元宇宙是虛擬人的元宇宙，也是自然人的元宇宙。對(duì)于現(xiàn)實(shí)中每一個(gè)人來(lái)說(shuō)，如何進(jìn)入虛擬空間，一身“虛擬人動(dòng)捕設(shè)備”成為打開(kāi)元宇宙的鑰匙。

據(jù)了解，在短視頻平臺(tái)上，許安一、平頭哥、愛(ài)夏等越來(lái)越多的虛擬人IP脫穎而出，不僅收獲了龐大的粉絲，還在短時(shí)間內(nèi)獲得了不菲的商業(yè)回報(bào)。但目前，從虛擬人的制作、渲染到驅(qū)動(dòng)、運(yùn)營(yíng)的全鏈條來(lái)看，即便普通人擁有潛力和挖掘空間，進(jìn)入的門(mén)檻依然較高，如果缺乏專業(yè)指導(dǎo)的話，更容易走彎路。

不過(guò)隨著動(dòng)捕設(shè)備的“平民化”，普通用戶打造虛擬人的門(mén)檻也有所降低。

簡(jiǎn)述動(dòng)捕技術(shù)原理與方式

現(xiàn)代動(dòng)作捕捉（簡(jiǎn)稱“動(dòng)捕”）是一種虛擬制作技術(shù)，它可以記錄下真實(shí)世界的動(dòng)作并進(jìn)行重新定向，以操控虛擬角色或?qū)ο蟆?/p>

“現(xiàn)代動(dòng)作捕捉”方式跟傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)中的轉(zhuǎn)描有些相似，在轉(zhuǎn)描技術(shù)中，真人表演者的動(dòng)作被拍攝下來(lái)，然后用手繪動(dòng)畫(huà)描出，由此便讓動(dòng)畫(huà)人物做出相同的動(dòng)作。《白雪公主和七個(gè)小矮人》以及《灰姑娘》等經(jīng)典迪士尼動(dòng)畫(huà)電影都大量運(yùn)用了這一技術(shù)。

動(dòng)捕在世紀(jì)之交開(kāi)始進(jìn)入現(xiàn)代電影制作領(lǐng)域，它可以將全數(shù)字化的主要角色轉(zhuǎn)化為動(dòng)畫(huà)，用例包括《星球大戰(zhàn)前傳1：幽靈的威脅》中的加加·賓克斯、《指環(huán)王》三部曲中的咕嚕、《極地特快》中的所有角色，以及《阿凡達(dá)》中的納美人。

隨著技術(shù)的精進(jìn)，這一體系開(kāi)始廣泛應(yīng)用于電影、電視劇和電子游戲當(dāng)中，近些年更是為 YouTube、TikTok、Twitch等平臺(tái)的創(chuàng)作者提供了機(jī)會(huì)，幫助他們完成包含前沿、超現(xiàn)實(shí)主義虛擬角色的內(nèi)容創(chuàng)作。

有許許多多的方式可以令現(xiàn)實(shí)動(dòng)作數(shù)字化，其中最廣為人知的兩項(xiàng)技術(shù)就是光學(xué)捕捉和帶慣性傳感器的動(dòng)捕服裝。

光學(xué)動(dòng)捕依靠一整套精密而復(fù)雜的光學(xué)攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)原理，由多個(gè)高速攝像機(jī)從不同角度對(duì)目標(biāo)特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，完成全身動(dòng)作數(shù)據(jù)的捕捉和收集，以便給角色模型提供構(gòu)建參數(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)效果。一般來(lái)說(shuō)，采用的攝像機(jī)越多，動(dòng)捕的效果越好。

絕大多數(shù)美國(guó)大片都采用了光學(xué)動(dòng)捕，尤其在《戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器》、《狙擊精英》、《古墓麗影》這種需要重點(diǎn)描繪主角肢體動(dòng)作的作品中，光學(xué)動(dòng)捕起到了至關(guān)重要的作用。不過(guò)，光學(xué)動(dòng)捕由于需要搭建專業(yè)的動(dòng)捕棚以及許多專業(yè)級(jí)的攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得其成本動(dòng)輒高達(dá)百萬(wàn)元以上，成為向消費(fèi)市場(chǎng)普及的一大障礙。

慣性動(dòng)捕則是通過(guò)傳感器來(lái)捕捉動(dòng)作。一般將加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)等慣性傳感器設(shè)備安裝在目標(biāo)的全身各處，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理后建成三維模型。雖然慣性動(dòng)捕后于光學(xué)動(dòng)捕出現(xiàn)，但其成本更低廉、操作更便捷，開(kāi)始應(yīng)用在動(dòng)畫(huà)制作、步態(tài)分析、生物力學(xué)、人機(jī)工程、虛擬主播等領(lǐng)域。

從2000年開(kāi)始，動(dòng)捕技術(shù)在電影中的應(yīng)用進(jìn)入井噴式發(fā)展期。2001年，《指環(huán)王》中癡迷魔戒的咕嚕一角就是動(dòng)捕技術(shù)創(chuàng)造的經(jīng)典。2004年上映的動(dòng)畫(huà)電影《極地特快》完全使用動(dòng)作捕捉制作，首次實(shí)現(xiàn)了身體動(dòng)作和面部表情同時(shí)捕捉的目標(biāo)。2009年，《阿凡達(dá)》的成功將動(dòng)捕浪潮推向高點(diǎn)，該片憑借將3D虛擬攝影與動(dòng)作捕捉技術(shù)結(jié)合，再利用CG特效，幾乎完全在棚內(nèi)創(chuàng)造出了潘朵拉星球上的一切，成為影史上的里程碑。

動(dòng)捕技術(shù)不僅給影視行業(yè)帶來(lái)了飽含科技感的呈現(xiàn)形式，也在游戲、體育、教育等行業(yè)有諸多妙用。近些隨著3A游戲逐漸增多，對(duì)應(yīng)的次世代美術(shù)制作工藝也在進(jìn)化，動(dòng)捕已經(jīng)成為了必不可少的技術(shù)，比如在游戲《絕地求生》中，利用動(dòng)捕技術(shù)后，游戲中的虛擬形象高度逼真，行走、奔跑和射擊動(dòng)作與真人無(wú)異。在體育訓(xùn)練中，訓(xùn)練師可以通過(guò)動(dòng)捕設(shè)備捕捉運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作，并加以分析，進(jìn)而更高效、直觀地指導(dǎo)和糾正運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作施放。

元宇宙浪潮來(lái)襲后，動(dòng)捕的應(yīng)用場(chǎng)景又進(jìn)一步拓寬。近年來(lái)，大量的虛擬主播、虛擬偶像、虛擬客服在直播電商、娛樂(lè)節(jié)目、服務(wù)平臺(tái)中應(yīng)用，想要讓這些虛擬人“活得即時(shí)”，動(dòng)捕技術(shù)就成了一種解決方案，使用場(chǎng)景需求的增加直接推動(dòng)著動(dòng)捕技術(shù)和設(shè)備加速進(jìn)化。

動(dòng)捕設(shè)備走向“平民化”

經(jīng)過(guò)20多年的高速發(fā)展，無(wú)論是光學(xué)動(dòng)捕還是慣性動(dòng)捕，都在朝著采集更精確、成本更低廉、使用更便捷的方向發(fā)展。技術(shù)的不斷演變恰趕上元宇宙潮流，動(dòng)捕不再只是好萊塢電影、3A游戲制作商們的“專利”，隨著設(shè)備越來(lái)越“平民化”，普通人也可以輕易地創(chuàng)建虛擬分身，并進(jìn)行衍生創(chuàng)作。

在光學(xué)動(dòng)捕領(lǐng)域，OptiTrack是不得不提的名字，作為全球最大的動(dòng)作捕捉提供商，一直向需求市場(chǎng)輸出高性能的光學(xué)追蹤設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球69%的影片使用了OptiTrack光學(xué)動(dòng)捕系統(tǒng)，包括漫威電影《復(fù)仇者聯(lián)盟4：終局之戰(zhàn)》、《蜘蛛俠：英雄歸來(lái)》，《奇異博士》、《雷神3：諸神黃昏》等。2017年，利亞德集團(tuán)完成了對(duì)OptiTrack的收購(gòu)，在保留北美開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，大力拓展中國(guó)市場(chǎng)，其在國(guó)內(nèi)建立了生產(chǎn)基地，部分鏡頭也在國(guó)內(nèi)量產(chǎn)，提升了該品牌在中國(guó)市場(chǎng)的占有率。

OptiTrack旗下有多種動(dòng)捕產(chǎn)品。最新的CinePuck 發(fā)布于今年8月，這是一個(gè)專為虛擬制作、混合現(xiàn)實(shí)和廣播工作室打造的動(dòng)作跟蹤工具 。

從外觀上來(lái)看，CinePuck的造型較為小巧，采用主動(dòng)跟蹤技術(shù)開(kāi)發(fā)，可為實(shí)時(shí)工作流程和機(jī)內(nèi)視覺(jué)效果提供較高的跟蹤精度和準(zhǔn)確度，即使在有明顯遮擋的生產(chǎn)環(huán)境中也不會(huì)受到太多影響。CinePuck可以通過(guò)多個(gè)安裝點(diǎn)連接到任何攝像裝備上，以保持跟蹤穩(wěn)定性。如果配套使用OptiTrack旗下的相機(jī)，還可以使用該品牌旗下Motive 軟件處理的光學(xué)數(shù)據(jù)，為實(shí)時(shí)制作提供高質(zhì)量、強(qiáng)流暢的跟蹤效果。

CinePuck 現(xiàn)已上市，官方建議零售價(jià)為 2999 美元，約合人民幣20910元。按照OptiTrack 品牌經(jīng)理 Neil Abrew的公開(kāi)說(shuō)法，利用CinePuck ，客戶可以在30x30 英尺的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)全體積跟蹤，總成本約為3萬(wàn)美元（約合21萬(wàn)元）。

除了CinePuck 之外，OptiTrack旗下還有Primex 41、Primex 22、Primex 13等多款光學(xué)動(dòng)捕攝像頭，售價(jià)從2499美元至6499美元不等。與此同時(shí)，OptiTrack提供了與攝像頭適配的一系列光學(xué)動(dòng)捕軟件。

Vicon在光學(xué)動(dòng)捕領(lǐng)域同樣大名鼎鼎。它由英國(guó)著名的光學(xué)動(dòng)捕系統(tǒng)供應(yīng)商O(píng)xford Metrics Limited開(kāi)發(fā)，專門(mén)為動(dòng)畫(huà)制作量身定做，是世界上第一個(gè)設(shè)計(jì)用于動(dòng)畫(huà)制作的光學(xué)動(dòng)捕系統(tǒng)。Vicon已在《角斗士》、《星球大戰(zhàn)》等的經(jīng)典影片中發(fā)揮了重要作用，創(chuàng)造了很多經(jīng)典的動(dòng)畫(huà)鏡頭。

今年7月，Vicon推出了新一代旗艦級(jí)系列攝像機(jī)Valkyrie，該系列共四款型號(hào)，旗艦機(jī)型VK26是虛擬制片和視覺(jué)特效等高要求應(yīng)用場(chǎng)景的理想選擇，因?yàn)樗鼡碛?600萬(wàn)像素和全畫(huà)幅150FPS的高刷新率性能指標(biāo)，能夠覆蓋極大的場(chǎng)地空間面積。除此之外，Valkyrie系列還包括VK16、VK8、VKX等多款更低級(jí)別的攝像機(jī)。由于面向?qū)I(yè)級(jí)，Valkyrie系列攝像機(jī)的售價(jià)較高，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)一套動(dòng)捕系統(tǒng)要在50萬(wàn)元以上。

在國(guó)內(nèi)，北京度量科技有限公司旗下的NOKOV有較高知名度，主要應(yīng)用于機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等智能體室內(nèi)定位與協(xié)同控制，機(jī)械臂、仿生機(jī)器人、人體步態(tài)動(dòng)作捕捉，虛擬仿真、大空間VR、虛擬現(xiàn)實(shí)、影視特效制作等多種不同場(chǎng)景。NOKOV光學(xué)三維動(dòng)作捕捉系統(tǒng)主要由三維動(dòng)作捕捉鏡頭、連接器、光學(xué)標(biāo)定系統(tǒng)、反光標(biāo)識(shí)球、鏡頭連接線、鏡頭固定裝置套件和軟件組成。

NOKOV動(dòng)捕系統(tǒng)工作時(shí)需要多個(gè)Mars系列動(dòng)作捕捉鏡頭進(jìn)行動(dòng)作采集，Mars12H產(chǎn)品的鏡頭分辨率為1200萬(wàn)像素，頻率300赫茲。官網(wǎng)并未公布該套系統(tǒng)的售價(jià)，但其強(qiáng)調(diào)NOKOV的價(jià)格比其他任何光學(xué)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)都更具競(jìng)爭(zhēng)力。

成立于2015年，總部位于中國(guó)上海的青瞳視覺(jué)也是國(guó)內(nèi)光學(xué)動(dòng)捕領(lǐng)域的知名廠商。今年9月青瞳視覺(jué)攜光學(xué)動(dòng)捕系統(tǒng)“普羅米修斯”，亮相2022世界人工智能大會(huì)，特點(diǎn)是支持雙人動(dòng)作捕捉。在世界人工智能大會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，青瞳視覺(jué)搭建了12臺(tái)X1動(dòng)捕相機(jī)，在5m*5m的空間范圍內(nèi)，能夠精確有效地捕捉雙人動(dòng)捕演員的動(dòng)作。

“普羅米修斯”的主要賣(mài)點(diǎn)是“萬(wàn)元級(jí)”的低廉價(jià)格定位，官網(wǎng)顯示，由8臺(tái)X1動(dòng)捕相機(jī)、8個(gè)支架、1個(gè)校準(zhǔn)桿等套件組成的光學(xué)動(dòng)捕系統(tǒng)售價(jià)29999元。相機(jī)越多、套件越多的系統(tǒng)售價(jià)則相應(yīng)提高。

在慣性動(dòng)捕領(lǐng)域，Xsens MVN Animate動(dòng)作捕捉系統(tǒng)聲名遠(yuǎn)播，它面向?qū)I(yè)級(jí)市場(chǎng)，專為游戲、電影、動(dòng)畫(huà)和現(xiàn)場(chǎng)娛樂(lè)的使用而優(yōu)化。在制作中使用Xsens的知名游戲及電影有《曼達(dá)洛人》、《命運(yùn)2》、《X戰(zhàn)警:黑鳳凰》、《地獄之刃》和《黑豹》等。

Xsens MVN Animate有17只無(wú)線跟蹤傳感器，相比于光學(xué)動(dòng)捕大多只能在室內(nèi)使用，該系統(tǒng)可在戶外所有條件下傳送好萊塢級(jí)慣性動(dòng)捕數(shù)據(jù)，同時(shí)支持多人動(dòng)作捕捉，可與Manus VR手套以及主要3D軟件包無(wú)縫協(xié)作。此外，這款系統(tǒng)宣稱在所有場(chǎng)景中抵抗磁性干擾，即使在具挑戰(zhàn)性的磁干擾環(huán)境中，也能提供高質(zhì)量的動(dòng)捕數(shù)據(jù)。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中較知名的慣性動(dòng)捕廠商有諾亦騰，推出了入門(mén)級(jí)動(dòng)捕Perception Neuron 3及Pro版。該公司從2012年成立起便開(kāi)始從事慣性動(dòng)作捕捉技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)。為了降低大眾使用動(dòng)捕技術(shù)的門(mén)檻，入門(mén)級(jí)產(chǎn)品包含全身17個(gè)節(jié)點(diǎn)的慣性無(wú)線傳感器，通過(guò)穿戴綁帶或者選配的動(dòng)捕壓縮服的形式固定在使用者全身。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，Perception Neuron 3傳感器追求小巧，重量?jī)H為4g左右，長(zhǎng)度約27mm，寬度約16mm，長(zhǎng)度和一枚一元錢(qián)硬幣的直徑差不多。動(dòng)捕設(shè)備的小型化保證了制作流程的可移動(dòng)性，可使使用者在更多的環(huán)境中進(jìn)行動(dòng)捕工作。這套慣性動(dòng)捕系統(tǒng)官方售價(jià)為22800元，相比光學(xué)動(dòng)捕系統(tǒng)動(dòng)輒數(shù)十萬(wàn)、上百萬(wàn)的價(jià)格具有成本低廉的優(yōu)勢(shì)。

更為“親民”的慣性動(dòng)捕設(shè)備則是Sony最新發(fā)布的便攜式動(dòng)捕追蹤器Mocopi，它由6個(gè)紐扣大小的跟蹤傳感器和專用的智能手機(jī)應(yīng)用程序組成，售價(jià)為49500 日元（約2610元）。Mocopi注重便捷性，追蹤傳感器直徑為 3.2 厘米，重量為 8g。它無(wú)需計(jì)算機(jī)即可工作，在室外也能使用。不過(guò)，由于傳感器數(shù)量較少，Mocopi的動(dòng)捕效果也可能略打折扣，對(duì)于Vtuber、虛擬主播來(lái)說(shuō)，Mocopi或許能夠滿足他們的需求。

從市場(chǎng)主流的動(dòng)捕產(chǎn)品來(lái)看，相比數(shù)年前動(dòng)輒需要投入百萬(wàn)級(jí)成本的動(dòng)捕設(shè)備，當(dāng)下的動(dòng)捕系統(tǒng)售價(jià)越來(lái)越便宜，科技含量也有所升級(jí)?？梢悦黠@感受到的趨勢(shì)是，各個(gè)動(dòng)捕廠商們都在開(kāi)發(fā)“平民級(jí)”的動(dòng)捕設(shè)備，尤其是便攜性較強(qiáng)的慣性動(dòng)捕系統(tǒng)，可以讓普通創(chuàng)作者輕易地創(chuàng)建數(shù)字內(nèi)容。

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