3A游戲、科幻大片、動畫當中虛擬形象越來越“真實”——

　　動作捕捉：給虛擬形象以“生命”

　　國產3A游戲《黑神話·悟空》中，“天命人”等角色的神態(tài)動作是如何刻畫的？電影、動畫和游戲中虛擬人物動作為何越來越逼真、自然？這些角色富有生命力表現(xiàn)的背后，離不開一種名叫“動作捕捉”的技術。

　　“動作捕捉”技術應用廣泛，《阿凡達》《蜘蛛俠》《復仇者聯(lián)盟》《尋龍訣》《鏢人》等電影、動畫，及《和平精英》《原神》等游戲中均有使用。諸多國內外經典作品都是通過采集演員肢體動作和表情信息，再用算法驅動靜態(tài)模型“動”起來，從而讓虛擬角色流暢生動地躍然于屏幕上。

　　動捕技術從上世紀70年代開始應用于動畫制作，因工作效率和視覺效果遠超傳統(tǒng)手繪與三維動畫而迅速風靡。近年來，國內相關企業(yè)奮起直追，迎頭趕上，用堅實技術推動國產作品質量更上層樓。動作是如何被“捕捉”的？國內企業(yè)又是如何追趕的？記者進行了采訪。

　　動捕精度達亞毫米

　　一間約60平方米的房間里，一臺臺高清相機錯落有致地架設在立柱與橫桿上，發(fā)出藍色的光。場地中央，一位年輕的測試員身著全黑動作捕捉服——黑帽、黑衣、黑鞋及黑手套，這身裝扮上粘貼著50個灰白色小球狀的光學標記點。

　　“我們把這些標記點叫作‘北極星’?！彪娔X前的動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動，公司自研的亞毫米級高精度動捕相機都能敏銳捕捉“北極星”的反光，精確記錄其運動軌跡，由此形成人物表演或物體運動數(shù)據。

　　“做個T pose！”聽到指令后，測試員雙腿并攏、雙臂側平舉擺出T字姿勢，屈年晨則熟練地操作起鼠標，在一款動捕軟件中檢查人體三維模型重建情況。

　　這是元客視界動捕實驗室，里面正在進行FZMotion光學運動捕捉系統(tǒng)的產品測試。

　　當前，業(yè)內頭部企業(yè)動作捕捉精度普遍達到亞毫米級。今年火爆海內外的游戲《黑神話·悟空》，采用了利亞德·虛擬動點公司提供的OptiTrack光學動作捕捉系統(tǒng)，它能1∶1精準記錄演員神態(tài)、身體姿勢及動作細節(jié)，精度誤差小于±0.1毫米，旋轉誤差小于±0.1度，延時最低2.8毫秒。

　　虛擬動點研發(fā)總監(jiān)崔超告訴記者：“《黑神話·悟空》追求的高精度動作，是指角色表情細膩，跑跳流暢，出招連貫且富有打擊張力?！睂嶋H上，這樣的高標準已然達到影視級別，只不過游戲中的打斗動作是循環(huán)式的，蓄力、出招、收手，一組固定動作構成一個攻擊招式，在玩家操控下不斷重復。

　　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)場面臨的挑戰(zhàn)也增多，諾亦騰研發(fā)的Perception Neuron系列慣性動作捕捉套裝在這種場景表現(xiàn)出色。慣性動捕作為第二種常用的動捕技術，基于傳感器捕捉數(shù)據，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、實惠，對環(huán)境要求寬松。

　　諾亦騰團隊曾在好萊塢以動作捕捉技術協(xié)助一部美劇拍攝。諾亦騰聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術官戴若犁回憶，他每次聽到導演喊“321開始”時都很緊張，因為影視特效需要十余種技術緊密配合，一家企業(yè)但凡出現(xiàn)一次未及時準備就緒的情況，便可能前功盡棄。為此，諾亦騰在動捕產品和算法上下了很多功夫，確保演員長時間離場后設備仍能即插即用。

　　“要感謝這些復雜、高壓情景的洗禮，正是一個個這樣的案例倒逼我們不斷消除技術死角，提升產品質量和穩(wěn)定性。”戴若犁說。

　　在動畫類作品的動捕拍攝現(xiàn)場，復雜情景同樣屢見不鮮。元客視界解決方案總監(jiān)陳溥記得，2022年拍攝國產動漫《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致光學標記點被頻繁遮擋的問題，這對動捕精確度和算法還原度構成很大挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)“定格每一幀動作”的目標，團隊反復計算數(shù)據碰撞體系，不斷融合和微調人體與剛體模型，最終解決了難題。

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

　　拓展模式，豐富場景

　　在影視領域，動作捕捉技術不僅用于正式拍攝，它還改變著電影生產流程——通過“虛擬預演”來讓后期前置，從而提升拍攝效率。

　　借助OptiTrack光學動捕系統(tǒng)，2021年上映的懸疑科幻電影《刺殺小說家》率先嘗試了虛擬預演的拍攝模式。深度參與其中的崔超介紹，電影開拍前，公司協(xié)助該片導演路陽帶領武術演員團隊，用2個月時間排演并采集了片中全部動態(tài)鏡頭，從而能夠盡早預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，身后明月高懸的場景，便是虛擬場景調試過程中臨時產生的創(chuàng)意，最終得到導演采納。借助虛擬預演，電影制作團隊得以預覽和敲定表演形式、鏡頭機位及虛擬特效，同時促進導演延伸藝術表達，以便正式演員入場后高效完成拍攝、更好表達情感。

　　然而，《刺殺小說家》在虛擬預演時遇到一個有趣挑戰(zhàn)：終極“大Boss”赤發(fā)鬼有4條胳膊，比真人多出兩條，動作如何捕捉？崔超回憶，經過討論和嘗試，團隊最終采用技術手段同時捕捉兩位演員的表演，一位負責全身動作，另一位則專門負責展現(xiàn)虛構雙臂的動態(tài)，“有點像唱雙簧”。

　　超出人體結構進行動作捕捉的情景，還出現(xiàn)在2023年春晚節(jié)目《當“神獸”遇見神獸》中，該項目由元客視界提供動作捕捉技術支持。陳溥稱，鳳凰、麒麟等神獸的部分動作，需要演員佩戴內置驅動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，團隊還為貓、狗、馬等真實動物穿上特制動捕服，為鳥貼上直徑僅幾毫米的光學標記點，通過慣性與光學融合的動作捕捉技術采集動作數(shù)據，再進行后期制作。同樣，《黑神話·悟空》中的“虎先鋒”角色動作，也是利用虛擬動點空間計算—光學動捕技術“照貓畫虎”驅動而成。

　　事實上，在虛擬數(shù)字內容中，異形人物和四足動物，是直立人類與奇幻形象之間的過渡角色。為表達故事想象力、提升視覺沖擊力，四足動物動作捕捉技術已成為企業(yè)競相追逐的焦點。據崔超介紹，這項技術的難點在于動物行為無法操控，行動路線難以預測，這就要求動作捕捉系統(tǒng)具備大范圍、高精度捕捉能力和防遮擋算法?！澳壳?，全球能做到四足動捕的企業(yè)不超過3家，而虛擬動點已經能達到1/3的‘出片率’，這些有效動物數(shù)據只需要經過少量后期工作就可以使用?！彼f。

　　隨著AI和元宇宙技術蓬勃發(fā)展，中國動捕企業(yè)賦能虛擬數(shù)字內容制作的腳步加快，攜手數(shù)字人與虛擬現(xiàn)實技術，為更多行業(yè)注入新活力。

　　2022年，元客視界參與打造的AI手語播報數(shù)字人系統(tǒng)溫暖上線，先后服務于北京冬(殘)奧會專題報道和世界杯賽事解說，翻譯準確率高達90%。這一創(chuàng)新解決了傳統(tǒng)人工手語翻譯工作量大、與主持人配合難的問題，使我國聽障人士能夠更深入感受國際體育盛會的魅力。

　　屈年晨介紹，在3個多月的時間里，手語數(shù)字人學習了近10萬條手語語料，不僅覆蓋《國家通用手語詞典》和數(shù)千條賽事相關詞匯手語，還包括了手語傳達信息所必需的口型、表情和肢體動作。

　　尋找研發(fā)突破口

　　如果將動作捕捉技術比作一座山峰，那么無限風光在險峰。中國動捕技術企業(yè)如同一隊既相互競爭又彼此結伴的攀登者，一路跋涉時晴時雨，但總是干勁十足，不斷眺望、征服，尋找技術難點作為下一步研發(fā)突破口。

　　從業(yè)人員表示，當前中國動捕業(yè)內面臨的共同難題在于技術還無法同時捕捉面部表情和身體動作，這是因神態(tài)變化十分細微，需要演員面部貼點并頭戴相機單獨錄制，而這限制了演員的身體表演。目前采用的“身體和表情分開錄制，后期對齊精修”方法，不僅給表演帶來挑戰(zhàn)，也延長了制作周期。對此，陳溥希望早日實現(xiàn)動捕相機的多模態(tài)采集功能，既能用紅外捕捉面部光學標記點，又能對表情視頻進行視覺分析和信息提取，實現(xiàn)一次表演，多層捕捉。

　　另一個公認難點是手指捕捉。針對手部動作靈巧復雜的特點，諾亦騰推出了全球第一套消費級別的動作捕捉手套，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：“不在手指上留技術死角?！?/p>

　　此外，虛擬動點也在精度提升上孜孜不倦，計劃繼續(xù)提高攝像機精細度與算法補償能力，減少微抖動造成的誤差和人工后期修幀工作量。

　　然而，“精”益求“精”并不能解決一切問題。研發(fā)人員意識到，不同領域對動捕的需求兼具共性和差異、合力與張力。運動科學、生物醫(yī)療、虛擬仿真、具身智能等追求測量精度和高保真度，而影視動畫觀眾和游戲玩家需要的，則是虛擬角色的動作合理、舒適美觀——這就需要在保證還原演員表演精度的同時提升美感，讓科技貼近藝術。

　　陳溥坦言：“角色舞蹈動作真不真、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：“我們允許虛擬角色翻的跟頭和演員不一樣、比真人更夸張，但必須在視覺上是合理的?！?/p>

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

　　動捕技術的深化應用顯示出這樣一種規(guī)律：從精準到自然，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？該如何理解動捕技術與人類生活的關系？

　　對此，戴若犁表示，在人類數(shù)字化進程當中，動作捕捉應被視為人機交互的界面、現(xiàn)實世界和數(shù)字世界之間的橋梁。

　　“只有讓科技產物更貼近人類，才能延續(xù)現(xiàn)有的人本設計成果，強化以人為本的理念?！标愪咧赋觯耙尶萍几玫胤蘸蛥⑴c整個人類生活，這是我們的終極目標?！?人民日報海外版 記者 陳靜文)