1914年創作了《大力水手》等知名動畫的動畫師Max Fleischer發明了轉描機技術(Rotoscoping),並將其應用在自己的系列動畫《逃出墨水池(Out of the Inkwell)》中。轉描機技術的原理是將真人表演拍攝的膠片用轉描機(Rotoscope)每次播放一幀畫面並投射到毛玻璃上,以供動畫師在此基礎上逐幀描摹真人的動作(即拓印),最終將所有拓印所得畫幅串聯起來成為動畫作品。
《逃出墨水池》中,由Max的弟弟Dave Fleischer表演拍攝的視頻就是該動畫中小丑這一形象的參考原型,也是自此,轉描機技術逐漸開始被世界各地動畫製作公司廣泛使用。
1937年迪士尼公司精確地將轉描機技術運用在動畫片《白雪公主和七個小矮人》中,這也是歷史上首部運用轉描機技術生成的長篇動畫作品。白雪公主的描繪原型為迪士尼公司聘請的一位會跳舞的女孩,動畫師和助手常常參考原型視頻,有時甚至需要從鏡子裡看自己,以觀察人自然的體態姿勢。電影主要使用了關鍵格動畫,需要人手繪製幀動態,並在兩個不同的關鍵幀之間填充人物自然過渡的動作形態。
到1941年,中國上海美術電影廠在《鐵扇公主》中亦運用了這樣的技術,並在海內外一舉成名,取得了巨大成功。
轉描機技術成片效果如此之好,甚至原版《星球大戰》三部曲當中也使用了它來製作發光劍的特效,但由於該技術以描繪為核心,現代許多動畫導演都避諱使用,即使用到,提及時也常常宣稱成片僅以視頻作參考,而非直接描畫。
該技術給動畫的靈動性帶來了飛躍性的提升,但由於需要大量手繪,所需的人力和時間成本都較高,雖已存在很長時間,但是其替代方法也隨之迅速發展起來。轉描機技術被發明的五十年後,隨著生物力學實驗室開始使用電腦分析人類動作,動作捕捉類研究終於在計算機圖形學領域找到了自己的一席之地,而現代動作捕捉技術時代也終於到來。
20世紀80年代,思蒙弗雷澤大學(Simon Fraser University)人體運動學與計算機科學的Tom Calvert教授最早將「機械版動作捕捉系統」使用在舞臺舞蹈設計學和運動異常的臨床評估中,他將多個電位器安裝在人體上並使用人體動作輸出的數據來驅動電腦中的動畫形象。Calvert和他的團隊使用電位器重點研究了膝關節區域,「模仿系統」中的動作數據被數位化後進行輸出轉換,並被發送至計算機動畫系統。
此番生物力學研究為未來的影片製作鋪平了道路,在接下來的十五年中,當動作捕捉與計算機圖形技術相遇,動作數據的易得性使動作捕捉技術快速發展,並相繼被完整、大規模地運用到遊戲與電影行業。
1994年,電影《指環王》的拍攝則第一次將動捕拍攝步驟帶到了拍攝現場,動捕演員先驅Andy Serkis在場地中可以作為「咕嚕」這一角色和其他演員進行互動,這樣的互動更加有利於角色的塑造,因為只有當演員在表演過程中獲得了其他演員的情緒和語言反饋,自身情緒才能更酣暢地被釋放,角色才能更加有血有肉、活靈活現。
電影博客ScreenCrush的副主編Nick Romano總結道:「雖然遊戲行業率先將動捕技術運用到娛樂領域,但特效藝術家John Dykstra很快便注意到了這一趨勢,並決定將其應用到Val Kilmer執導的《永遠的蝙蝠俠》(1995)中,為Kilmer的一些特技動作創造一個數字替身。自此,導演James Cameron也在《鐵達尼號》(1997)中小範圍使用了動捕技術,2000年Ridley Scott將其運用在電影《角鬥士》中,而Jorge Lucas則在創作《星球大戰前傳》(1999-2005)中的Jar Jar Binks這一角色時使用到了動捕技術。」
2005年,《金剛》在動作捕捉技術上增加了另一層創新——電影使用了面部捕捉技術,加上大量的後期製作,製作組在金剛的臉上精準還原了演員表演時自然連貫的表情神態。而在《金剛》上映前,面部捕捉技術還未被真正使用到電影中,面部動畫僅能通過後期製作實現,動畫師必須依靠真人視頻作參考來製作數字虛擬面部動態。而隨著技術的進步和電影行業的長足發展,面部捕捉技術在電影產業中扮演的角色逐漸越發重要。
2009年上映的《阿凡達》可以說是將動作捕捉與表情捕捉技術成功結合的先驅者。導演James Cameron與團隊使用了頭戴式面部捕捉相機,並建立了有史以來最大的拍攝與動作捕捉影棚,Cameron為《阿凡達》開發的「虛擬拍攝(Virtual Cinematography)」也經常被使用。
2006年的《加勒比海盜2:聚魂棺》也因為在電影中使用了面部捕捉技術而聞名世界。
拍攝時,攝製組使用了面部捕捉及動作捕捉技術來捕捉和記錄Bill Nighy及扮演被詛咒船員演員們的動作數據。
這種面部捕捉和動作捕捉相結合的高成本拍攝方式在當時仍不算常見,但隨著技術的發展和相關成本的下降,2011年,動捕設備已經非常小巧和輕便,且不會對表演效果產生較大影響。
到了《霍比特》三部曲及《猩球崛起》時期,在電影拍攝過程中使用演員間可交互式面部及動作捕捉技術已經是影界標準做法。在原有動捕技術的基礎上,技術層面,科研人員也實現了從紅外被動標記點捕捉到紅外主動標記點捕捉的技術開發,而在《猩球崛起》中使用的戶外實景動作捕捉技術也已逐漸成熟,並開始被電影界廣泛使用。
2019年,一部CG與真人結合的電影《阿麗塔:戰鬥天使》誕生。拍攝過程中,技術人員在演員面部標記了重要活動肌肉,而演員頭戴的高清攝像機捕捉的面部動態圖像能夠被一幀一幀實時轉換成面部捕捉數據,用來驅動虛擬人物的動態與神情,重建了虛擬人物「阿麗塔」的面部肌肉系統。
《阿凡達》的導演、《阿麗塔》的製片人James Cameron在接受電影專訪時說道:「(表演的)一切都是以面部為中心的,如果你能帶給觀眾逼真的動態面部特寫,觀眾就更容易忘記這個人物是虛擬的。」《阿麗塔》中大量使用面部捕捉技術,幾乎省略了以往後期製作中有關面部表情的所有製作修補,也正是因為該電影技術的大幅提升,動作捕捉(Motion Capture)與面部捕捉(Facial Capture)相結合的虛擬人物拍攝方式逐漸進入了大眾視野,並被統稱為「表演捕捉(Performance Capture)」。
重溫了一個世紀的美好,我們一同見證了動捕技術的飛速發展,一個個生動鮮明的角色躍然屏上。動捕技術的成長不會止步於此,它的無限潛力讓我們對未來更加多元的科技生活充滿期待。