动作电影中的秘密

在电影中，我们的目光往往总是会被那些，或惊心动魄的殊死争斗，或壮丽绝伦的奇幻场景，所深深吸引，尤其是一些非现实题材的科幻类影片。这些虚构的画面通常都需要后期在电脑的帮助下完成，即我们所熟知的CG(Computer Graphics)特效制作。电影特效制作不仅繁琐复杂，工作量大，而且还是一个技术活。除了必要的电脑后期外，时常还须借助特殊的拍摄工具和器材，来完成制作中不可或缺的人或物的动作捕捉。

动作捕捉，英文表述是motion – capture，简称mo – cap。其实质是测量和记录人或物在空间运动的轨迹，被广泛应用于军事、体育、娱乐、医疗、电脑视觉以及机器人技术等诸多领域。目前看来，动作捕捉主要有两类方式，一是光学摄像式动作捕捉；另一类是惯性导航式动作捕捉。

光学动作捕捉是通过跟踪目标对象上标记点或特征区的位置，然后将信息整合、处理后得到模拟的轨迹运动数据。在拍摄过程中，参与的演员会要求穿上单色的衣服，并且在衣服对应人体运动的关键部位(关节、肘、腕)处贴上了特制的标示或发光物，称为“marker”。之后就由多台相机从不同的角度连续拍摄下表演的过程，这些图像交由专门的软件分析和识别其中的标示，从而计算每一瞬间的空间位置，得到运动轨迹。

惯性导航式动作捕捉是利用加速传感器和陀螺仪所组成的惯性测量单元(IMU)来获取被测对象运动轨迹信息的。与光学动作捕捉一样的是，演员同样需要穿上特制的衣服，但衣服上对应人体关键位置处的“marker”不再是标示或发光物，而是一系列的IMU模块。这些测量模块互相连接形成一个完整的系统，统一供电，同步采集测量数据。数据经过专门的生物力学仿真软件处理后，便能够重建和还原每个动作的瞬间和过程。

惯性导航式动作捕捉作为后起之秀，相比前者不仅携带方便，对拍摄条件要求也更低。即使在甚至花园或走廊等环境下也能够照常进行。而且该方式能够有效避免拍摄时身体部分间的相互遮挡问题。最重要的是，采用该方式的成本要远远低于光学式动作捕捉。惯性导航式动作捕捉的出现，主要是得益于上个世纪90年代MEMS技术的发展。最初该技术只用在手机、笔记本电脑和一些电视游戏机上，之后随着MEMS传感器性能不断提升和成本的下降，工程人员开始大量开发各类新应用，作为惯性测量中最受欢迎的加速传感器的需求也大增。