文|筱曉

編輯|筱曉

運(yùn)動(dòng)拍攝技術(shù)自20世紀(jì)后期才引起人們的重視，并逐漸顯示出其重要的功能，并被廣泛地運(yùn)用于電影、電視等領(lǐng)域。

比如，動(dòng)畫師在運(yùn)用掃描技術(shù)的時(shí)候，就是利用它來對現(xiàn)實(shí)中的動(dòng)作進(jìn)行一次又一次的跟蹤，其中最有名的就是貝蒂玩偶的舞步設(shè)計(jì)和制造等等；在電影《指環(huán)王》里，一個(gè)特定的人物被轉(zhuǎn)換為一個(gè)虛擬人物，并與另一個(gè)人物進(jìn)行交互，這是一種新的技術(shù)。

《一夢江湖》的設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段，一個(gè)是模型階段，一個(gè)是動(dòng)畫階段。游戲角色的動(dòng)態(tài)動(dòng)畫是以運(yùn)動(dòng)捕獲技術(shù)為輔助實(shí)現(xiàn)的。從項(xiàng)目的準(zhǔn)備前期，到最終的設(shè)計(jì)完成，設(shè)計(jì)者都應(yīng)該對每一個(gè)過程進(jìn)行持續(xù)的學(xué)習(xí)，并對其進(jìn)行跟蹤，這樣才可以將整個(gè)動(dòng)作捕捉流程進(jìn)行完整的記錄。

項(xiàng)目概述

《一夢江湖》是一款由網(wǎng)易游戲研發(fā)的武俠手游，它的劇情很精彩，玩法也很新穎，可以讓玩家沉浸在武俠的世界里。在武林中，戰(zhàn)斗是最重要的一環(huán)，而戰(zhàn)斗的美感，是不可能通過關(guān)鍵幀來體現(xiàn)的，唯有動(dòng)作捕捉，才能更好地表現(xiàn)出來。

本項(xiàng)目的建模和動(dòng)作捕捉主要采用了 Maya、3ds MAX等設(shè)計(jì)軟件，其操作大致包括：首先使用 Maya進(jìn)行建模，然后實(shí)施骨骼綁定和蒙皮處理，然后將動(dòng)作捕捉得到的數(shù)據(jù)輸入到 Vicon中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，然后將優(yōu)化后的數(shù)據(jù)輸入到模型中，最后通過模型對動(dòng)作進(jìn)行仿真。

針對設(shè)計(jì)中的困難內(nèi)容，采用了矩陣結(jié)點(diǎn)來進(jìn)行分析。Maya動(dòng)畫制作過程中所需的所有3D效果，均由軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)算。當(dāng)變換物體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，將對應(yīng)的矩陣運(yùn)算進(jìn)行疊加，可以通過旋轉(zhuǎn)、錯(cuò)切、縮放等方式來進(jìn)行優(yōu)化。

在“離散布”實(shí)例中，我們采用了Lin-step函數(shù)來求取分散在平面上的紫外光信息，并將這些信息引入到紫外光信息中，實(shí)現(xiàn)了對紫外光的最優(yōu)。布匹的解算主要是使用3dS MAX軟件，即角色在動(dòng)作的時(shí)候，衣服也會發(fā)生變化，這個(gè)時(shí)候可以通過布匹插件來計(jì)算布匹的材質(zhì)。

人體和衣服會有穿模的現(xiàn)象，解算之前需要分析運(yùn)動(dòng)關(guān)系，使其符合物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后調(diào)節(jié)布料的硬度和擺幅，保證其適應(yīng)性后，再解算布料。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作的難點(diǎn)

三維游戲的動(dòng)畫制作，從工藝層次上進(jìn)行了剖析，主要包括：建模，調(diào)整材料，設(shè)置運(yùn)動(dòng)軌跡，上色四步。

從目前的情況來看，建模這個(gè)環(huán)節(jié)最重要的問題是將模型再現(xiàn)于虛擬世界中，材質(zhì)調(diào)整這個(gè)環(huán)節(jié)最重要的問題是虛擬材質(zhì)如何才能制作出和現(xiàn)實(shí)材料一樣的質(zhì)感，運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)最重要的是角色運(yùn)動(dòng)，特別是四肢方面的運(yùn)動(dòng)。

在這一步中，最重要的就是要根據(jù)場景的設(shè)置來進(jìn)行相應(yīng)的畫面的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行3D動(dòng)畫的時(shí)候，最大的難點(diǎn)就在于人物的動(dòng)作路線和四肢的協(xié)調(diào)。

雖然動(dòng)畫片中經(jīng)常會出現(xiàn)一些很有氣勢的畫面，但一部好的動(dòng)畫片，最重要的還是人物的動(dòng)作。就像一部電影，再漂亮的畫面，再華麗的特效，也比不上演員的表演，如果表演不好，觀眾就會失去真實(shí)感，從而影響到觀眾。

三維動(dòng)畫片中的人物運(yùn)動(dòng)軌跡，就像電影和電視劇里的演員表演一樣，有著無可取代的重要作用。人物的動(dòng)作，一般都是由漫畫家來完成的，但如果是一部需要很長時(shí)間才能完成的作品，光靠漫畫家來完成，那就很難了。所以，在3D動(dòng)畫制作過程中，動(dòng)作軌跡的設(shè)計(jì)是最為困難的一環(huán)。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作

三維動(dòng)畫需要使用3D軟件來建立模型，對角色和場景的設(shè)計(jì)都需要表現(xiàn)出一定的立體感。角色模型的設(shè)計(jì)，要注重動(dòng)作的連貫性，以及與原畫的契合度。造型師一般都是先建立一個(gè)大概的模型，然后才是詳細(xì)的描述。

游戲模式應(yīng)該是四個(gè)邊，三個(gè)邊所占的地位比較次要。在進(jìn)行蒙皮處理時(shí)，模具的變形不可避免，模具的表面會產(chǎn)生不同程度的凸起，造成模具的不平滑。如果一個(gè)三角形的模型，在移動(dòng)的時(shí)候，它的每一個(gè)部分都會有一些凸起，曲面的數(shù)量也會比較多，而且它的表面也會比較平滑。

至于模型的數(shù)量，并沒有具體的規(guī)定，但考慮到手機(jī)上的存儲空間有限，模型的數(shù)量還是要盡量減少的。

因?yàn)槟Ｐ偷臄?shù)量超過了一千萬，無法滿足手游中的需求，所以，建模師們就會對模型進(jìn)行裁剪，將那些比較少的模型放入更多的模型中，這樣就能得到更少的模型。低端模式需要上色，貼圖和渲染，然后才能加入運(yùn)動(dòng)。

模型運(yùn)動(dòng)會應(yīng)該在關(guān)節(jié)部位設(shè)計(jì)超過3條的環(huán)線，比如眼周需要根據(jù)眼輪匝肌的形狀來設(shè)計(jì)環(huán)型線，不然當(dāng)眼睛出現(xiàn)特殊表情的時(shí)候，就會出現(xiàn)變形穿幫的情況。因此，在服裝造型中，動(dòng)作對服裝造型所造成的影響必須加以考慮。

《一夢江湖》中，在表現(xiàn)女孩的姿態(tài)時(shí)，要正確處理好人體、骨骼和衣服之間的關(guān)系，以免在動(dòng)作中出現(xiàn)衣角不合身、裂痕等問題。

為了讓角色的行動(dòng)順利進(jìn)行，需要將相應(yīng)的骨架和人物模型進(jìn)行綁定，這個(gè)綁定實(shí)際上就是皮膚制作。《一夢江湖》是根據(jù)玩家們的實(shí)際需求，用3DSMAX將玩家的骨架與游戲中的人物進(jìn)行了綁定，然后再根據(jù)游戲中的人物設(shè)定，進(jìn)行相應(yīng)的人物建模。

然后，根據(jù)正視圖與右側(cè)視圖，來調(diào)整模型與骨架的位置。接下來，我們需要在“參數(shù)”條中使用 Bipe來設(shè)計(jì)骨架模型，因?yàn)楣羌艿囊苿?dòng)范圍太大，會造成骨架的變形和撕裂，因此，我們需要根據(jù)骨架的各個(gè)部分的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)骨架。

對于不易受力變形的部分，可以設(shè)計(jì)剛性骨架，對于易受力變形的部分，可以設(shè)計(jì)成可變形的部分，可以在一些關(guān)節(jié)處打開骨架的部分。在合理調(diào)整關(guān)節(jié)封套頂點(diǎn)權(quán)重后，逐漸調(diào)整權(quán)重，使模型關(guān)節(jié)可以合理變形，這時(shí)，蒙皮環(huán)節(jié)才算完成。

首先是場地標(biāo)定。在拍攝場景的時(shí)候，并不能完全避免反射，所以會有一些反光。因此，首先應(yīng)該在軟件上做一些調(diào)整，把反射點(diǎn)的反射性遮蓋掉，這樣就可以把計(jì)算誤差減到最?。蝗缓?，將所述標(biāo)簽點(diǎn)粘貼到所述標(biāo)簽點(diǎn)上，以保證所述標(biāo)簽點(diǎn)可以由至少3個(gè)相機(jī)識別。

最后，使用掃描面板和攝像機(jī)，逐一檢查標(biāo)記點(diǎn)的數(shù)量、覆蓋率、質(zhì)量。在掃場的時(shí)候，掃場桿要盡量緩慢的搖擺，并且與地面沒有摩擦或碰撞，這樣才能進(jìn)行正式的拍攝。

其次是對系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。通常，只要使用兩個(gè)標(biāo)記就可以確定相鄰標(biāo)記，但是，在計(jì)算時(shí)，節(jié)點(diǎn)標(biāo)記點(diǎn)很容易被遮擋。

因此，必須要用到高頻攝像頭。在此基礎(chǔ)上，利用運(yùn)動(dòng)捕獲軟件，精確地計(jì)算出鏡頭的位置和角度，并構(gòu)建出攝像機(jī)的三維坐標(biāo)，從而更好地捕捉到運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)捕獲現(xiàn)場一般分為兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)是真實(shí)的拍攝區(qū)域，另一個(gè)是電腦控制區(qū)域。

前者指的是動(dòng)作捕捉演員的表演場地，在場地之外，會有一塊特殊的電子屏幕，用來實(shí)時(shí)地展示模型和演員的動(dòng)態(tài)。在觀看屏幕的過程中，動(dòng)作導(dǎo)演、設(shè)計(jì)者等人員可以展開討論，也可以更加方便地對鏡頭進(jìn)行記錄。后者的作用是對運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并在控制區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

其次，就是刷新了。通過對比、校對鏡頭和真實(shí)場館，再對標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行粘貼，就可以重新確定虛擬空間和真實(shí)場地的比例。

最后，將標(biāo)志點(diǎn)貼到骨架上。萊卡的衣服，在關(guān)節(jié)、手腕等重要位置，都有相應(yīng)的標(biāo)記。不同部位的標(biāo)記點(diǎn)也有相應(yīng)的型號要求，臉部與手部捕捉主要應(yīng)用的標(biāo)記點(diǎn)為3 mm、4 mm，全身捕捉可應(yīng)用的標(biāo)記點(diǎn)尺寸為9 mm、12 mm。

有接觸的表演動(dòng)作主要應(yīng)用的標(biāo)記點(diǎn)尺寸為12 mm、20 mm，大的場地主要應(yīng)用的標(biāo)識點(diǎn)尺寸為25 mm、35 mm以及50 mm，在數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)中后，也隨之創(chuàng)建成功。

使用通用型的骨骼模板來設(shè)計(jì)合成演員狀態(tài)的骨骼，將采集到的數(shù)據(jù)信息輸入到骨骼模板中，就可以將拍攝動(dòng)作轉(zhuǎn)換成骨骼運(yùn)動(dòng)。如果不對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就會導(dǎo)致一些零件的缺失。

像是《一夢江湖》中的“滄海一角”，擁有“斗牛墟”，可以讓他的身形略微前傾，進(jìn)行兩次攻擊。在這個(gè)時(shí)候，手部和腳部的骨石點(diǎn)極易出現(xiàn)抖動(dòng)，甚至是丟失。如果骨石點(diǎn)沒有被糾正，很容易導(dǎo)致角色模型有關(guān)節(jié)位移、肢體塌陷等問題，導(dǎo)致手指和武器進(jìn)行連接時(shí)有穿模、腳趾抽搐等問題。

這主要是因?yàn)椋趧?dòng)捕拍攝的過程中，會產(chǎn)生大量的關(guān)鍵幀，而對于多余的關(guān)鍵幀，則需要人工進(jìn)行扣除，才能對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，最后也可呈現(xiàn)出動(dòng)作的細(xì)節(jié)。

動(dòng)捕拍攝的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)的范圍會遮蔽骨節(jié)點(diǎn)，而當(dāng)數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中時(shí)，骨節(jié)點(diǎn)就會消失，所以必須要通過時(shí)間線的調(diào)整，才能確定問題出在哪里，然后做出準(zhǔn)確的修復(fù)。

修復(fù)完畢，因?yàn)殡y免會有反光，所以，輸入的數(shù)據(jù)中，會有相應(yīng)的噪聲，這些噪聲，都是要一一剔除的。在保證可以完全顯示出動(dòng)作后，應(yīng)該對因運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的骨點(diǎn)進(jìn)行修正。然后，把 FBX文件和 Motion Builder放在一起，這樣就可以讓角色按照一定的規(guī)律移動(dòng)了。

通過 Motion Builder對動(dòng)畫進(jìn)行初步設(shè)計(jì)制作后，需要選取一兩個(gè)場景嘗試著渲染畫面，以確定最終的動(dòng)作效果與實(shí)際要求是否相符。

動(dòng)畫的繪制可以用“移動(dòng)生成器”完成，也可以用“Maya”完成，然后再添加相應(yīng)的聲音、特效和光影。在確認(rèn)了模型和動(dòng)畫的正確性后，他就可以制作相應(yīng)的動(dòng)畫了，然后用Unity3D引擎進(jìn)行繪制。

動(dòng)作捕捉技術(shù)未來的發(fā)展前景

在國家對技術(shù)研發(fā)給予大力支持的大背景下，動(dòng)作捕捉技術(shù)也得到了更好的發(fā)展，并在游戲設(shè)計(jì)市場得到了更多的應(yīng)用，進(jìn)一步縮短了和國外動(dòng)捕技術(shù)的差距。

在《一夢江湖》中，動(dòng)作捕捉技術(shù)被運(yùn)用到了人物的情感和待機(jī)狀態(tài)中。在游戲設(shè)計(jì)中，動(dòng)作捕捉技術(shù)通常被用于打斗，而力量感是打斗中必不可少的一部分，僅僅依靠關(guān)鍵幀，是無法將動(dòng)作美感體現(xiàn)出來的，而動(dòng)捕可彌補(bǔ)關(guān)鍵幀的不足，從而更加準(zhǔn)確地表現(xiàn)出動(dòng)作內(nèi)容。

近幾年來，人們對于虛擬世界的創(chuàng)造有著很高的熱情，將動(dòng)作捕捉技術(shù)運(yùn)用到 VR體驗(yàn)中，可以讓體驗(yàn)者在虛擬世界中自由遨游，無論是手還是腿，都可以進(jìn)行快速靈活的移動(dòng)。

結(jié)語

總之，在未來的3D游戲動(dòng)畫制作中，我們需要進(jìn)一步探索和引入更準(zhǔn)確和更有效的動(dòng)作采集硬件技術(shù)，以獲取更真實(shí)的人物骨骼運(yùn)動(dòng)信息。

在此基礎(chǔ)上，探討基于運(yùn)動(dòng)捕獲技術(shù)與C4D軟件相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)人、非人等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)場景的生成，從而確保運(yùn)動(dòng)的可識別性與精確性，提升運(yùn)動(dòng)的真實(shí)感與節(jié)奏感。