為了捕捉馬的動作，人類竟“折騰”了一個多世紀？

　　數九寒天，北風凜冽。某個鄉郊壤野的一處馬廄，幾個身穿緊身衣的胡渣大叔坐在馬背上瑟瑟發抖，等待著別人的調遣。他們時而重複著上馬、下馬動作，時而互飆莫名其妙的台詞，然後驅使坐騎打成一團，慘叫聲不絕於耳……這究竟是緣於情感的糾葛，還是中二病發作？

　　盡請收看本次《走近科學特別節目》之《一場發生在動作捕捉中的人獸虐戀》。

　　對於遊戲玩家來說，動作捕捉已經不是什麽新鮮技術。被“捕捉”的對象早已經從真人演員擴大到了動物身上。

　　然而，捕捉一匹馬的動態，對於業界來說依然是頭等難事——雖說這件事早在一百四十七年前就有人開始幹了……

　　關於馴馬的歷史，最早可以追溯到原始社會後期，在和馬兒的朝夕相處中，人類卻始終沒有搞懂一個看似簡單的問題——“跑動中的馬匹，它們的四蹄是否會在某個瞬間全部騰空？”很多人相信無論馬如何馳騁，都會有一條支撐腿留在地面，因為此前的畫家都是這樣畫的——

　　加州巨富利蘭•史丹佛對此卻不以為然，1872年春天，這位鐵路大王就此在自家馬場中安排了一個賭局，吸引到了社會名流們的參與。在他們看來，這位明顯“缺乏常識”的土豪的錢是贏定了。

除了擁有富可敵國的財產以外，利蘭•史丹佛當過加州州長，後來還創辦了著名的史丹佛大學

　　為了用真理說服別人，史丹佛請到英國攝影師埃德沃德•邁布裡奇，用照片來證明自己的觀點，這也是人類歷史上第一次的動作捕捉實驗。

　　那時候的照相機可沒有連拍功能，邁布裡奇是這樣“土法煉鋼”的：將16台照相機緊挨著擺放在賽道旁，用細棉線將快門與另一側的機關連接起來。當奔跑中的馬匹碰到棉線時，就會觸發對應相機的快門，從而留下16幀原本用肉眼根本無從捕捉到的的瞬間運動影像。

　　憑借這套照片，邁布裡奇不僅為金主輕鬆贏得賭局，還在無意中創造出了電影的鼻祖。在經過簡單的上色之後，他把底片粘在玻璃盤上，放到一個光源前方進行高速旋轉——世界上的第一個動畫，也隨之誕生了。

　　後來，這個名為“動物實驗鏡”（Zoopraxiscope）的發明，被美國畫家馬克思•菲舍爾改造成了一套動畫製作設備——“影像描摹器”（Rotoscope）。

　　它的原理，是將一組表現某個特定動作的照片依次投射到白板上，畫師在進行臨摹之後，就可以讓紙上角色擁有惟妙惟肖的動態表現力。

　　由於動畫中出現的動物形象通常不追求寫實性，“影像描摹器”很少會用到真實動物的運動照片組，直接套用人類角色動作模組的效果往往會更好。但在呈現馬的動態的時候，即便它被擬人化成了一位老大爺，任何頂尖畫師也絕對不敢跟著感覺去畫。

用“影像描摹器”繪製的奔馬動畫

　　俗話說，“難畫莫如馬”、“畫樹難畫手，畫馬難畫走”。運動過程中的馬，腿部以身體為中心進行擺動，軀幹部位顯示出超乎尋常的柔韌性。骨骼、關節和肌肉的變化規律、尾巴的甩動、四蹄的動作順序……沒有精確到“幀”的照片，這些瞬間都是無法被動畫師去細細觀察的。而通過影視作品對馬產生有大量間接經驗的觀眾，卻可以一眼看出某個憑空瞎畫的動畫有哪裡不對勁，比如下面這種將一隻鴕鳥和一個人的行走動畫強扭在一起的效果——

　　對此，迪斯尼泰鬥級導演查德•威廉姆斯曾經發出這樣的感慨——

　　難怪到了電子遊戲時代，盧卡斯藝界的美術師們還在使用“動物實驗鏡”和“像素臨摹器”這兩件祖傳神器，讓《猴島小英雄》等早期圖形AVG遊戲中的馬匹的動作看上去更加自然。

　　進入動作捕捉時代之後，先進的計算機技術已經可以將馬無比複雜的運動規律全程數字化，困擾幾代“畫馬人”的最大難點，似乎也由此迎刃而解了。

　　2000年，日本著名CG小組Robot受雇為Capcom製作《鬼武者2》的過場動畫，這也是遊戲史上第一次對動物實施動作捕捉。然而，將數據采集對象從真人演員變成馬匹之後，這個早就把動捕技術視為看家本領的工作室一度也被虐到懷疑人生……

　　我們知道，動作捕捉所采集到的運動數據，實際上是采集球（又稱“馬克點”）的三維坐標變化。為此演員要穿上緊身服，然後在軀乾、四肢處貼上這種小球，從而讓安放在四周的攝影機獲取到完整的骨骼動畫。

　　這種“穿戴式”的馬克點安裝方式，對於汪星人來說是完全可行的，因為它們主要是通過吐舌頭和流口水來實現散熱，穿件衣服並不會影響到拍攝時的舒適性。然而給汗腺發達的馬兒們穿上一身緊身衣，就是要它們的老命了。導演岩本晶嘗試用膠帶將采集球粘在馬匹身上的關鍵位置，但隨著馬匹劇烈運動時分泌的大量汗水和強烈震動，它們很快就出現不牢靠的情況。

　　相比直接掉落地面，讓動畫師最頭疼的就是采集球的輕微位移。有瑕疵的骨骼動畫通常很難在第一時間被查覺，只有在導入模型、生成半成品動畫之後才會讓人覺得有些異樣——此時再去修改就麻煩了。

　　對於項目組來說，采集球除了“貼不上”，還有“不知道往哪裡貼”的難題。

　　馬奔跑時骨骼和肌肉的變化要遠超過人類，除了四條腿以外，頸部、肩部、背部、臀部，甚至是尾巴都有複雜的運動規律。隨著運動幅度的加強，軀幹部位還有出現劇烈的收縮。這些都需要在一匹馬身上反覆嘗試，才能最終確定采集球的安裝位置。

　　Robot工作室設立在辦公大樓中的動捕拍攝間，在采集馬匹運動數據的時候也不再適用。光學式運捕系統普遍使用被動光采集球，對環境光要求很高，所有的表演和采集均要在一百平米左右的室內完成。如此狹小的環境，著實讓馬兒們施展不開。以奔跑來說，馬並不具備類似汽車“0-100km”這種瞬間加速的能力，它們需要先小跑一段距離，才能線性加速到四蹄狂奔的狀態。在傳統的動捕場地中，它們往往還沒提速就撞牆了。

　　即便是慢走、轉身這些運動幅度不大的動作，木地板的低摩擦力也可能給馬匹和騎手帶來意外。

馬是一種膽小的動物，動作捕捉室內不自然的光線、陌生的電子設備和突如其來的噪音，都可能讓它們進入暴走狀態

　　在多方試驗無果之後，整個《鬼武者2》OP項目組帶著全套裝備，揮師前往山梨縣小淵沢町的一個馬術俱樂部，租下旗下最大的室內訓練場。為了減少馬匹出汗對工作的干擾，他們只能在寒冬的深夜進行拍攝。

怎一個“冷”字了得！

　　為了避免采集球由於跑動、流汗和騎手不慎觸碰所發生的位移，每跑一圈，工作人員都會上前檢查膠布是否牢靠。

雖說新場地比專業動作捕捉間要寬裕許多，但沒跑幾步還是得趕緊“刹車”

　　為了全部26個鏡頭，共計不超過40秒的片段所需要的骨骼動畫數據，工作組在富士山下的這個馬場中連續折騰了近一個月，最終帶來了《鬼武者2》OP動畫的非凡表現。同時我們也應該看到，這種“摸著石頭過河”的工作方式，是工業化大製作所不允許的。

（整個《鬼武者2》的CG製作費用接近遊戲總成本的三分之一）

　　Animatrik是北美規模最大的動作捕捉工作室，參與過許多電影和遊戲的製作。由於經常性的涉及到對馬匹的動捕業務，他們決定打造一套標準化流程和專業設施。

　　動物小組的總監莎拉•卡梅隆認真研究了當年《鬼武者2》OP項目中的得失，針對兩個主要問題設置了突破口：

　　1、充分的準備

　　莎拉認為Robot小組此前之所以遭遇了那麽多的不確定性，是因為先期準備不足。正是因為采集點在定位和安裝問題上的誤差，才導致工期和預算的最終失控。

　　為此，小組首先購買了一批1:1的塑料馬，在身上安裝逆反射馬克點，測定如何才能準確地重建一匹馬的骨頭長度、關節變化，以及其他特定的運動元素，並且驗證攝影機對采集點的支持範圍。

　　身為一個愛美妝的女性製作人，莎拉輕而易舉地為馬匹找到了一種“專用”的粘合劑，它不但怎麽動都不會掉，而且還能夠防水防汗……

你甚至可以在淘寶買到同款

　　膠水的難題解決之後，莎拉便可以嘗試一些更加先進的被動式識別技術。她將U形的光學標示點粘在透氣布料上，再粘在馬匹身上。如此一來，計算機不但能夠捕捉到完整的骨骼數據，還能精確記錄馬匹全身各個主要骨骼肌的形變。

莎拉和女兒在片場

　　2、真實的場地

　　先期測試大功告成之後，拍攝組動身前往溫哥華楓樹嶺的一個馬場。為了避免當年Robot工作室由於場地問題遭遇到的麻煩，他們雇傭建築工人，在草地上搭建了一座大跨度鋼節點結構的專用攝影棚，面積超過了一千平米。之所以沒有選用現成的室內馬術訓練場，是因為木結構的密封性太差。除了無法安裝空調以外，漏風也很容易造成攝影機鏡頭的角度誤差。

　　為了進一步增加安全性，莎拉並沒有使用傳統的三腳架和鋼桁架來固定44台動捕攝影機，而是將它們直接以打孔方式安裝在牆上，然後沿場地四周用軟質材料設置好緩衝區。

傳統的攝影機固定方式，一旦馬匹失控，後果不堪設想

　　Animatrik還在作業中大量運用了動畫融合軟體，借助先進的算法和特效，動作射擊類遊戲所需的很多高風險型動作，都可以輕鬆實現。

把馬強行放倒，再用軟體進行後期修改，便製作出了馬匹側面中彈倒地的動畫

　　日益成熟的馬匹動捕解決方案，極大地降低了技術問題帶來的困擾。藝術家們可以專心致志地關注於內容和細節，讓虛擬世界中的馬更有靈魂。

　　《碧血狂殺2》與馬的互動時一個非常重要的的體驗內容。為了精準再現不同馬種的體態差異，Rockstar購買了四匹純種馬，還請到了一匹名叫“布朗科”的好萊塢明星馬。他們為每匹馬的動作進行排序，分別進行了超過200次拍攝。整個采集工作耗時數月，數據足以塞滿一塊硬碟。

　　用一顆拍電影的心來做遊戲的頑皮狗工作室，向來傾向於讓演員同時擔任角色配音和動作捕捉模特。在《最後生還者》初代中，由於女主角艾利的扮演者阿什莉•約翰遜並不會騎馬，原本設計的騎馬戰鬥流程被大幅精簡，馬匹也淪為存粹意義上的代步工具。

阿什莉•約翰遜（右一）

　　為了能夠在續作《最終生還者2》中彌補這一缺憾，阿什莉在德州的一個馬場中苦練三月有余，掌握了基本的馬術，並且和參與拍攝的特技馬培養出了深厚的感情。這位女星也用自己的辛勤付出，證明了動作捕捉演員絕不是穿著渾身緊身衣，拿著燒火棍式的道具對著空氣比劃這麽輕鬆。

　　一旦加入“馬戲”，沒有一身好本領的演員，也只能像下圖這樣尷演了……

　　一代代的藝術家的不懈努力，最終讓我們在虛擬世界中體驗到了馬的雄渾、高昂、豪邁與柔情。在這一百多年的時間內，影像的載體從“只可遠觀不可褻玩”的膠片，變成了“沒有什麽不可以”的虛擬世界。這種進化的背後，是電影、動畫、電子遊戲等藝術門類的誕生和發展，也是是圖形技術進步的體現。我們相信，人與馬在千年歲月中積累的這份“同生死，共榮辱”的真摯情感，會在互動數字時空中燃燒得更加炙熱。

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