隨著影片《阿凡達(dá)2》在各大院線的熱映，電影市場(chǎng)也開始熱鬧起來(lái)。由詹姆斯·卡梅隆導(dǎo)演的電影《阿凡達(dá)》全程運(yùn)用動(dòng)作捕捉技術(shù)完成，突破了動(dòng)作捕捉和實(shí)景表演之間的界限，為觀眾營(yíng)造出了超震撼的視覺(jué)奇觀，具有里程碑式的意義。

　　《阿凡達(dá)》中的角色表情生動(dòng)自然，肢體動(dòng)作流暢，無(wú)限趨近于真人的背后，運(yùn)用了哪些動(dòng)捕技術(shù)呢?1:1還原全身運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)捕捉的難點(diǎn)又是什么?今天小編就來(lái)帶大家揭曉答案!

　　0 1

　　TECHNOLOGICAL

　　《阿凡達(dá)》背后的光學(xué)動(dòng)捕技術(shù)

　　在以電影《阿凡達(dá)》為代表的影視作品融合了三維建模、動(dòng)作捕捉等計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫技術(shù)熱映以后，以動(dòng)作捕捉技術(shù)為核心，演員實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)三維虛擬角色進(jìn)行動(dòng)作，記錄生成動(dòng)畫的角色動(dòng)畫制作方式變得流行。

　　光學(xué)動(dòng)作捕捉技術(shù)作為主流的動(dòng)作捕捉技術(shù)之一，它通過(guò)利用分布在捕捉范圍的紅外線攝像機(jī)發(fā)出的紅外線照射在演員身上所貼的反光球上并反射回來(lái)，捕捉反射光來(lái)定位移量，然后把空間軌跡賦予動(dòng)畫模型，使模型具有真人的動(dòng)作效果。

　　采用光學(xué)動(dòng)捕的方式可以擴(kuò)大表演者活動(dòng)范圍，演員身上不用布線、裝電池，使用方便，不影響動(dòng)捕演員演技的發(fā)揮，而且采樣效率較高，精確度極高。除了影視制作，在數(shù)字人虛擬直播、動(dòng)畫制作、城市虛擬規(guī)劃、工業(yè)產(chǎn)品展示等領(lǐng)域均有較大市場(chǎng)。

　　面部捕捉

　　由于主動(dòng)式LED體積較大，無(wú)法用于面部捕捉，而且標(biāo)記點(diǎn)數(shù)量多了之后，容易相互干擾。因此，在面部捕捉方面，《阿凡達(dá)》使用了頭戴式表情捕捉系統(tǒng)(被動(dòng)式LED反射系統(tǒng))，在演員臉上畫上標(biāo)記點(diǎn)，然后用高清攝像頭錄制下來(lái)，保證了動(dòng)作捕捉與表情捕捉同時(shí)進(jìn)行。

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　　TECHNOLOGICAL

　　影響還原全身動(dòng)捕數(shù)據(jù)的因素

　　高度還原動(dòng)捕動(dòng)作絕非易事，想要像電影《阿凡達(dá)》一樣達(dá)到最理想的捕捉效果，高度還原動(dòng)捕演員的全身動(dòng)作數(shù)據(jù)，需要特別注意以下三點(diǎn)：

　　NO. 1

　　動(dòng)捕演員與三維資產(chǎn)的匹配

　　動(dòng)捕演員與三維資產(chǎn)的匹配程度，直接影響到后期動(dòng)捕演員的動(dòng)捕數(shù)據(jù)與三維資產(chǎn)綁定合成的效果。尤其是在有互動(dòng)的類型表演中，演員與三維資產(chǎn)的身體越貼合效果越好。

上圖：模仿動(dòng)物需要給演員安裝輔助類器械

　　在整個(gè)作品制作過(guò)程中，我們要特別注意幾點(diǎn)：縮小動(dòng)捕演員和三維資產(chǎn)之間的高度差異，盡量選擇身高一致的動(dòng)捕演員，以避免視野位置不一致;讓兩者之間的四肢長(zhǎng)度趨近相同，以避免交互無(wú)法貼合;保持身材比例，腰的位置(重心)等關(guān)鍵部位的一致性，以避免出現(xiàn)空間位置偏差。

　　NO. 2

　　重定向匹配

　　重定向，又稱為“動(dòng)作重定向( Animation Retargeting )”是將動(dòng)捕演員捕捉的動(dòng)捕數(shù)據(jù)與三維資產(chǎn)綁定合成的過(guò)程。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是一種將動(dòng)畫數(shù)據(jù)從一個(gè)骨架拷貝到另外一個(gè)骨架的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)Maya、motionbuilder等軟件快速的將動(dòng)捕演員重定向給到三維資產(chǎn)上。

真人無(wú)法模仿的超現(xiàn)實(shí)肢體形態(tài)

　　如果動(dòng)捕演員與三維資產(chǎn)不夠匹配，同樣也會(huì)影響著重定向的結(jié)果。在這種情況下，建議大家采取“末端匹配”或“重定向取舍”這兩種方式來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。其中的“重定向取舍”是指借助輔助道具消除體積差異和借助重定向算法，盡量減少對(duì)數(shù)據(jù)的損失。

　　NO. 3

　　高精度的空間定位與骨骼計(jì)算匹配

　　空間位置包括了標(biāo)記物的空間位置和動(dòng)捕表演者的空間位置，真人在三維世界中的位置與道具在三維空間中的位置，匹配度越高越能夠節(jié)省后期去對(duì)位和匹配三維世界所需要的時(shí)間成本和費(fèi)用成本。

RTS光學(xué)動(dòng)捕相機(jī)+跟蹤定位軟件Tracker+捕捉全身主要骨骼精準(zhǔn)動(dòng)作軟件Rovonga

　　采用瑞立視自主研發(fā)的RTS系列紅外光學(xué)動(dòng)作捕捉相機(jī)，定位精度可達(dá)到亞毫米級(jí)，毫秒級(jí)、低延時(shí)運(yùn)動(dòng)識(shí)別追蹤，再配合專用定位跟蹤軟件RTSTracker和捕捉全身主要骨骼精準(zhǔn)動(dòng)作軟件RTS Rovonga，最終實(shí)現(xiàn)高精度的空間定位與骨骼計(jì)算匹配。

　　03

　　TECHNOLOGICAL

　　瑞立視全身動(dòng)捕系統(tǒng)

瑞立視全身動(dòng)作捕捉系統(tǒng)集合紅外光學(xué)動(dòng)作捕捉+面部表情捕捉+手指捕捉的功能，為客戶提供包括三維角色動(dòng)作采集功能，產(chǎn)品主要應(yīng)用于影視動(dòng)畫、游戲開發(fā)、數(shù)字媒體廣告、虛擬演播、教育等領(lǐng)域。

　　NO. 1

　　光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)

　　在特定的空曠場(chǎng)地內(nèi)搭建一個(gè)場(chǎng)地，四周的捕捉攝相機(jī)會(huì)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行跟蹤和定位，通過(guò)工作站的運(yùn)行Tracker計(jì)算軟件，對(duì)標(biāo)記物識(shí)別出其3D空間內(nèi)的絕對(duì)位置，并且把位置解算成運(yùn)動(dòng)軌跡并賦予3D角色骨骼上，實(shí)時(shí)驅(qū)使3D模型等虛擬角色隨著動(dòng)捕演員做出1:1的動(dòng)作。

　　NO.2

　　身體姿態(tài)捕捉系統(tǒng)軟件

　　RTS Tracker是一款目標(biāo)跟蹤軟件，具有人性化的操作界面及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。通過(guò)識(shí)別綁定在運(yùn)動(dòng)物體不同部位的光學(xué)標(biāo)記點(diǎn)結(jié)構(gòu)，解算出每個(gè)目標(biāo)物在空間內(nèi)的位置朝向，進(jìn)而確定出目標(biāo)物在空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡并實(shí)時(shí)同步導(dǎo)入至3D軟件或VR實(shí)時(shí)引擎。

　　RTS Rovonga是一款由瑞立視自主研發(fā)的捕捉全身主要骨骼精準(zhǔn)動(dòng)作的軟件，在被捕捉者全身的關(guān)鍵位置粘貼被動(dòng)式標(biāo)記點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)高精度、數(shù)據(jù)干凈、丟失率低的多人全身運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)捕捉，主要用于影視級(jí)別的高流暢性動(dòng)畫制作行業(yè)、科研、人體分析、體育運(yùn)動(dòng)等行業(yè)，動(dòng)捕數(shù)據(jù)可無(wú)縫對(duì)接到Maya，3DMax，MotionBuilder軟件。

　　NO.3

　　面部捕捉系統(tǒng)

　　RTS-Facial是瑞立視針對(duì)虛擬演播、虛擬偶像、動(dòng)畫劇集和游戲開發(fā)行業(yè)推出的一款無(wú)點(diǎn)式面部表情捕捉系統(tǒng)。可實(shí)時(shí)掃描和捕獲演員的面部運(yùn)動(dòng)，通過(guò)分析不同的動(dòng)態(tài)，實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)引擎中的三維角色。

　　04

　　TECHNOLOGICAL

　　瑞立視案例（部分）

　　華為mate30 5G版廣告采用瑞立視光學(xué)全身動(dòng)捕系統(tǒng)進(jìn)行廣告采集錄制，憑借亞毫秒級(jí)捕捉精度，高幀率骨骼數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步記錄，精準(zhǔn)記錄演員在快速武術(shù)過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)畫面“超流暢、零延遲”，將華為5G的特性表現(xiàn)的淋漓盡致。

　　和平精英的數(shù)字人IP吉利姐在聯(lián)合國(guó)婦女署的線上演講，依托于瑞立視全身動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的“紅外光學(xué)動(dòng)作捕捉+面部表情捕捉+手指捕捉”三大功能，從整體到局部，為數(shù)字人IP提供強(qiáng)勁的生命系統(tǒng)一站式解決方案。

　　瑞立視魔方MR虛擬拍攝與全身動(dòng)捕系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)真人與虛擬偶像同頻錄制，使得紅魔姬和主持人在直播中直接同框演繹，雙方與直播場(chǎng)景完美融合，帶給觀眾極富科技感的體驗(yàn)。

　　接下來(lái)，瑞立視將持續(xù)夯實(shí)動(dòng)作捕捉、智能感知交互、沉浸式XR數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，深耕B端市場(chǎng)，建立覆蓋從研發(fā)、制造、行業(yè)解決方案到交付、服務(wù)的全鏈路數(shù)智化服務(wù)能力。