第一章 三維動畫制作概述 主講人：李文杰 阿凡達 Avatar (化身 ) 1.1三維動畫技術概述 阿凡達（ Avatar）是一部科幻電影，由著名導演詹姆斯 卡梅隆 執(zhí)導，二十世紀?？怂钩銎贰Ｔ撚捌A算超過 5億美元，成為電影史 上預算最高的電影。全球第一部票房突破 19億并一路到達 24億美元的影片 傳統(tǒng)動畫制作方法：制作一秒鐘的動畫需要繪制 24張圖畫，一分鐘需要 1440張圖畫，一部一個小時左右的動畫片需要 126400張畫面，如果一個人繪制需要 6320天，大概需要20年的時間，工作量巨大。 用于動畫制作的 Motion capture（運動捕捉）技術可以追溯到 20世紀 70年代，迪斯尼公司曾試圖通過捕捉演員的動作以改進動畫制作效果。 1.1 高清電影制作流程 下圖為我校亞瑟動畫工作室的運動捕捉現(xiàn)場 1.2 常見的運動捕捉方式 一、機械式運動捕捉 機械式運動捕捉的一種應用形式是將欲捕捉的運動物體與機械結構相連，物體運動帶動機械裝置，從而被傳感器實時記錄下來。 這種方法的優(yōu)點是成本低，精度較高，可以做到實時測量，還可容許多個角色同時表演。但其缺點也非常明顯，主要是使用起來非常不方便，機械結構對表演者的動作阻礙和限制很大。且較難用于連續(xù)動作的實時捕捉，需要操作者不斷根據(jù)劇情要求調整設備的姿勢，主要用于靜態(tài)造型捕捉和關鍵幀的確定。 二、聲學式運動捕捉 常用的聲學式運動捕捉裝置由發(fā)送器、接收器和處理單元組成。發(fā)送器是一個固定的超聲波發(fā)生器，接收器一般由呈三角形排列的三個超聲探頭組成。通過測量聲波從發(fā)送器到接收器的時間或者相位差，系統(tǒng)可以計算并確定接收器的位置和方向。 Logitech、 SAC等公司都生產(chǎn)超聲波運動捕捉設備。 這類裝置成本較低，但對運動的捕捉有較大延遲和滯后，實時性較差，精度一般不很高，聲源和接收器間不能有大的遮擋物體，受噪聲和多次反射等干擾較大。由于空氣中聲波的速度與氣壓、濕度、溫度有關，所以還必須在算法中做出相應的補償。 三、光學式運動捕捉 光學式運動捕捉通過對目標上特定光點的監(jiān)視和跟蹤來完成運動捕捉的任務。目前常見的光學式運動捕捉大多基于計算機視覺原理。從理論上說，對于空間中的一個點，只要它能同時為兩部相機所見，則根據(jù)同一時刻兩部相機所拍攝的圖像和相機參數(shù)，可以確定這一時刻該點在空間中的位置。當相機以足夠高的速率連續(xù)拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡。 典型的光學式運動捕捉系統(tǒng)通常使用 6 8個相機環(huán)繞表演場地排列，這些相機的視野重疊區(qū)域就是表演者的動作范圍。為了便于處理，通常要求表演者穿上單色的服裝，在身體的關鍵部位，如關節(jié)、髖部、肘、腕等位置貼上一些特制的標志或發(fā)光點，稱為 “ Marker”，視覺系統(tǒng)將識別和處理這些標志。 下圖為我校亞瑟動畫工作室的光學式運動捕捉現(xiàn)場。 如果在表演者的臉部表情關鍵點貼上 Marker，則可以實現(xiàn)表情捕捉 阿凡達 主角表情捕捉 1.3 運動捕捉空間 捕捉角色面部表情的動畫 特技吊掛系統(tǒng) 進行空間校準 分別對每個鏡頭的拍攝角度、焦距、光圈進行調整，如圖 1.4 運動捕捉過程 在捕捉之前要首先確定捕捉點分