游戏互动的里程碑：动作捕捉的进化史

育碧今年在各大游戏展和自家的新游发布会上都出人意料地把《看门狗2》做了配角，反而把一款之前不怎么受人关注的游戏《极限巅峰(STEEP)》放在了主推的位置上，这款游戏也在近期要进行公测，不知道体验如何。主打极限运动的游戏，想必受众面就比较小，育碧这次究竟是要走情怀还是开辟新的蓝海还不得而知。

无论是情怀优先还是利益考量，游戏本身的品质总是人们关注的焦点。体现这样一款运动游戏品质的主要参数，毫无疑问就是它的仿真度。从物理模型到人物动作，一切在今天的计算机技术下都可以做得惟妙惟肖，动作捕捉技术在其中扮演着举足轻重的角色。可以说没有这个技术的成熟运用，从特效电影到3D游戏都不可能爬到今天的高度。但经历过DOS机时代、2D时代、简单3D模型时代的玩家都知道，动作捕捉走到现在这个样子，绝非易事。


转描

如果我们知道动画片的原理，就会理解，动画之所以能够在人们脑中留下动态的印象，是因为画片的切换速度快于人分辨的速度。人类的这种视觉进化上的残影缺陷反而让人类收获了一个庞大的文化世界：胶片电影、动画和视频游戏。但既然动画的原理是高速切换画片，每张画片之间的动作衔接就有可能因为画师描绘得不到位而让人感觉不自然。面对这个难题，2D时代的动画片在上世纪2，30年代有一次制作理念上的分裂，一派动画师认为动画片应该是一件艺术品，应出于画师自己的艺术创作，坚持用闭门造车的作画手段描绘人物；另一派画师则认为动画片应该在允许的范围内尽可能接近电影创作，动画人物应该以现实为模板。


《蒸汽船威利》是第一部米老鼠电影，但不是第一部动画片，在动画史上处于两种画派竞争的实验作品

道理谁说了都是对的，市场却是检验真理的唯一标准。在处理人物动态的战争中，坚持自己画的动画师大败亏输。毕竟动画片不是漫画，片中事物动感的描绘本来就是动画片呈现艺术性和故事性的主要手段，如果动作的连续性得不到观众肯定，这个动画片就可以被认为是失败的。今天很多日本动画工作室仍然坚持不用样板手绘，表面上看起来是一片匠心，其实也是由于绘画技术本身进步的原因。动画师可以根据电脑运算的辅助找到人物模型的运动规律，画出来的动画片也就不会显得干涩卡顿了。

而获得胜利的动画师则开创了动画制作的新篇章：转描。它也正是动作捕捉的鼻祖。

转描技术虽然兴起在上个世纪，被应用却是很早的事情了。我们都知道胶卷相机利用的是小孔成像原理，但是在感光材料发明之前，人们就已经在利用这个原理作画了。画家把自己关在一个小黑屋里，墙上挖个洞对着美景。只要太阳光还不错，小黑屋的内壁上就会呈现一幅倒影的景色，画家只要照着临摹一下就可以了。在15世纪的主流绘画界，这种方式显然被认为是作弊，但艺术大师布鲁内莱斯基倒是不以为忤照用不误。受到大师的启发，美国人马克思·弗莱舍(Max Fleischer)发明了近代意义上的转描机，简单来说就是把照片放大投影在玻璃上，画师照着样子画就行了。只要照片是连续的动作，画出来的样子也就是连贯的。


具有远见卓识的迪士尼先生就是第一个对此技术表示肯定的大动画商，1937年版白雪公主里，公主的动作就是根据一位女模特的连续照片描绘的。虽然现在看上去已经有点落伍，但那个动态在30年代的技术水平下已经可以叫做“活灵活现”了。

有意思的是，近年来这种相对落伍的技术又挖坟，重新回到了动画片制作当中。像动画片《恶之华》这样画风清奇的片子评价两极分化很严重。喜欢的观众认为它工作量巨大，说明了制作组的匠心独运；厌恶的观众则觉得看这种片子还不如看真人电影。我这里倒是想给一个比较公允的判断：转描即使在上个世纪也从来没有占据过一部动画片的全部制作流程，大多数时候只是作为描摹人物行为的辅助手段。现在所谓的这些转描动画都是为了打“用心”的噱头。但既然制作组一片苦心，观众也乐得买单，不喜者自行绕道就好了。


3D模型模拟

很多人不知道的是，3D动画的制作和2D动画的流程是不太一样的。最正宗的2D动画制作时每张画片其实相对都是独立的，只有快速变换时才能产生整体感和动感。而3D动画的制作是首先做出一个3D人物模型，输入一些位移参数以后让模型先动起来，然后再截图。每秒8帧，16帧，24帧都是有可能的。也就是说虽然这两者在观众眼中没有什么区别，都是画面切换的产物，对制作者来说却有不同的体验。同样是描绘一个人走路，2D动画的画师只要把人物投射在自己眼中的人侧影逐帧描绘下来就可以，而3D动画师要对人体结构、关节运动、肌肉收缩了如指掌，才能根据模型的动态截出动画。建模耗时良久、费心费力，具体有多苦你只需要找一个做音乐MMD的UP主问一下就知道了。

不过建模最大的问题还不在这里，不真实是一直困扰3D画师的一个老大难问题。3D绘画技术发展的早期，计算机运算能力有限，过于复杂的图形处理代价可能是把那张不太靠谱的集成显卡烧掉。动画师即使想用2D动画里已经成熟的转描技术也是无能为力，只能用一些看上去不太美妙的几何图形堆出一个人来。回过头来看看当年的《FIFA94》，你真的会感叹当年的游戏玩家乐在其中真也挺可悲的，这种3D模型可真是“叫花子的妈坐月子——要什么没什么”。


但就是在这样恶劣的技术条件下，玩家依然对大胆的游戏公司表达了理解和支持。敏锐的玩家都能意识到现，70年代最早出现的文字冒险游戏（比如《星际迷航》）、dos时代晚期的2D视频游戏（比如《坦克大战》、《打砖块》）都会逐渐让位给3D游戏。这个新领域需要的只是更好的运算技术，它的潜力远远还没有被开发出来。而摩尔定律“每十八个月芯片运算速度就会翻番”的铁口直断，给了人们这个信心。

新的动作捕捉时代正在信息变革的风暴下孕育着。


动作捕捉

现在你去任何一家大型特效电影制片厂或是视频游戏工作室，都能看见一片空空如也的场地。也许还能看到一个穿着紧身衣，身上密密麻麻挂着白点的人傻不啦叽地行走、打拳、念对白。读者可能对这个场景并不陌生，这就是现在风靡一时的动作捕捉技术。

动作捕捉技术(motion capture 简称mo-cap)是一系列技术的通称，从原理上分有机械式、声波式、电磁式、光学式好多种，没有一项具体的技术在这个领域具有超级霸主的地位，但目前看来惯性式被更多厂家所信任。其实对于大多数游戏厂家和电影片商来说，只要掏得起钱买最好的设备，哪家的效果都差不多。


随着动态捕捉的大范围应用，今后的特效电影就很难说是动画片还是人物出演了

最早的动作捕捉技术可不是为了游戏设计的，而是作为力学研究的辅助手段。对材料高速运动下的形变的研究需要大量位置数据，高速摄像机的缺乏促使研究人员把越来越多的位置感应器放在受试物体上。等位置传感器霸占了整个物体表面，其实动作捕捉也已经是很简单的事情了。不过以这项技术发端的上世纪70年代的计算机水平，能够模拟出一个圆柱体的运动和形变就不容易了。随后体育界意识到了这种技术对运动员训练的帮助，通过对运动员几个关键关节位置的追踪，就能够分析出运动员的姿势是否标准。你不要看人体结构精巧、看似复杂多变，其实起决定性因素的关节就那么几个。搞清楚了这些关节的相对位置，人的姿态也就出来了。


但是体育界毕竟缺乏把几个位点转化成动画的能力，动作捕捉技术于是向我们熟悉的影视制作方向继续渗透。80年代末，中国运动员靠不顾身体后果的闷头苦炼在赛场上争金夺银，发达国家的运动员则已经可以坐在屏幕前和教练探讨自己的技术细节了。在这种情况下中国健儿还是能屡屡战胜对手，实在是难能可贵。

特效影视制作和游戏从来是不分家的，两个行业的设计师经常互相串门。终于，有人把动作捕捉的概念带到了游戏圈。在这个领域最具有先锋意识的是当时在主机领域与任天堂、索尼三分天下的世嘉。它1994年推出的街机游戏《VR战士》就使用了动作捕捉模拟人物行动。这种新概念在当时粗糙的街机和家用机游戏市场不啻为一股清流，用逼真流畅的动作吓呆了一众玩家。隔年，南梦宫就也推出了《刀魂》，作为自家动作捕捉技术的先锋军，也取得了成功。



如今3D格斗中动作捕捉已成定式，现实中很难完成的一连串优美流畅的动作也能让玩家信手拈来

2009年的大片《阿凡达》算是把动作捕捉技术做到了当时技术的极致，也让“动态捕捉”这个名字为人所知。演员可以和动画人物实时互动，就像是一对镜中人。这大大拓宽了演员的戏路，让演员能在各种不存在的特效背景里施展自己的才华。这种实时捕捉最早是由《指环王：双塔奇兵》的电影版所应用，但当时还没有大规模使用特效，技术更多是作为演员的辅助工具。等到了今年上映的《魔兽》大电影，演员倒反而成为了特效的陪衬。电影细节披露之前我还在纳闷，化妆组要怎么把吴彦祖化装成古尔丹？后来才知道，原来演员已经完全不用出现在台前，只要为动画人物配上动作和台词就可以了。也难怪这一部电影的拍摄不过用了4个月，后期特效却绵延了一年半。作为旁观者，我们很难判断这对演员的职业生涯是好事还是坏事。也许和所有技术一样，动作捕捉意味着挑战也意味着新的机遇吧。


作为玩家，我们也许还是更关心动作捕捉技术什么时候能飞入寻常百姓家，让我们和游戏人物的互动变得更加紧密。现在大多数复杂游戏还是以键鼠和手柄为主，Wii的感应棒只能适应一些偏休闲的体感游戏使用。而且狭义来说Wii不算是真正的动作捕捉技术，微软的Kinect倒是有了动作捕捉的样子。但是由于现阶段的声波、光学这些不需要借助穿戴设备的感应装置技术还不到家，用起来总是让人感觉怪怪的。以至于很多人干脆把Kinect当成了游戏机的一个高配摄像机，不知道微软开发者是不是觉得哭笑不得。以我个人的观点来看，家用机的去手柄化是一个必然趋势，原因很简单：游戏产业是一个得女性者得天下的行业，谁能摆脱沉重的操作让女生也乐在其中，就平白多了一倍的用户。更何况伴随着VR的发展，以后总不见得让人戴着沉浸式的设备，手里还要提着手柄吧？

当然在可见的未来，键鼠和手柄仍然不会全然退出历史舞台，只是深爱它们的老玩家们，要做好动作捕捉也登堂入室的心理准备了。


一个矛盾是，VR成人游戏有没有外设装备都让人觉得不舒服

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via：爱玩网