摘要：发展于二维动画基础上的三维动画，因其更加立体、自然且具有强大的空间感而逐渐被人们所接受。三维动画在不断发展中，先后出现了众多优秀的三维动画作品及相关先进技术，三维动画运动捕捉技术便是其中一种。在这一背景下，本文将从阐明三维运动捕捉技术原理入手，着重围绕三维动画运动捕捉技术的实际应用及未来发展进行简要分析研究。
关键词：三维动画 运动捕捉技术 实际应用 未来发展
中图分类号：J218.7 文献标识码：A 文章编号：1008-3359（2019）15-0161-02
近些年我国三维动画教学事业的蓬勃发展，也使得人们对三维动画及运动捕捉技术的理解与认知更加深刻。通过探究三维动画运动捕捉技术的实际应用，对该项技术的未来发展前景进行展望，不仅可以有效帮助学生深化三维动画与三维度动画运动捕捉技术的学习，同时对于推动三维动画教学事业以及三维动画运动捕捉技术的长效发展也具有积极作用。
一、三维动画运动捕捉技术的实际应用
（一）应用在影视剧中
目前三维动画运动捕捉技术已经被广泛运用在影视剧视作中，并且取得了一定的应用成效。例如在电影《金刚》当中，演员身穿装有跟踪器的特殊服装，并在其面部贴有若干识别点，跟踪器将对表演者的所有运动信息进行实时捕捉与记录，最后通过将捕捉得到的各项运动信息转换成“金刚”这一虚拟角色可读取的运动数据，此时动画师便可以根据实际剧情需要对“金刚”这一虚拟角色的运动进行有效驱动。在运动捕捉技术的运用下，表演者的各种肢体动作、表情变化等均将被快速、精准捕捉。而眼下还出现了一种全新的运动捕捉系统即OpenStage，在无需佩戴任何标记点的基础上便可以有效完成运动捕捉，实现了运动捕捉技术的一大创新。相比于以往手工逐帧动画制作，在三维动画运动捕捉技术的运用下，动画制作速度更快，同时工作人员只需为指定虚拟角色模型设定相应捕捉数据，并结合实际需要对其进行微调便可以有效完成三维动画制作。受此影响，影视剧拍摄制作可以彻底摆脱摄影棚的限制，并且在该技术的运用下可以使得作品更加生动立体、活灵活现，对于降低制作成本也具有积极效用。
（二）应用于三维动画
三维动画眼下也是运动捕捉技术的一大重要应用领域。以制作虚拟火灾消防员的三维动画为例，在实际制作过程中，动画师通常可以直接利用3dsMAX等专业软件制作所需三维消防员模型，随后其可以利用Character Studio当中的Physique为消防员添加与之相适宜的骨骼，考虑到骨骼和消防员人物模型相互独立，因此在利用Physique将二者相互联系的过程中，需要动画师结合实际情况对骨骼进行移动或缩放调整，确保骨骼与人物模型完成相适应。此时动画师可以通过直接运用3dsMAX软件中自带的修改器进行展UV，目的在于将平面贴图指定到子对象选择，同时根据实际三维动画制作需要灵活编辑所选择的UVW坐标。只有在有效运用UV处理技术下，才能够使得最终贴图可以充分展现出其应有效果[2]。在完展UV环节后，工作人员需要将其存储成图片格式，并利用Photoshop专业制图软件，根据消防战斗服绘制相应贴图，随后对其物件纹理进行制作，便可以最终完成消防人员的贴图。
（三）应用于动画教学
1.应用于动画运动规律教学
三维动画运动捕捉技术运用在动画教学当中，对于提高教学成效也发挥了重要作用。例如在开展动画运动规律的教学当中，为了能够有效帮助学生全面把握三维动画中的各种运动规律，使其在日后创作三维动画时可以灵活运用具体运动规律，在教学过程中教师可以适时引入三维度动画运动捕捉技术。如在讲解人物行走规律的过程中，教师可以通过运用三维动画动作捕捉技术对学生真实的行走数据进行动态捕捉，随后依照学生实际兴趣爱好、学习需要等为其赋予相应的虚拟角色模型，并向其给定捕捉得到的学生行走数据，利用计算机复制分解动作便可以向学生逐帧清晰展示各种的工作，进而在将教学内容与学生实际进行有机结合，有效激发学生学习兴趣之余，也可以帮助学生深化对人物行走规律的理解和运用，有助于提高学生整体学习成效。
2.运用与游戏动画课程教学
现阶段在游戏动画课程教学中，三维动画运动捕捉技术也已经得到了较为广泛的使用。由于游戏动作本身由各种小片段动作组合而成，相比于影视剧制作中要求每一个片段动作必须具有流畅性和连贯性，在游戏动作中强调每一个片段动作必须具有高精准性。一般情况下，可将游戏动作细分成跑步与行走动作、攻击与死亡动作等，因此教师在实际开展游戏动画课程教学时，通过深入贯彻落实以学生为中心的教学理念，在主动了解学生具体学习需求等基础上，将学生分成若干学习小组，要求学生以小组为单位对游戏动作尺度进行讨论分析，并鼓励学生通过亲自对游戏动作进行模仿，尝试运用动作捕捉技术对产生的各种运动数据进行采集。此后教师可以引导各小组相互比较其捕捉的动作，对动作的精准性进行判断，由此在有效提高学生课堂参与积极性的同时，也可以使其得以学会灵活使用三维动画运动捕捉技术判断游戏动作尺度。
二、三维动画运动捕捉技术的未来发展
（一）与其他技术相互整合
本文认为，未来三维动画运动捕捉技术将与其他相关技术进行优化整合，用以不断提高动画捕捉的真实性与精准性，并增加捕捉的灵活性。例如眼下三维动画运动捕捉技术正在积极与关键帧技术进行整合运用，先通过利用动态捕捉技术对光学标记点运动轨迹、具体动作等进行准确捕捉，此时捕捉得到的数据将会直接利用MotionBuilder向Characters进行传递，从而自动生成动画并进行保存，最后直接向既定的虚拟角色传递已经匹配完毕的数据，在MotionBuilder当中完成关键帧层的构建，便可以灵活对虚拟角色动作进行相应调整，由此获得更为理想的动画捕捉效果。值得注意的是，在整合运用三维动画运动捕捉技术与关键帧技术时，数据标记点应始终呈初始姿态，便于动画制作人员在MotionBuilder中进行映射，在Character Controls中编辑与控制Actor[3]。在将角色与光学数据点之间建立起关联性的过程中，需要确保导航面板中的数据点同场景角色位置完全匹配，并对所创建的角色进行准确标记，此后通过点击激活键便可以对角色进行自由驱动。在修改自定义的虚拟角色动作时，通过在建立的调整层上进行无损动作修改，即将关键帧层加入到动画捕捉数据中，根据具体要求对动作幅度与时间等进行相应调整，能够有效增强动作幅度，令动作更为夸张有力。
（二）不断突破其技术瓶颈
三维动画运动捕捉技术也还存在一定不足，例如目前在使用光学系统进行运动捕捉时，其价格成本较高，需要准确捕捉表演者身上的特殊光点。在后期根据实际需要对捕捉的动作数据进行调整与修改时，工作量往往相对较大。鉴于当前光学运动捕捉自身所存在局限性，因此有研究人员正在逐步尝试跳脱光学运动捕捉的思维，从原本对光点进行直接捕捉的方式转变为利用视频处理的方式，对表演者实际运动轨迹进行准确识别，以此有效降低运动捕捉的操作难度及其捕捉成本，极大减少后期运动数据修改调整的工作量。
（三）应用范围领域更广阔
随着三维动画运动捕捉技术的持续发展，未来除了在现有的三维动画制作、影视剧制作以及三维动画教学中可以应用三维动画运动捕捉技术外，其应用范围与应用领域也将变得更加广阔。例如我国在独立制作的大型3D动画《画江湖之不良人》《秦时明月》等以及在《英雄联盟》《魔兽世界》等大型网游中，通过利用三维动画运动捕捉技术完成其中特殊场景和动画制作之外，在军事、医学以及教育等领域中同样可以灵活运用三维动画运动捕捉技术。例如在医学领域中，对于疑难、复杂的手术案例，通过对主刀医师的操作动作进行动态捕捉与准确记录，不仅可以有效帮助医师随时掌握手术进程与手术情况，同时由此制作的三维医学动画视频也可以为其他医学人员的科学研究提供重要参考。由此可见，在未来将三维动画运动捕捉技术灵活运用到各领域中，可以更好地造福人类。
三、结语
综上所述，三维动画运动捕捉技术可以快速、精准地完成物体动作捕捉，将其运用在三维动画制作、影视制作以及三维动画教学中均可以获得良好的应用效果。但由于其自身也存在一定的技术局限，因此未来三维动画运动捕捉技术还将积极与其他相关优势技术进行优化整合，通过利用技术互补的方式不断突破三维动画运动捕捉技术的技术瓶颈，使得其应用范围和应用领域得以进一步拓广，真正实现三维动画運动捕捉技术的可持续发展。
参考文献：
[1]苏宸，孟香旭.表演运动捕捉技术在影视表演动画中的应用[J].南方农机，2019，（04）：181.
[2]巢晟盛.基于三维运动捕捉数据关键帧的动画合成研究[D].镇江：江苏大学，2017年.
