【瑞立视】《阿凡达2》热映背后：全身动作捕捉技术如何赋予“动捕演员”灵魂？

　　随着影片《阿凡达2》在各大院线的热映，电影市场也开始热闹起来。由詹姆斯·卡梅隆导演的电影《阿凡达》全程运用动作捕捉技术完成，突破了动作捕捉和实景表演之间的界限，为观众营造出了超震撼的视觉奇观，具有里程碑式的意义。

　　《阿凡达》中的角色表情生动自然，肢体动作流畅，无限趋近于真人的背后，运用了哪些动捕技术呢?1:1还原全身运动数据捕捉的难点又是什么?今天小编就来带大家揭晓答案!

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　　《阿凡达》背后的光学动捕技术

　　在以电影《阿凡达》为代表的影视作品融合了三维建模、动作捕捉等计算机三维动画技术热映以后，以动作捕捉技术为核心，演员实时驱动三维虚拟角色进行动作，记录生成动画的角色动画制作方式变得流行。

　　光学动作捕捉技术作为主流的动作捕捉技术之一，它通过利用分布在捕捉范围的红外线摄像机发出的红外线照射在演员身上所贴的反光球上并反射回来，捕捉反射光来定位移量，然后把空间轨迹赋予动画模型，使模型具有真人的动作效果。

　　采用光学动捕的方式可以扩大表演者活动范围，演员身上不用布线、装电池，使用方便，不影响动捕演员演技的发挥，而且采样效率较高，精确度极高。除了影视制作，在数字人虚拟直播、动画制作、城市虚拟规划、工业产品展示等领域均有较大市场。

　　面部捕捉

　　由于主动式LED体积较大，无法用于面部捕捉，而且标记点数量多了之后，容易相互干扰。因此，在面部捕捉方面，《阿凡达》使用了头戴式表情捕捉系统(被动式LED反射系统)，在演员脸上画上标记点，然后用高清摄像头录制下来，保证了动作捕捉与表情捕捉同时进行。

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　　影响还原全身动捕数据的因素

　　高度还原动捕动作绝非易事，想要像电影《阿凡达》一样达到最理想的捕捉效果，高度还原动捕演员的全身动作数据，需要特别注意以下三点：

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　　动捕演员与三维资产的匹配

　　动捕演员与三维资产的匹配程度，直接影响到后期动捕演员的动捕数据与三维资产绑定合成的效果。尤其是在有互动的类型表演中，演员与三维资产的身体越贴合效果越好。

上图：模仿动物需要给演员安装辅助类器械

　　在整个作品制作过程中，我们要特别注意几点：缩小动捕演员和三维资产之间的高度差异，尽量选择身高一致的动捕演员，以避免视野位置不一致;让两者之间的四肢长度趋近相同，以避免交互无法贴合;保持身材比例，腰的位置(重心)等关键部位的一致性，以避免出现空间位置偏差。

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　　重定向匹配

　　重定向，又称为“动作重定向( Animation Retargeting )”是将动捕演员捕捉的动捕数据与三维资产绑定合成的过程。简单来说，就是一种将动画数据从一个骨架拷贝到另外一个骨架的过程。这个过程可以通过Maya、motionbuilder等软件快速的将动捕演员重定向给到三维资产上。

真人无法模仿的超现实肢体形态

　　如果动捕演员与三维资产不够匹配，同样也会影响着重定向的结果。在这种情况下，建议大家采取“末端匹配”或“重定向取舍”这两种方式来解决这个问题。其中的“重定向取舍”是指借助辅助道具消除体积差异和借助重定向算法，尽量减少对数据的损失。

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　　高精度的空间定位与骨骼计算匹配

　　空间位置包括了标记物的空间位置和动捕表演者的空间位置，真人在三维世界中的位置与道具在三维空间中的位置，匹配度越高越能够节省后期去对位和匹配三维世界所需要的时间成本和费用成本。

RTS光学动捕相机+跟踪定位软件Tracker+捕捉全身主要骨骼精准动作软件Rovonga

　　采用瑞立视自主研发的RTS系列红外光学动作捕捉相机，定位精度可达到亚毫米级，毫秒级、低延时运动识别追踪，再配合专用定位跟踪软件RTSTracker和捕捉全身主要骨骼精准动作软件RTS Rovonga，最终实现高精度的空间定位与骨骼计算匹配。

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　　瑞立视全身动捕系统

瑞立视全身动作捕捉系统集合红外光学动作捕捉+面部表情捕捉+手指捕捉的功能，为客户提供包括三维角色动作采集功能，产品主要应用于影视动画、游戏开发、数字媒体广告、虚拟演播、教育等领域。

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　　光学动作捕捉系统

　　在特定的空旷场地内搭建一个场地，四周的捕捉摄相机会对目标物进行跟踪和定位，通过工作站的运行Tracker计算软件，对标记物识别出其3D空间内的绝对位置，并且把位置解算成运动轨迹并赋予3D角色骨骼上，实时驱使3D模型等虚拟角色随着动捕演员做出1:1的动作。

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　　身体姿态捕捉系统软件

　　RTS Tracker是一款目标跟踪软件，具有人性化的操作界面及强大的数据处理能力。通过识别绑定在运动物体不同部位的光学标记点结构，解算出每个目标物在空间内的位置朝向，进而确定出目标物在空间内的运动轨迹并实时同步导入至3D软件或VR实时引擎。

　　RTS Rovonga是一款由瑞立视自主研发的捕捉全身主要骨骼精准动作的软件，在被捕捉者全身的关键位置粘贴被动式标记点，能实现高精度、数据干净、丢失率低的多人全身运动数据捕捉，主要用于影视级别的高流畅性动画制作行业、科研、人体分析、体育运动等行业，动捕数据可无缝对接到Maya，3DMax，MotionBuilder软件。

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　　面部捕捉系统

　　RTS-Facial是瑞立视针对虚拟演播、虚拟偶像、动画剧集和游戏开发行业推出的一款无点式面部表情捕捉系统。可实时扫描和捕获演员的面部运动，通过分析不同的动态，实时驱动引擎中的三维角色。

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　　瑞立视案例（部分）

　　华为mate30 5G版广告采用瑞立视光学全身动捕系统进行广告采集录制，凭借亚毫秒级捕捉精度，高帧率骨骼数据实时同步记录，精准记录演员在快速武术过程中的每一个细节，实现画面“超流畅、零延迟”，将华为5G的特性表现的淋漓尽致。

　　和平精英的数字人IP吉利姐在联合国妇女署的线上演讲，依托于瑞立视全身动作捕捉系统的“红外光学动作捕捉+面部表情捕捉+手指捕捉”三大功能，从整体到局部，为数字人IP提供强劲的生命系统一站式解决方案。

　　瑞立视魔方MR虚拟拍摄与全身动捕系统联动，可以实现真人与虚拟偶像同频录制，使得红魔姬和主持人在直播中直接同框演绎，双方与直播场景完美融合，带给观众极富科技感的体验。

　　接下来，瑞立视将持续夯实动作捕捉、智能感知交互、沉浸式XR数字孪生等先进技术，深耕B端市场，建立覆盖从研发、制造、行业解决方案到交付、服务的全链路数智化服务能力。