游戲動(dòng)畫(huà)中的動(dòng)作捕捉研究

孫艷 付佳

摘 要：隨著科技逐漸發(fā)展，傳統(tǒng)的游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作捕捉技術(shù)難以滿足技術(shù)需求。本文中對(duì)傳統(tǒng)的動(dòng)作捕捉方法處理速度低、精度低等問(wèn)題進(jìn)行分析，從游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作捕捉的原理入手分析，強(qiáng)調(diào)動(dòng)作捕捉的難點(diǎn)，從游戲動(dòng)作捕捉的動(dòng)作列表、跟蹤點(diǎn)設(shè)置、布局設(shè)計(jì)等方面入手，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作捕捉的更新。在人體關(guān)節(jié)樹(shù)模型的啟發(fā)下，實(shí)現(xiàn)游戲動(dòng)畫(huà)中的動(dòng)作編輯。

關(guān)鍵詞：游戲動(dòng)畫(huà)；動(dòng)作捕捉；研究

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-5312（2016）24-0278-01

游戲動(dòng)畫(huà)在科技高速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)中應(yīng)用，游戲人物的動(dòng)作捕捉技術(shù)是游戲動(dòng)畫(huà)研發(fā)中的重點(diǎn)技術(shù)。在傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)捕捉方法下，存在著很多問(wèn)題，制約著游戲動(dòng)畫(huà)的研發(fā)，以及技術(shù)水平提升。對(duì)于游戲動(dòng)畫(huà)中的動(dòng)作捕捉要求比較高，對(duì)于其進(jìn)行更新技術(shù)研究，具有積極的意義。

一、游戲動(dòng)畫(huà)中的動(dòng)作捕捉技術(shù)原理

動(dòng)作捕捉技術(shù)是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)物體，在三維空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)。該種技術(shù)在應(yīng)試、動(dòng)畫(huà)、人物游戲等諸多領(lǐng)域的制作中應(yīng)用廣泛。對(duì)動(dòng)作捕捉技術(shù)原理進(jìn)行分析，目前，能夠投入到實(shí)際應(yīng)用中的動(dòng)作捕捉方法主要有機(jī)械式、磁性式、光學(xué)式三種。其中光學(xué)式的動(dòng)作捕捉原理是使用6-8個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行環(huán)繞表演場(chǎng)地排列，這些相機(jī)的視野相互重疊，并且重疊區(qū)域就是人物動(dòng)作集中表演的區(qū)域。游戲動(dòng)畫(huà)中的動(dòng)作捕捉，需要在人體真實(shí)操作下實(shí)現(xiàn)。在演員的關(guān)節(jié)上粘貼特殊的反光材料，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置跟蹤點(diǎn)。在攝像機(jī)中反射出來(lái)的光線，能夠應(yīng)用于信息的存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的內(nèi)部處理，轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)。最后利用軟件，將這些跟蹤點(diǎn)的信息轉(zhuǎn)換到骨骼信息軟件中，進(jìn)行特殊動(dòng)作的制作。

二、游戲動(dòng)畫(huà)中的動(dòng)作捕捉方法分析

1.游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作跟蹤點(diǎn)的科學(xué)布局設(shè)計(jì)。進(jìn)行游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作的捕捉，需要在規(guī)定的模型基礎(chǔ)上，設(shè)定跟蹤點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同動(dòng)作的跟蹤。那么在實(shí)際的跟蹤點(diǎn)布局設(shè)計(jì)中，首先需要建立適合人體的模型，該人體模型的建立，不能太簡(jiǎn)單，但是也不能過(guò)于復(fù)雜。當(dāng)人體模型比較簡(jiǎn)單的情況下，系統(tǒng)將不能準(zhǔn)確的捕捉到跟蹤點(diǎn)，游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作遲緩。然而，當(dāng)人體模型比較復(fù)雜時(shí)，將會(huì)迅速的增大動(dòng)作設(shè)計(jì)的應(yīng)用以及動(dòng)作求解難度。一般情況下，游戲動(dòng)畫(huà)人物在運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)作捕捉模型由16個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成，16個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠?qū)⑷梭w運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)化。主要包含頭部、左右肩、手腕、胯骨、脊椎、膝蓋、腳趾等。當(dāng)這些節(jié)點(diǎn)固定好之后，通過(guò)動(dòng)作捕捉設(shè)備固定在表演者身體部位上，該種裝置能夠發(fā)出信號(hào)，保障接收器能夠?qū)Ξ?dāng)前位置進(jìn)行標(biāo)定，以確定跟蹤點(diǎn)。在光學(xué)式的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)中，可以采用光敏跟蹤點(diǎn)對(duì)表演者的動(dòng)作進(jìn)行跟蹤，該種跟蹤點(diǎn)追蹤方式比較迅速，靈敏度高[2]。當(dāng)選定動(dòng)作捕捉主體之后，需要在身體關(guān)鍵部位，進(jìn)行跟蹤點(diǎn)的設(shè)置，通常情況下，跟蹤點(diǎn)的設(shè)置沒(méi)有固定的限制，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。由于人體的關(guān)節(jié)部位的靈活度不同，在進(jìn)行捕捉點(diǎn)設(shè)置時(shí)，需要注意重點(diǎn)動(dòng)作的設(shè)計(jì)。

2.游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作列表制作。游戲動(dòng)畫(huà)的實(shí)際動(dòng)作一方面含有單一大幅度動(dòng)作的特質(zhì)，另一方面具有多個(gè)細(xì)小動(dòng)作連貫的特質(zhì)。在游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作捕捉環(huán)節(jié)中，將計(jì)劃動(dòng)作分為序列動(dòng)作和單個(gè)動(dòng)作兩部分設(shè)計(jì)。這兩部分的動(dòng)作設(shè)計(jì)為動(dòng)作列表制作，在進(jìn)行序列動(dòng)作設(shè)計(jì)中，需要對(duì)一連串的前后相繼、相互關(guān)聯(lián)的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得動(dòng)作能夠體現(xiàn)出一種周期性特點(diǎn)。在序列動(dòng)作設(shè)計(jì)中，按照人的身體部分劃分，分為上體動(dòng)作、下體動(dòng)作。在上體動(dòng)作中，以腰部為支點(diǎn)，進(jìn)行手臂的伸長(zhǎng)、收縮以及彎曲等動(dòng)作設(shè)計(jì)，在下體動(dòng)作中，包含了人物腿、腳等動(dòng)作設(shè)計(jì)。在單個(gè)動(dòng)作設(shè)計(jì)中，由于單個(gè)動(dòng)作完整性比較強(qiáng)，在動(dòng)作設(shè)計(jì)中難度系數(shù)比較大，但是該類型的動(dòng)作設(shè)計(jì)不具備一定的周期性，需要根據(jù)游戲動(dòng)畫(huà)中的實(shí)際情境進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)編輯。當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)模型建立完整之后，進(jìn)行動(dòng)作跟蹤點(diǎn)的設(shè)置，接下來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)編輯。動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)編輯與傳統(tǒng)的人體關(guān)節(jié)動(dòng)畫(huà)相比，存在著明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠比較準(zhǔn)確的進(jìn)行人體的運(yùn)動(dòng)特征獲取，在現(xiàn)代的游戲動(dòng)畫(huà)中的應(yīng)用比較廣泛。在運(yùn)動(dòng)編輯環(huán)節(jié)中，附在演員身上的各個(gè)關(guān)節(jié)部位傳感器，能夠?qū)㈥P(guān)節(jié)位置信息傳遞給計(jì)算機(jī)。當(dāng)演員運(yùn)動(dòng)的參數(shù)被傳遞到計(jì)算機(jī)三維模型中，能夠模擬人體運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)將人體運(yùn)動(dòng)下來(lái)的蹤跡捕捉下來(lái)，并且在軟件的支持下，生成游戲運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)編輯，需要在人體關(guān)節(jié)樹(shù)的建立下，進(jìn)行客觀的運(yùn)動(dòng)描述，將人的運(yùn)動(dòng)模型轉(zhuǎn)變?yōu)闃?shù)的模型，在運(yùn)動(dòng)模擬上更加的科學(xué)。

三、結(jié)論

綜上所述，動(dòng)作捕捉技術(shù)是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)物體，在三維空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)。該種技術(shù)在應(yīng)試、動(dòng)畫(huà)、人物游戲等諸多領(lǐng)域的制作中應(yīng)用廣泛。目前，能夠投入到實(shí)際應(yīng)用中的動(dòng)作捕捉方法主要有機(jī)械式、磁性式、光學(xué)式三種。進(jìn)行游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作的捕捉，需要在規(guī)定的模型基礎(chǔ)上，設(shè)定跟蹤點(diǎn)，制作游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作列表，對(duì)游戲動(dòng)畫(huà)動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)編輯。

參考文獻(xiàn)：

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