动作捕捉在摄影教学中的尝试

苏茂才

主题词：短片；摄影；动作捕捉；运动规律

当前许多学校都开设有动漫设计、网络游戏制作等专业，学校的设施基本上能满足原画创作、软件使用等艺术和技术的教学要求，但对于艺术与技术衔接的部分就有些力不从心了，动画的精髓在于动，使每帧画面赋予动的形态、动作自然顺畅是动漫制作的主要工作之一，运动规律的教学在动漫类专业的教学尤为重要，当前学校的运动规律教学属于美术范畴，通常依靠速写、素描等美术手段来完成，对于原画专业美术功底好的学生可以勉强为之，对于动画制作、游戏制作专业的学生来说速写、素描功底很难达到要求，一套运动规律的作业通常要几天时间才能完成，可还存在走形式等问题，严重影响学生的学习兴趣。虽然条件好的学校也添置了一两套动作捕捉仪这类设备来完成运动规律的教学与实践，可由于设备昂贵，供高年级学生实习、实训和教师项目使用，也很难满足全面的教学需求，对于条件差的学校“动作捕捉仪”就别奢望了。即使是专业的动漫公司也会采用租赁的方式来满足项目需求，但没有专门购置动作捕捉仪。现代的动漫制产业分工明确，制作类的岗位主要是使用动漫软件来完成动漫中后期工作，人物动物步态、表情、语态、动作路径等是不可或缺的技能，也是动画、网游类的内容制作水平的评价标准。对强项是软件使用的制作类专业的学生而言，虽然素材库里有许多运动姿态的参数可以使用和参考，可动态参数是如何获得的? 动画效果如何更自然贴切些？运动规律的学习与应用产生严重的分歧，如何解决这个问题呢？在今年对动漫专业的摄影课教学中做了一些尝试，先后用过相机高速连拍、高清短片拍摄、数码录像、手机录像等方法进行课堂教学，以下将经验给大家分享。 一般的捕捉需要完整的动作过程，在这过程中捕捉的画面越多，画面动作的连贯性越好，同时带来更大的数据处理量，这就要找出动作的特征点和关键帧，对于一个有规律的循环动作，如鸟的飞翔最少有 4 个特征点，而人的走路则至少需要 8 个特征点才能完整的表达，以下以校园中最容易获得的运动来说明。

方法一：相机高速连拍。高速连拍由于可以选择相机全像素，画面清晰，但受相机的硬件限制一般连拍速度都不高，通常在每秒 5～10 张之间，对于完成周期长的动作比较有利，如利用 SONY TX10 数码相机每秒 10 张的连拍速度，一个人的走路步态就可以完整记录下来 (如图 1)。但在循环周期短的动作就比较难了，例如 1 个百米速度为 15 秒的跑步动作，每步跨度为 1.3 米，跑完全程约需 77 步，每步只有0.195 秒，用每秒 10 张连拍速度的相机拍摄一个循环（即两步）只有 0.39 秒，也就能拍到约 4 个张画面，不能组成一个有代表性循环步态(如图 2)。

(图 1 正步走 1 个循环的步态 )

(如图 2 高速连拍跑步动作，8个画面记录4步姿态)

方法二：短片拍摄。目前数码相机都设有的短片模式，其特点是拍摄速度快（每秒 25 幅静态图像）画面像素小（标清 640x480 像素，高清为 1920x1080 像素），数码摄像机通常为每秒 50 帧画面，部分数码相机的短片格式也按摄像机的规格设置（如 SONY TX10 每秒 50 帧）。以每秒 25 帧的短片为例，上述慢跑的 1 个步态周期 0.4 秒就可以拍到 10 幅图像，不难组成一个完整的循环（如图 7）。拍摄的动态短片可用软件逐帧转换为图片，不同的软件转换效果不同（如图 3），在转换时要特别注意选择。转换后的图 片可以选一些特征图像（如图 4）用 Photoshop 滤镜转换为画笔并除去背景杂物（如图 5），也可以制成 gif 动画播放。

图 3 使用不同的转换软件，短片转换为图片的效果不同

图 4 短片选取特征图像

图 5 滤镜处理成笔画的效果

方法三：多视角短片拍摄。如想多个角度拍到运动状态，不妨多设几个机位，以下按课堂教学中常用的三人组合为例来说明双角度拍摄的要点。在这 3 个成员中 1 人充当模特，2 人负责拍摄，相机最好是 同一型号为一组，机位高度均相同为腰平视，两相机成 90 度，视场交汇处为有效工作区域，视场太大画 面人物太小，不便后期制作（如图 6），如要画面人物大些，视场就小人物容易跑出画面，最好采用追随拍摄（如图 7）。相机与模特相距的距离不能太近，太近容易造成前后画面人物变化太大，影像循环步态的制作，在焦距许可的范围内尽可能远些，在 10—20 米为宜。正面拍摄应注意跟踪对焦避免主体跑焦， 侧面拍摄最好采用追随拍摄，避免主体超出画面。后期处理可把正、侧面视频短片用软件逐帧转换为图 片后，选择一个特征动作组成循环步态（如图 8），也可以用 Photoshop 滤镜处理后制作 gif 动画。也可以制作步态轨迹图（既运动规律图解）（如图 9），还可以绘制火柴人跑步姿态（如图 9）。当然，模特穿紧身衣并在关节和特征点上贴光学标识，效果会好很多，如果条件许可，可以用反光率相似，颜色不同的衣料特制紧身服，躯干和四肢各的颜色不同，这样在前期拍摄和后期制作都容易多了。

图 6 双视角机位布置图

图 7 追随拍摄示意图

图 9 跑步步态轨迹图

图 10 绘制火柴人步态

方法四：手机拍摄。对于大多数学生而言，为学运动规律而购置摄像设备是不现实的，而很多学校的条件也不具备，好在手机的普及，学生基本都有，并且手机都有拍照、录像功能，以上的拍摄活动也可以用手机来替代。不过大部分的手机拍摄功能仅是辅助功能，摄像效果并不佳，这时可以用人偶模型模仿人的动作来拍摄，弥补图像不清的缺陷，也可以锻炼学生的空间塑形能力。方法如下：

1、用软件分别将拍摄的正面和侧面短片逐帧转为图片，选 8 个相同动作点的正、侧面图片备用（参 考图 8）。

2、用人偶参照选定动作点的正、侧面图片的摆设人偶的姿态（图 11）。（注意：一个角度的图片很难准确复制人的姿态，角度越多姿态还原越准确。受人偶关节的活动范围的限制，有的姿态无法准确还原）

图 11 人偶姿态正侧面对照图

3、用黑色卡纸在桌面与背景间搭建一个简单的无缝背景，将人偶放在黑色卡纸上面就可拍摄（图 12），手机的机位要与人偶的中心齐，相距 1 米左右，如光线反差过大，可以用白卡纸对暗部补光。如要动画效果更自然些，可以多选动作定格点。（注意：每组图片只能在一个固定点拍摄，否则会产生视角错乱。当然可以多视角拍摄，每个视点必须拍一组完整的图片。）

图 12 人偶动态拍摄方法

4、用软件修去人偶的支架，制作 gif 动画，侧面定格图（如图 13），当然，也可以用滤镜制作其他各种不同的效果。

图 13 人偶侧面定格动画图