《阿凡達2:水之道》正在熱映，導演詹姆斯·卡梅隆再度帶來特效盛宴，尤其是水下動作捕捉技術的運用，讓影片中角色呈現(xiàn)得惟妙惟肖。
好萊塢大片采用動捕技術早不是新鮮事。2009年，《阿凡達》的成功便引領了一波動捕浪潮，不僅讓這個技術在影視行業(yè)擔起重任，后來也延伸到游戲、運動追蹤等領域，到今年，虛擬數(shù)字人開始靠動捕完成實時動態(tài)。
本質上，動捕就是通過捕捉目標的全身動作或面部表情，重建一個高度擬人化的虛擬角色，相當于創(chuàng)造了一個數(shù)字化的虛擬分身。隨著元宇宙浪潮展開的對技術應用的探索，動捕設備向“平民化”發(fā)展，出現(xiàn)了一些消費級產(chǎn)品。
市面上，主流的動捕品牌和設備包括OptiTrack、Vicon、NOKOV、Xsens MVN Animate以及Sony近期發(fā)布的便攜式動捕產(chǎn)品"Mocopi"等。相較十年前動捕設備動輒上百萬級的成本，當下的動捕產(chǎn)品開始因需求的出現(xiàn)朝著采集更精確、成本更低廉、使用更便捷的方向發(fā)展，“萬元級”甚至“千元級”的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)，為創(chuàng)作者提供了高效的制作工具。
當前，主流的動捕技術主要有“光學式動作捕捉”和“基于慣性的動作捕捉”兩種，相應地產(chǎn)生了各種設備。當創(chuàng)作工具擺在貨架上，不同類型的創(chuàng)作者們?nèi)绾芜x擇？
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 元宇宙增加動捕技術應用場景
很多人對動作捕捉（Motioncapture）技術不太了解，但它的應用其實你已經(jīng)多次見過，尤其是在電影里。
好萊塢大片曾誕生過許多“似人非人”的經(jīng)典形象，比如漫威系列《復仇者聯(lián)盟》中的滅霸，《變形金剛》中的擎天柱、大黃蜂等汽車人，以及當前正在熱映的《阿凡達》續(xù)集中的納威人。這些不是一般“人”的角色用生動的面部表情和自然的動作表現(xiàn)，在銀幕上傳達著他們的情感和個性。以往，前期拍攝要給演員做長時間的妝造，后期再靠CG動畫逐幀制作，處理不好就會產(chǎn)生頓澀感和機械感，說白點就是“假”，動捕技術就是后來為解決這些問題而被引入到電影的制作中。
從2000年開始，動捕技術在電影中的應用進入井噴式發(fā)展期。2001年，《指環(huán)王》中癡迷魔戒的咕嚕一角就是動捕技術創(chuàng)造的經(jīng)典。2004年上映的動畫電影《極地特快》完全使用動作捕捉制作，首次實現(xiàn)了身體動作和面部表情同時捕捉的目標。2009年，《阿凡達》的成功將動捕浪潮推向高點，該片憑借將3D虛擬攝影與動作捕捉技術結合，再利用CG特效，幾乎完全在棚內(nèi)創(chuàng)造出了潘朵拉星球上的一切，成為影史上的里程碑。
動捕技術不僅給影視行業(yè)帶來了飽含科技感的呈現(xiàn)形式，也在游戲、體育、教育等行業(yè)有諸多妙用。近些隨著3A游戲逐漸增多，對應的次世代美術制作工藝也在進化，動捕已經(jīng)成為了必不可少的技術，比如在游戲《絕地求生》中，利用動捕技術后，游戲中的虛擬形象高度逼真，行走、奔跑和射擊動作與真人無異。在體育訓練中，訓練師可以通過動捕設備捕捉運動員的技術動作，并加以分析，進而更高效、直觀地指導和糾正運動員的動作施放。
元宇宙浪潮來襲后，動捕的應用場景又進一步拓寬。近年來，大量的虛擬主播、虛擬偶像、虛擬客服在直播電商、娛樂節(jié)目、服務平臺中應用，想要讓這些虛擬人“活得即時”，動捕技術就成了一種解決方案，使用場景需求的增加直接推動著動捕技術和設備加速進化。
動捕的技術邏輯并不難理解。簡單來說，動捕設備就是能捕捉人類全身動作甚至面部表情的一套系統(tǒng)，通過數(shù)學計算處理，還原或重建一個三維模型的虛擬角色，可以是人，也可以是擬人化的物，這個角色能隨著人的動作、表情的變化而變化。
目前，主流的動捕技術主要有兩種，分別是光學式動作捕捉（簡稱“光學動捕”）和慣性傳感器動作捕捉（簡稱“慣性動捕”）。
光學動捕依靠一整套精密而復雜的光學攝像頭來實現(xiàn)，通過計算機視覺原理，由多個高速攝像機從不同角度對目標特征點進行跟蹤，完成全身動作數(shù)據(jù)的捕捉和收集，以便給角色模型提供構建參數(shù)實現(xiàn)目標效果。一般來說，采用的攝像機越多，動捕的效果越好。
絕大多數(shù)美國大片都采用了光學動捕，尤其在《戰(zhàn)爭機器》、《狙擊精英》、《古墓麗影》這種需要重點描繪主角肢體動作的作品中，光學動捕起到了至關重要的作用。不過，光學動捕由于需要搭建專業(yè)的動捕棚以及許多專業(yè)級的攝像頭來實現(xiàn)，使得其成本動輒高達百萬元以上，成為向消費市場普及的一大障礙。
慣性動捕則是通過傳感器來捕捉動作。一般將加速度計、陀螺儀和磁力計等慣性傳感器設備安裝在目標的全身各處，通過數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理后建成三維模型。雖然慣性動捕后于光學動捕出現(xiàn)，但其成本更低廉、操作更便捷，開始應用在動畫制作、步態(tài)分析、生物力學、人機工程、虛擬主播等領域。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 動捕設備走向“平民化”
經(jīng)過20多年的高速發(fā)展，無論是光學動捕還是慣性動捕，都在朝著采集更精確、成本更低廉、使用更便捷的方向發(fā)展。技術的不斷演變恰趕上元宇宙潮流，動捕不再只是好萊塢電影、3A游戲制作商們的“專利”，隨著設備越來越“平民化”，普通人也可以輕易地創(chuàng)建虛擬分身，并進行衍生創(chuàng)作。
在光學動捕領域，OptiTrack是不得不提的名字，作為全球最大的動作捕捉提供商，一直向需求市場輸出高性能的光學追蹤設備。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球69%的影片使用了OptiTrack光學動捕系統(tǒng)，包括漫威電影《復仇者聯(lián)盟4：終局之戰(zhàn)》、《蜘蛛俠：英雄歸來》，《奇異博士》、《雷神3：諸神黃昏》等。2017年，利亞德集團完成了對OptiTrack的收購，在保留北美開發(fā)團隊的基礎上，大力拓展中國市場，其在國內(nèi)建立了生產(chǎn)基地，部分鏡頭也在國內(nèi)量產(chǎn)，提升了該品牌在中國市場的占有率。
OptiTrack旗下有多種動捕產(chǎn)品。最新的CinePuck 發(fā)布于今年8月，這是一個專為虛擬制作、混合現(xiàn)實和廣播工作室打造的動作跟蹤工具 。
從外觀上來看，CinePuck的造型較為小巧，采用主動跟蹤技術開發(fā)，可為實時工作流程和機內(nèi)視覺效果提供較高的跟蹤精度和準確度，即使在有明顯遮擋的生產(chǎn)環(huán)境中也不會受到太多影響。CinePuck可以通過多個安裝點連接到任何攝像裝備上，以保持跟蹤穩(wěn)定性。如果配套使用OptiTrack旗下的相機，還可以使用該品牌旗下Motive 軟件處理的光學數(shù)據(jù)，為實時制作提供高質量、強流暢的跟蹤效果。
CinePuck 現(xiàn)已上市，官方建議零售價為 2999 美元，約合人民幣20910元。按照OptiTrack 品牌經(jīng)理 Neil Abrew的公開說法，利用CinePuck ，客戶可以在30x30 英尺的空間內(nèi)實現(xiàn)全體積跟蹤，總成本約為3萬美元（約合21萬元）。
除了CinePuck 之外，OptiTrack旗下還有Primex 41、Primex 22、Primex 13等多款光學動捕攝像頭，售價從2499美元至6499美元不等。與此同時，OptiTrack提供了與攝像頭適配的一系列光學動捕軟件。
Vicon在光學動捕領域同樣大名鼎鼎。它由英國著名的光學動捕系統(tǒng)供應商Oxford Metrics Limited開發(fā)，專門為動畫制作量身定做，是世界上第一個設計用于動畫制作的光學動捕系統(tǒng)。Vicon已在《角斗士》、《星球大戰(zhàn)》等的經(jīng)典影片中發(fā)揮了重要作用，創(chuàng)造了很多經(jīng)典的動畫鏡頭。
今年7月，Vicon推出了新一代旗艦級系列攝像機Valkyrie，該系列共四款型號，旗艦機型VK26是虛擬制片和視覺特效等高要求應用場景的理想選擇，因為它擁有2600萬像素和全畫幅150FPS的高刷新率性能指標，能夠覆蓋極大的場地空間面積。除此之外，Valkyrie系列還包括VK16、VK8、VKX等多款更低級別的攝像機。由于面向專業(yè)級，Valkyrie系列攝像機的售價較高，業(yè)內(nèi)預計一套動捕系統(tǒng)要在50萬元以上。
在國內(nèi)，北京度量科技有限公司旗下的NOKOV有較高知名度，主要應用于機器人、無人機等智能體室內(nèi)定位與協(xié)同控制，機械臂、仿生機器人、人體步態(tài)動作捕捉，虛擬仿真、大空間VR、虛擬現(xiàn)實、影視特效制作等多種不同場景。NOKOV光學三維動作捕捉系統(tǒng)主要由三維動作捕捉鏡頭、連接器、光學標定系統(tǒng)、反光標識球、鏡頭連接線、鏡頭固定裝置套件和軟件組成。
NOKOV動捕系統(tǒng)工作時需要多個Mars系列動作捕捉鏡頭進行動作采集，Mars12H產(chǎn)品的鏡頭分辨率為1200萬像素，頻率300赫茲。官網(wǎng)并未公布該套系統(tǒng)的售價，但其強調NOKOV的價格比其他任何光學動作捕捉系統(tǒng)都更具競爭力。
成立于2015年，總部位于中國上海的青瞳視覺也是國內(nèi)光學動捕領域的知名廠商。今年9月青瞳視覺攜光學動捕系統(tǒng)“普羅米修斯”，亮相2022世界人工智能大會，特點是支持雙人動作捕捉。在世界人工智能大會的現(xiàn)場，青瞳視覺搭建了12臺X1動捕相機，在5m*5m的空間范圍內(nèi)，能夠精確有效地捕捉雙人動捕演員的動作。
“普羅米修斯”的主要賣點是“萬元級”的低廉價格定位，官網(wǎng)顯示，由8臺X1動捕相機、8個支架、1個校準桿等套件組成的光學動捕系統(tǒng)售價29999元。相機越多、套件越多的系統(tǒng)售價則相應提高。
在慣性動捕領域，Xsens MVN Animate動作捕捉系統(tǒng)聲名遠播，它面向專業(yè)級市場，專為游戲、電影、動畫和現(xiàn)場娛樂的使用而優(yōu)化。在制作中使用Xsens的知名游戲及電影有《曼達洛人》、《命運2》、《X戰(zhàn)警:黑鳳凰》、《地獄之刃》和《黑豹》等。
Xsens MVN Animate有17只無線跟蹤傳感器，相比于光學動捕大多只能在室內(nèi)使用，該系統(tǒng)可在戶外所有條件下傳送好萊塢級慣性動捕數(shù)據(jù)，同時支持多人動作捕捉，可與Manus VR手套以及主要3D軟件包無縫協(xié)作。此外，這款系統(tǒng)宣稱在所有場景中抵抗磁性干擾，即使在具挑戰(zhàn)性的磁干擾環(huán)境中，也能提供高質量的動捕數(shù)據(jù)。
國內(nèi)市場中較知名的慣性動捕廠商有諾亦騰，推出了入門級動捕Perception Neuron 3及Pro版。該公司從2012年成立起便開始從事慣性動作捕捉技術與產(chǎn)品的研發(fā)。為了降低大眾使用動捕技術的門檻，入門級產(chǎn)品包含全身17個節(jié)點的慣性無線傳感器，通過穿戴綁帶或者選配的動捕壓縮服的形式固定在使用者全身。
在產(chǎn)品設計方面，Perception Neuron 3傳感器追求小巧，重量僅為4g左右，長度約27mm，寬度約16mm，長度和一枚一元錢硬幣的直徑差不多。動捕設備的小型化保證了制作流程的可移動性，可使使用者在更多的環(huán)境中進行動捕工作。這套慣性動捕系統(tǒng)官方售價為22800元，相比光學動捕系統(tǒng)動輒數(shù)十萬、上百萬的價格具有成本低廉的優(yōu)勢。
更為“親民”的慣性動捕設備則是Sony最新發(fā)布的便攜式動捕追蹤器Mocopi，它由6個紐扣大小的跟蹤傳感器和專用的智能手機應用程序組成，售價為49500 日元（約2610元）。Mocopi注重便捷性，追蹤傳感器直徑為 3.2 厘米，重量為 8g。它無需計算機即可工作，在室外也能使用。不過，由于傳感器數(shù)量較少，Mocopi的動捕效果也可能略打折扣，對于Vtuber、虛擬主播來說，Mocopi或許能夠滿足他們的需求。
從市場主流的動捕產(chǎn)品來看，相比數(shù)年前動輒需要投入百萬級成本的動捕設備，當下的動捕系統(tǒng)售價越來越便宜，科技含量也有所升級?？梢悦黠@感受到的趨勢是，各個動捕廠商們都在開發(fā)“平民級”的動捕設備，尤其是便攜性較強的慣性動捕系統(tǒng)，可以讓普通創(chuàng)作者輕易地創(chuàng)建數(shù)字內(nèi)容。
沒準哪一天，有創(chuàng)意的UGC內(nèi)容創(chuàng)作者也能制作出叫好又賣座的虛擬大片。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?你認為動捕設備還能創(chuàng)造哪些新內(nèi)容？
