動作電影中的秘密

在電影中，我們的目光往往總是會被那些，或驚心動魄的殊死爭斗，或壯麗絕倫的奇幻場景，所深深吸引，尤其是一些非現(xiàn)實題材的科幻類影片。這些虛構(gòu)的畫面通常都需要后期在電腦的幫助下完成，即我們所熟知的CG(Computer Graphics)特效制作。電影特效制作不僅繁瑣復(fù)雜，工作量大，而且還是一個技術(shù)活。除了必要的電腦后期外，時常還須借助特殊的拍攝工具和器材，來完成制作中不可或缺的人或物的動作捕捉。

動作捕捉，英文表述是motion – capture，簡稱mo – cap。其實質(zhì)是測量和記錄人或物在空間運動的軌跡，被廣泛應(yīng)用于軍事、體育、娛樂、醫(yī)療、電腦視覺以及機器人技術(shù)等諸多領(lǐng)域。目前看來，動作捕捉主要有兩類方式，一是光學(xué)攝像式動作捕捉；另一類是慣性導(dǎo)航式動作捕捉。

光學(xué)動作捕捉是通過跟蹤目標(biāo)對象上標(biāo)記點或特征區(qū)的位置，然后將信息整合、處理后得到模擬的軌跡運動數(shù)據(jù)。在拍攝過程中，參與的演員會要求穿上單色的衣服，并且在衣服對應(yīng)人體運動的關(guān)鍵部位(關(guān)節(jié)、肘、腕)處貼上了特制的標(biāo)示或發(fā)光物，稱為“marker”。之后就由多臺相機從不同的角度連續(xù)拍攝下表演的過程，這些圖像交由專門的軟件分析和識別其中的標(biāo)示，從而計算每一瞬間的空間位置，得到運動軌跡。

慣性導(dǎo)航式動作捕捉是利用加速傳感器和陀螺儀所組成的慣性測量單元(IMU)來獲取被測對象運動軌跡信息的。與光學(xué)動作捕捉一樣的是，演員同樣需要穿上特制的衣服，但衣服上對應(yīng)人體關(guān)鍵位置處的“marker”不再是標(biāo)示或發(fā)光物，而是一系列的IMU模塊。這些測量模塊互相連接形成一個完整的系統(tǒng)，統(tǒng)一供電，同步采集測量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過專門的生物力學(xué)仿真軟件處理后，便能夠重建和還原每個動作的瞬間和過程。

慣性導(dǎo)航式動作捕捉作為后起之秀，相比前者不僅攜帶方便，對拍攝條件要求也更低。即使在甚至花園或走廊等環(huán)境下也能夠照常進行。而且該方式能夠有效避免拍攝時身體部分間的相互遮擋問題。最重要的是，采用該方式的成本要遠遠低于光學(xué)式動作捕捉。慣性導(dǎo)航式動作捕捉的出現(xiàn)，主要是得益于上個世紀(jì)90年代MEMS技術(shù)的發(fā)展。最初該技術(shù)只用在手機、筆記本電腦和一些電視游戲機上，之后隨著MEMS傳感器性能不斷提升和成本的下降，工程人員開始大量開發(fā)各類新應(yīng)用，作為慣性測量中最受歡迎的加速傳感器的需求也大增。