能的API。

要实现骨骼数据的实时传输，需要借助微软的KinectSDK，这个二次开发包中提供了软件类库和开发工具，通过它可以捕获体感交互中需要的自然数据，如人体的骨骼信息（动作信息）、深度信息（距离信息）、图像信息等。Kinect镜头采集的骨骼数据如图4所示。

3Kinect骨骼数据驱动的实时角色动画实验教学设计

笔者以三维动画设计课程中的“角色动画制作实验项目”为例，给出实时角色动画实验教学设计。

3.1实验项目概述

传统的角色动画实验教学中主要利用3DSMax软件中的骨骼动画技术完成角色动作的关键帧编辑，完成后将动作存储为BIP文件，最后绑定角色模型和BIP动作并渲染生成动画。笔者给出的方法主要是利用Kinect镜头实时采集演员动作并生成BVH动作数据，通过3DSMax脚本加载后实时驱动绑定好骨骼的角色模型，进而记录为动画。使用该方法，学生实验操作简单易行，能体会到流行的实时角色动画制作流程，调动学习热情，为学生进一步学习高级角色动画技术打下基础。

3.2实验关键步骤

（1）设备连接：Kinect硬件连接后利用系统中安装的KinectforwindowsDeveloperToolkit进行测试，可以通过调用其中的SkeletonBasic，WPF来进行，以正确显示绿色的骨骼线条。

（2）角色导入：打开3DSMax软件，加载角色模型（已绑定好骨骼BIPED），加载实时BVH脚本。

（3）实时动作捕捉：实验演员在Kinect镜头前的有效范围内（离镜头1.4～3.8米）按预先编排的动作脚本进行动作。

（4）保存动作文件：设置渲染器并渲染输出动画。

Kinect骨骼数据驱动的实时动画制作如图5所示。

3.3实验设计

本实验需6学时，分两次课进行，中间间隔1周，学生有较充分的课下准备时间。第1次课要求学生熟悉硬件设备环境和操作规程，完成角色模型的骨骼绑定对齐。第2次课要求学生进行实时动作捕捉并输出结果，除了得到动画视频文件外，还可以得到相应的动作文件BIP或BVH。

通过本次实验项目实践，学生将完整掌握Kinect骨骼数据驱动的实时角色动画制作技术，熟悉动作数据文件处理，为将来进行大型或精细动作的角色动画制作打下基础。实验项目同时培养了学生的创新性思维，使学生学习的内容紧跟技术的发展。