去年，《王者荣耀》推出上官婉儿-梁祝皮肤。在这款皮肤的制作过程中，我们对越剧名家茅威涛进行动作捕捉，让“徒弟”上官婉儿在游戏内原汁原味地表演出越剧的身段动作。
实际上，自2009年起，我们就开始使用动作捕捉技术来制作游戏。从端游时代的《御龙在天》《逆战》到手游时代的《穿越火线：枪战王者》《使命召唤手游》，这项技术正在越来越多地应用于天美游戏的开发当中。
请到了来自天美工作室群的 ：王勇智Zach，Zach在天美投身动作捕捉工艺，通过一些项目做了不少探索。通过本文，他将和大家分享一些与游戏动作捕捉相关的经验

工艺的革新带来制作方式的变化
近十年来，大家都能看到美术制作工艺的变化。
从游戏渲染结果上来看，最明显的就是模型面数和贴图精度的提升，从本来只有一张固有色贴图，发展到今天的贴图组：固有色、金属度、粗糙度、法线、高光图等多个贴图共同起效。
制作贴图的方式也有了极大的变化。2007年，我刚入行，我记得那个时候模型组大量应用"Body Paint"工具手绘固有色贴图，而现在都是Substance的天下了，甚至有部分主动学习的同事，已经开始学习Substance Designer，使用程序节点来生成贴图。
建模方面，从纯Max手工制作，也早已经革新到了ZBrush雕刻流程。现在自动拓扑越来越好，大家总结的多边形编辑经验已经被模型师吸收为内功。

“他作弊，他用ZBrush!”
坊间流传着这样一个梗：曾在育碧工作的一位模型师，被刚刚上市的ZBrush所震惊，主动学习ZBrush，成为第一批使用ZBrush的用户。借助这个强有力的工具，他的工作效率和精度明显超于其他模型师。但这引来了嫉妒和吐槽，传言开始议论他：“他做得当然快啦，他作弊，他用ZBrush！"
美术工艺流程的提升，变化之快之大，短短几年过去，这样的说法在现在看起来，已经是相当可笑。现在没有模型师敢说自己不会用ZBrush了。
对应的动作制作工艺，受电影行业影响，动作捕捉这种工艺被慢慢引入到游戏行业中来，并且在一些3A大厂得到了极好的应用，并在游戏制作过程中起到了关键作用。
游戏美术师已经证明自己是一群喜欢并且善于改变自己工作方式的艺术家，他们总是追求用更快、更高精度的方式，来完成美术作品。
模型师群体通过十年进取实现了巨大的工艺革新，他们并没有对手绘贴图世界里曾经积累的手艺“依依不舍”，而是将这些经验总结成审美素养，展现在新的PBR制作流程中。
既然模型师可以做到，我认为游戏动画师当然也可以做到。
个人认为，动画师不应该抗拒动作捕捉这种新的工艺，但也不必一味地崇拜。
当市面上出现了新的实现动画的方式和方法，具备职业精神的动画师需要带着开放的心态去学习，从而提高和积累自己。另一方面，他们也需要明白，工艺不能替代设计，所以不能因为懂了这门工艺，就忽略自己对于动作在设计和审美上的关注。
动作捕捉作为一种工艺手段，通过获取演员真实的物理运动，得到基本的运动信息。在此基础上继续做艺术加工，本质上还是动画设计类型的工作，只是实现方式有了变化。相对于纯手key动画，多了采集过程。
工作中动画师仍然需要思考动作设计、动作风格、画面效果，打交道的还是动画帧、时间及空间的变化与对比，这和模型师从手绘贴图世界进入PBR世界的工艺升级类似。

应用难度和数据精度的性价比平衡点
以全球头部动捕系统Vicon品牌为参考系，光学动作捕捉技术发展已经有30年。不得不承认，从动作捕捉刚起步的时候，到2008年左右，动作捕捉系统都是属于比较难操作、需要长时间培训的工种，捕捉条件也受到各种客观条件的约束。
比如，2003年左右，国内游戏厂商采购了第一套光学动作捕捉设备，即使已经选择了最好的品牌，但应用起来仍然性价比不高。问题主要体现在：拍摄前准备时间较长；软件自动化功能相对少；手动修复点阵比较慢等原因，实际应用制作效率提升并不明显。
从精度方面看，2000年左右，摄像头精度和性能都没有经历近几年的巨大提升，得到的数据精度有限，提升动作资源精度不如今日明显。
把易用性和数据精度两个属性画成折线图，我们可以得到如下的图表：

我们可以看到，随着动作捕捉技术的发展，动作捕捉技术的使用难度在逐年减低，数据精度在逐年增高。
2015年左右，动作捕捉的易用性，对应动作捕捉的数据精度，已经形成了某种正向的性价比。那么2015年之后，动作捕捉技术的引入也就成为了一个越来越优的选择。
这些年，革命性的升级有两个大因素：Vicon发布了硬件Vantage系列摄像头，以及配套软件Shogun的革新。这两大因素解决了动作捕捉过程中的大量问题。
动作捕捉变得更容易操作，精度也更上了一个台阶。多年迭代积累的量变促成了质变。

这个吧那么冷清，先吃个饭

Vicon 2015年发布的Vantage系列摄像头

Vicon2017年发布的软件Shōgun

因为这两个革命性的提升，Vicon将它的对手品牌（如Motion Analysis，OptiTrack等)甩开了更大差距。
Vantage摄像头分辨率达到1600万像素，每秒钟采集120帧。综合性能更好、更稳定的LED显示屏幕也可以给使用者显示更多镜头信息。此外，这个版本继续发展红外线波段采集，让捕捉可以在阳光下进行。
我还记得老式的动作捕捉室需要通过窗帘隔绝外部光线，而新的系统完全不再有这样的场地要求。此外，演员也不用长时间面对摄像头LED补充的红色可见光，眼睛的舒适度得以提升，表演效果也因此受到更小的影响。

总结来说，软件版本Shōgun大大得提升了录制效率，解决了之前动捕的几大痛点：
场地校准时间从原来的30分钟缩短到5分钟。
因为每天的光影不同，之前的软件需要在开始录制前，把每一个摄像头单独调试到它们的曝光度、对比度等阈值，而新的软件再也不需要做这一步，所有的参数已经自动调整到最佳状态，并且没有任何错误几率。扫场和摄像机定位算法的速度也大大提升了。
2. 现场创建角色骨骼从原来的10分钟缩短到1分钟。
之前的版本需要将演员的Rom数据进行后期解算，修复个别的骨骼约束才可以创建完成，而新的版本不需要放到后期解算，演员在场地中简单运动一下，角色的骨架就能被实时地创建。
3. 捕捉时摄像头被震动后，无需进行重新校准。
在之前的捕捉过程中，如果摄像头被意外碰撞或者移动震动后，我们需要从场地校准开始，重新进行所有准备工作。
新版本则不需要重新校准，被震动的摄像头可以以演员场内运动为数据支点，从其他摄像头的方位信息反算出新的位置方位。
4. 标记点被遮挡后，动作数据可通过周围的标记点，推算出正确的信息。
在实际表演中，演员身上的标记点会不可避免地被特殊姿态遮挡。过去的解算很容易因为丢点，失去真实运动的数据。而新的软件版本通过智能推算，可以非常准确地还原真实运动。
5. 实时捕捉数据流mcp格式的引入，让捕捉回看减少80%的等待时间。
在捕捉现场，审核人员需要反复查看捕捉数据。在之前的版本中，如果需要查看，审核人员需要进行至少30秒左右的解算，而新的软件版本可以直接查看动作，不需要等待解算。这将给一整天的捕捉进度带来很大的提升。
6. Shōgun1.3版本，开始支持手指动作捕捉，这是动作捕捉不曾达到的技术高度。
动作捕捉老工艺是基本不考虑手指捕捉的，因为手指的标记点距离很近，容易被软件误解成手腕的点。即使捕获到手指的数据，在精度不够的情况下，也难以使用。
对比之下，2019年底最新发布的Shōgun1.3可以做到手指数据的高精度捕捉，这是依托于系统中分辨率足够高的摄像头，同时软件更智能的算法，实现了捕获手指的微小运动。

参考资料：
Vicon官方 ：https://www.vicon.com/
Motion Analysis官方：https://www.motionanalysis.com/
OptiTrack官方 ：https://www.optitrack.com/