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，尤其是一些非現實題材的科幻類影片。這些虛構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雜，工作量大，而且還是一個技術活。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。其實質是測量和記錄人或物在空間運動的軌跡，被廣泛應用于軍事、體育、娛樂、醫(yī)療、電腦視覺以及機器人技術等諸多領域。目前看來，動作捕捉主要有兩類方式，一是光學攝像式動作捕捉；另一類是慣性導航式動作捕捉。

光學動作捕捉是通過跟蹤目標對象上標記點或特征區(qū)的位置，然后將信息整合、處理后得到模擬的軌跡運動數據。在拍攝過程中，參與的演員會要求穿上單色的衣服，并且在衣服對應人體運動的關鍵部位(關節(jié)、肘、腕)處貼上了特制的標示或發(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示，從而計算每一瞬間的空間位置，得到運動軌跡。

慣性導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，但衣服上對應人體關鍵位置處的“marker”不再是標示或發(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，同步采集測量數據。數據經過專門的生物力學仿真軟件處理后，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式動作捕捉。慣性導航式動作捕捉的出現，主要是得益于上個世紀90年代MEMS技術的發(fā)展。最初該技術只用在手機、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)各類新應用，作為慣性測量中最受歡迎的加速傳感器的需求也大增。