Оптическая технология захвата движений, быстро развивающаяся передовая технология последних лет, нашла широкое применение в производстве популярных голливудских научно-фантастических блокбастеров, известных широкой публике, таких как "Кинг Конг", "Властелин колец", "Мстители", "Титаник", "Аватар" и другие. Актеры захвата движений выполняют серию актов без реквизита на фоне зеленого экрана, и их движения записываются для создания потрясающих визуальных эффектов.

Следующее будет разделено на три раздела: преимущества захвата движений в производстве спецэффектов для кино и анимации, процесс производства спецэффектов с использованием захвата движений и практические примеры применения. Каждый раздел предоставит подробное введение в применение оптического захвата движений в кино и при создании спецэффектов.

1 Преимущества систем захвата движений

1.1 Высокая эффективность

В традиционном кинематографе и визуальных эффектах создание виртуальных персонажей и сцен включало поэлементное ручное ключевое кадрирование специалистами по спецэффектам. Для фильма длительностью 200 минут этот метод потребовал бы работы пятнадцати аниматоров в течение трех месяцев. В 1914 году появилась технология ротоскопирования, которая заключалась в проецировании снятых живых действий на стекло и последующем обводке артистами фигур людей на бумаге от кадра к кадру. Впоследствии технология захвата движений постепенно развивалась. С помощью передового программного и аппаратного обеспечения, записанные живые выступления могли быть непосредственно синхронизированы с виртуальными персонажами в компьютере, значительно сокращая цикл производства спецэффектов до одной десятой или даже меньше от первоначального времени.

1. Высокое качество готовых фильмов

Человеческое движение является внешним проявлением скоординированных движений мышц и суставов по всему телу. Некоторые тонкие изменения движений трудно воспроизвести с помощью ручной анимации ключевых кадров. Однако технология захвата движения позволяет достичь высокоточного представления реальных человеческих действий. Кроме того, движения виртуального персонажа могут быть реализованы с использованием более специализированных каскадёров для выражения различных действий одной и той же виртуальной роли, что усиливает изображение движений виртуальных персонажей. Это также расширяет возможности демонстрации взаимодействий между людьми и объектами в виртуальных сценах. С помощью технологии захвата движения можно достичь более реалистичного антропоморфного изображения деревьев и мелких животных. Сочетание исполнения актёра с передовой технологией захвата движения позволяет воспроизвести все аспекты природы.

С развитием технологии захвата движений профессиональные актёры, такие как Энди Серкис, известный своей ролью Голлума в "Властелине колец", основали в Голливуде специализированную школу актёрского мастерства по захвату движений, которая насчитывает от пяти до шести сотен человек.

1.3 Переиспользуемые данные движений

При повторных исполнениях одной и той же сцены будут наблюдаться тонкие различия в каждом действии актёра. Записывая данные захвата движения актёра в одной сцене, можно воспроизвести его исполнение в различных настройках захвата движения через воспроизведение данных. Простые действия, такие как ходьба и бег, также могут быть извлечены и применены в нескольких сценах.

2 Использование технологии захвата движения в процессе производства анимационных фильмов

2.1 Построение сцен и риггинг персонажей

Установка оптической системы захвата движений на месте сначала требует размещения оптических камер на месте съёмки для обеспечения достаточного количества камер, расположенных вокруг пространства, и регулировки углов камер для обеспечения покрытия их поля зрения зоной захвата движений. Затем следует калибровка места с использованием программного обеспечения для захвата движений для создания пространственной системы координат.

Затем маркеры размещаются на поверхностях актёров и реквизита, создаётся набор маркеров и привязывается к программной модели. Во время этого процесса актёры должны выполнить серию сборов данных захвата движений. Маркеры используются для привязки к человеческому скелету, что позволяет импортировать скелетные данные в стороннее программное обеспечение, такое как Unity, Unreal, MotionBuilder, Maya и т.д. Эта интеграция сочетает виртуальных персонажей с реальными движениями актёров, позволяя анимировать и управлять виртуальными персонажами на основе реальных человеческих движений.

2.2 Захват данных движений актёра

Когда актеры системы захвата движения выступают в реальной сцене, они обычно носят плотный черный костюм с белыми шариками, расположенными в ключевых точках на их теле. Эти шарики, известные как маркеры, покрыты отражающим материалом, который может зеркально отражать свет, направленный на них. Оптические камеры захвата движения, размещенные вокруг зоны, испускают инфракрасный свет, и когда инфракрасный свет, отраженный от маркеров, принимается по крайней мере двумя камерами, эти маркеры локализуются. Это позволяет захватывать данные движения в программном обеспечении.

2.3 Постобработка данных

Основные задачи включают очистку данных и их корректировку для устранения проблем, возникших во время сбора данных о движениях, таких как закрытие точек маркеров, приводящее к ошибкам в данных или их потере, а также проблемы с проникновением при некоторых движениях. Эти проблемы требуют корректировки на основе программного обеспечения, вручную связывая различные данные движений для устранения движений с проникновением.

3NOKOV метрики захвата движений используются в реальных кейсах производства кино и анимации.

3.1 Ханчжоу Тинхао Электроникс и Анимация, производство спецэффектов захвата движения с использованием зеленого экрана.

3.2 Гуанчжоуский спортивный университет, создание анимационных инструкций по футболу.