隨著我國數(shù)字媒體處理技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)硬件成本的下降，使得計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)和應(yīng)用得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是三維人體動(dòng)畫領(lǐng)域，使用運(yùn)動(dòng)捕獲設(shè)備能夠得到較多的真實(shí)感三維人體運(yùn)動(dòng)資源，在運(yùn)動(dòng)仿真、影視特技、動(dòng)畫生成、計(jì)算機(jī)游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)等方面應(yīng)用較多。三維人體動(dòng)畫技術(shù)主要分為隨著運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)的應(yīng)用所生成的基于捕獲數(shù)據(jù)的人體動(dòng)畫制作技術(shù)和以傳統(tǒng)二維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)為基礎(chǔ)產(chǎn)生的模型動(dòng)畫兩種。第一種是以真實(shí)感三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法生成三維人體動(dòng)畫，是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)畫制作方法，主要包含運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)的合成、編輯、重用等。第二種是以教學(xué)模型為基礎(chǔ)制作滿足用戶要求的動(dòng)畫，是一種模型動(dòng)畫制作手段，主要包含動(dòng)力學(xué)、物理學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的關(guān)節(jié)動(dòng)畫技術(shù)、關(guān)鍵幀動(dòng)畫技術(shù)等。

一、三維人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的捕獲

使用計(jì)算機(jī)技術(shù)中的運(yùn)動(dòng)捕獲技術(shù)完成動(dòng)畫的創(chuàng)作是目前動(dòng)畫技術(shù)中使用較多的技術(shù)。采取該種較為先進(jìn)的創(chuàng)作方法能夠?qū)π枰臄?shù)據(jù)獲得起到簡(jiǎn)化的效果，并且具有真實(shí)、精準(zhǔn)等特點(diǎn)，和傳統(tǒng)技術(shù)相比較，在制作的過程中較為快捷、簡(jiǎn)便。使用該技術(shù)可以將已經(jīng)捕獲的人體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)上傳到已經(jīng)創(chuàng)建完成的三維立體模型中，使模型能夠自動(dòng)的產(chǎn)生需要的播放順序。

目前計(jì)算機(jī)動(dòng)畫領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)是光學(xué)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，英國、美國等國家均已較為完善的使用該技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)作，我國目前也研究出一種低成本的系統(tǒng)，該種系統(tǒng)能夠自動(dòng)的在需要記錄形態(tài)物體上進(jìn)行反光標(biāo)記，使用多角度、高倍的攝像機(jī)對(duì)該物體進(jìn)行追蹤拍攝，捕捉動(dòng)作，之后使用一定的方法對(duì)兩種影像融合在一起，按照計(jì)算機(jī)的視覺技術(shù)對(duì)捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組合，使動(dòng)畫達(dá)到逼真的效果要求。然而因?yàn)樵摲N設(shè)備價(jià)格較高，因此在一定程度上阻礙了該種技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

目前較為常見的捕捉技術(shù)主要分為兩種：一種是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的方法創(chuàng)作人體運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，先選定一段視頻，將其中人物在沒有標(biāo)記的狀況下恢復(fù)本來形態(tài)，該過程屬于逆反操作，為了解決這個(gè)問題，需要對(duì)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ秃涂刂颇Ｐ偷姆椒ㄟM(jìn)行學(xué)習(xí)。另一種是按照視覺的方式創(chuàng)作運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，利用視覺的方式提取額物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定的分析滿足制作動(dòng)畫的要求。

二、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理

因?yàn)槭艿讲东@誤差和條件的影響，或者是為了對(duì)某特定應(yīng)用要求進(jìn)行滿足，使得捕獲到的三維人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理后才可以在三維人體動(dòng)畫創(chuàng)作中應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包含運(yùn)動(dòng)順序識(shí)別、分割、關(guān)鍵幀提取、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)壓縮、真實(shí)或者是自然感三維人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)評(píng)估、數(shù)據(jù)中缺失特征重建。由于三維人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的本質(zhì)是多媒體數(shù)據(jù)的一種，所以在分析和理解多媒體內(nèi)容中較多使用的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)也可以在三維人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)處理中進(jìn)行使用。

三、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重組

在三維人體動(dòng)畫創(chuàng)作中最重要的內(nèi)容是對(duì)已經(jīng)有的數(shù)據(jù)重組性進(jìn)行提高，尤其是在運(yùn)動(dòng)捕獲設(shè)備和人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用情況，可以有效的為運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重組技術(shù)提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)重組技術(shù)的本質(zhì)是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)生成技術(shù)一種，由于其具備該特點(diǎn)，所以近幾年來流行學(xué)習(xí)、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)、子空間分析等機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，主要是分析已經(jīng)存在的三維人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、對(duì)新生成的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行指導(dǎo)和學(xué)習(xí)。

四、行為動(dòng)畫的產(chǎn)生

實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的人體行為動(dòng)畫產(chǎn)生是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫，尤其是三維人體動(dòng)畫創(chuàng)作中的一個(gè)重要內(nèi)容。據(jù)相關(guān)研究表明，部分研究人員通過對(duì)行為模型的構(gòu)建來實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬角色行為動(dòng)畫產(chǎn)生的指導(dǎo)，也有部分研究人員利用對(duì)具有自主決策能力的自治體進(jìn)行構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)行為動(dòng)畫的產(chǎn)生。

五、總結(jié)

計(jì)算機(jī)動(dòng)畫是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的研究?jī)?nèi)容，然而從技術(shù)角度出發(fā)，三維人體動(dòng)畫創(chuàng)作中包含了人工智能、認(rèn)知科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺等內(nèi)容，是一個(gè)融合了多學(xué)科技術(shù)的研究范疇。目前機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和視覺技術(shù)已經(jīng)快速的融入到了人體動(dòng)畫研究領(lǐng)域，是未來人體動(dòng)畫研究的重要發(fā)展方向，后期動(dòng)畫制作方面和動(dòng)畫制作素材捕獲方面是今后后期制作技術(shù)需要突破的研究?jī)?nèi)容。從制作動(dòng)畫本身出發(fā)，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和視覺技術(shù)已經(jīng)完全可對(duì)人物表情模擬進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，對(duì)三維人體動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展起到了十分重要的推動(dòng)作用。

（作者單位：蘭州大學(xué)）