动作捕捉技术应用广泛，在三维游戏动画制作设计中是如何操作的？

文|筱晓

编辑|筱晓

运动拍摄技术自20世纪后期才引起人们的重视，并逐渐显示出其重要的功能，并被广泛地运用于电影、电视等领域。

比如，动画师在运用扫描技术的时候，就是利用它来对现实中的动作进行一次又一次的跟踪，其中最有名的就是贝蒂玩偶的舞步设计和制造等等；在电影《指环王》里，一个特定的人物被转换为一个虚拟人物，并与另一个人物进行交互，这是一种新的技术。

《一梦江湖》的设计分为两个阶段，一个是模型阶段，一个是动画阶段。游戏角色的动态动画是以运动捕获技术为辅助实现的。从项目的准备前期，到最终的设计完成，设计者都应该对每一个过程进行持续的学习，并对其进行跟踪，这样才可以将整个动作捕捉流程进行完整的记录。

项目概述

《一梦江湖》是一款由网易游戏研发的武侠手游，它的剧情很精彩，玩法也很新颖，可以让玩家沉浸在武侠的世界里。在武林中，战斗是最重要的一环，而战斗的美感，是不可能通过关键帧来体现的，唯有动作捕捉，才能更好地表现出来。

本项目的建模和动作捕捉主要采用了 Maya、3ds MAX等设计软件，其操作大致包括：首先使用 Maya进行建模，然后实施骨骼绑定和蒙皮处理，然后将动作捕捉得到的数据输入到 Vicon中，对数据进行优化，然后将优化后的数据输入到模型中，最后通过模型对动作进行仿真。

针对设计中的困难内容，采用了矩阵结点来进行分析。Maya动画制作过程中所需的所有3D效果，均由软件实现自动运算。当变换物体发生运动时，将对应的矩阵运算进行叠加，可以通过旋转、错切、缩放等方式来进行优化。

在“离散布”实例中，我们采用了Lin-step函数来求取分散在平面上的紫外光信息，并将这些信息引入到紫外光信息中，实现了对紫外光的最优。布匹的解算主要是使用3dS MAX软件，即角色在动作的时候，衣服也会发生变化，这个时候可以通过布匹插件来计算布匹的材质。

人体和衣服会有穿模的现象，解算之前需要分析运动关系，使其符合物体的运动规律，然后调节布料的硬度和摆幅，保证其适应性后，再解算布料。

项目设计制作的难点

三维游戏的动画制作，从工艺层次上进行了剖析，主要包括：建模，调整材料，设置运动轨迹，上色四步。

从目前的情况来看，建模这个环节最重要的问题是将模型再现于虚拟世界中，材质调整这个环节最重要的问题是虚拟材质如何才能制作出和现实材料一样的质感，运动轨迹设计这个环节最重要的是角色运动，特别是四肢方面的运动。

在这一步中，最重要的就是要根据场景的设置来进行相应的画面的设计。在进行3D动画的时候，最大的难点就在于人物的动作路线和四肢的协调。

虽然动画片中经常会出现一些很有气势的画面，但一部好的动画片，最重要的还是人物的动作。就像一部电影，再漂亮的画面，再华丽的特效，也比不上演员的表演，如果表演不好，观众就会失去真实感，从而影响到观众。

三维动画片中的人物运动轨迹，就像电影和电视剧里的演员表演一样，有着无可取代的重要作用。人物的动作，一般都是由漫画家来完成的，但如果是一部需要很长时间才能完成的作品，光靠漫画家来完成，那就很难了。所以，在3D动画制作过程中，动作轨迹的设计是最为困难的一环。

项目设计制作

三维动画需要使用3D软件来建立模型，对角色和场景的设计都需要表现出一定的立体感。角色模型的设计，要注重动作的连贯性，以及与原画的契合度。造型师一般都是先建立一个大概的模型，然后才是详细的描述。

游戏模式应该是四个边，三个边所占的地位比较次要。在进行蒙皮处理时，模具的变形不可避免，模具的表面会产生不同程度的凸起，造成模具的不平滑。如果一个三角形的模型，在移动的时候，它的每一个部分都会有一些凸起，曲面的数量也会比较多，而且它的表面也会比较平滑。

至于模型的数量，并没有具体的规定，但考虑到手机上的存储空间有限，模型的数量还是要尽量减少的。

因为模型的数量超过了一千万，无法满足手游中的需求，所以，建模师们就会对模型进行裁剪，将那些比较少的模型放入更多的模型中，这样就能得到更少的模型。低端模式需要上色，贴图和渲染，然后才能加入运动。

模型运动会应该在关节部位设计超过3条的环线，比如眼周需要根据眼轮匝肌的形状来设计环型线，不然当眼睛出现特殊表情的时候，就会出现变形穿帮的情况。因此，在服装造型中，动作对服装造型所造成的影响必须加以考虑。

《一梦江湖》中，在表现女孩的姿态时，要正确处理好人体、骨骼和衣服之间的关系，以免在动作中出现衣角不合身、裂痕等问题。

为了让角色的行动顺利进行，需要将相应的骨架和人物模型进行绑定，这个绑定实际上就是皮肤制作。《一梦江湖》是根据玩家们的实际需求，用3DSMAX将玩家的骨架与游戏中的人物进行了绑定，然后再根据游戏中的人物设定，进行相应的人物建模。

然后，根据正视图与右侧视图，来调整模型与骨架的位置。接下来，我们需要在“参数”条中使用 Bipe来设计骨架模型，因为骨架的移动范围太大，会造成骨架的变形和撕裂，因此，我们需要根据骨架的各个部分的特点来设计骨架。

对于不易受力变形的部分，可以设计刚性骨架，对于易受力变形的部分，可以设计成可变形的部分，可以在一些关节处打开骨架的部分。在合理调整关节封套顶点权重后，逐渐调整权重，使模型关节可以合理变形，这时，蒙皮环节才算完成。

首先是场地标定。在拍摄场景的时候，并不能完全避免反射，所以会有一些反光。因此，首先应该在软件上做一些调整，把反射点的反射性遮盖掉，这样就可以把计算误差减到最小；然后，将所述标签点粘贴到所述标签点上，以保证所述标签点可以由至少3个相机识别。

最后，使用扫描面板和摄像机，逐一检查标记点的数量、覆盖率、质量。在扫场的时候，扫场杆要尽量缓慢的摇摆，并且与地面没有摩擦或碰撞，这样才能进行正式的拍摄。

其次是对系统进行标定。通常，只要使用两个标记就可以确定相邻标记，但是，在计算时，节点标记点很容易被遮挡。

因此，必须要用到高频摄像头。在此基础上，利用运动捕获软件，精确地计算出镜头的位置和角度，并构建出摄像机的三维坐标，从而更好地捕捉到运动。运动捕获现场一般分为两个区域，一个是真实的拍摄区域，另一个是电脑控制区域。

前者指的是动作捕捉演员的表演场地，在场地之外，会有一块特殊的电子屏幕，用来实时地展示模型和演员的动态。在观看屏幕的过程中，动作导演、设计者等人员可以展开讨论，也可以更加方便地对镜头进行记录。后者的作用是对运动数据进行记录，并在控制区域进行实时显示。

其次，就是刷新了。通过对比、校对镜头和真实场馆，再对标记点进行粘贴，就可以重新确定虚拟空间和真实场地的比例。

最后，将标志点贴到骨架上。莱卡的衣服，在关节、手腕等重要位置，都有相应的标记。不同部位的标记点也有相应的型号要求，脸部与手部捕捉主要应用的标记点为3 mm、4 mm，全身捕捉可应用的标记点尺寸为9 mm、12 mm。

有接触的表演动作主要应用的标记点尺寸为12 mm、20 mm，大的场地主要应用的标识点尺寸为25 mm、35 mm以及50 mm，在数据录入到系统中后，也随之创建成功。

使用通用型的骨骼模板来设计合成演员状态的骨骼，将采集到的数据信息输入到骨骼模板中，就可以将拍摄动作转换成骨骼运动。如果不对这些数据进行处理，就会导致一些零件的缺失。

像是《一梦江湖》中的“沧海一角”，拥有“斗牛墟”，可以让他的身形略微前倾，进行两次攻击。在这个时候，手部和脚部的骨石点极易出现抖动，甚至是丢失。如果骨石点没有被纠正，很容易导致角色模型有关节位移、肢体塌陷等问题，导致手指和武器进行连接时有穿模、脚趾抽搐等问题。

这主要是因为，在动捕拍摄的过程中，会产生大量的关键帧，而对于多余的关键帧，则需要人工进行扣除，才能对数据进行优化，最后也可呈现出动作的细节。

动捕拍摄的时候，运动的范围会遮蔽骨节点，而当数据输入到系统中时，骨节点就会消失，所以必须要通过时间线的调整，才能确定问题出在哪里，然后做出准确的修复。

修复完毕，因为难免会有反光，所以，输入的数据中，会有相应的噪声，这些噪声，都是要一一剔除的。在保证可以完全显示出动作后，应该对因运动而产生的骨点进行修正。然后，把 FBX文件和 Motion Builder放在一起，这样就可以让角色按照一定的规律移动了。

通过 Motion Builder对动画进行初步设计制作后，需要选取一两个场景尝试着渲染画面，以确定最终的动作效果与实际要求是否相符。

动画的绘制可以用“移动生成器”完成，也可以用“Maya”完成，然后再添加相应的声音、特效和光影。在确认了模型和动画的正确性后，他就可以制作相应的动画了，然后用Unity3D引擎进行绘制。

动作捕捉技术未来的发展前景

在国家对技术研发给予大力支持的大背景下，动作捕捉技术也得到了更好的发展，并在游戏设计市场得到了更多的应用，进一步缩短了和国外动捕技术的差距。

在《一梦江湖》中，动作捕捉技术被运用到了人物的情感和待机状态中。在游戏设计中，动作捕捉技术通常被用于打斗，而力量感是打斗中必不可少的一部分，仅仅依靠关键帧，是无法将动作美感体现出来的，而动捕可弥补关键帧的不足，从而更加准确地表现出动作内容。

近几年来，人们对于虚拟世界的创造有着很高的热情，将动作捕捉技术运用到 VR体验中，可以让体验者在虚拟世界中自由遨游，无论是手还是腿，都可以进行快速灵活的移动。

结语

总之，在未来的3D游戏动画制作中，我们需要进一步探索和引入更准确和更有效的动作采集硬件技术，以获取更真实的人物骨骼运动信息。

在此基础上，探讨基于运动捕获技术与C4D软件相结合的方法，实现人、非人等复杂运动场景的生成，从而确保运动的可识别性与精确性，提升运动的真实感与节奏感。