近期，视觉特效及VR技术服务公司数字王国发布了“虚拟人”技术Masquerade 2.0系统，并将其运用于游戏、剧集、商业广告以及VR内容等方面的创作。而在此之前，Masquerade 系统曾应用于《复仇者联盟3：无线战争》和《复仇者联盟4：终局之战》中的“灭霸”角色上。

如今，人人皆知《复仇者联盟4》中灭霸那句经典台词：“我即是天命”，但很少有人知道灭霸背后的制作用到了哪些技术。随着面部动作捕捉技术迭代至“虚拟人”技术，电影产业发生了巨大变化，关于这些技术的详细内容，接下来一起来跟随P君了解一下吧！

何为面部动作捕捉技术？

面部动作捕捉，有时也被称为面部表情捕捉。它是动作捕捉技术的一部分，指使用机械装置、相机等设备记录人类面部表情和动作，将之转换为一系列参数数据的过程。

与由关节点构成，较为稳定的肢体类动作捕捉相比，面部表情捕捉要显得更为细微，对数据的精确度要求很高。所以在对于质量要求很高的大型游戏、CG电影中，制作方倾向于选择捕捉真人面部来完成角色的演出。与人为制作的动画角色表情相比，通过捕捉真人面部动作生成的角色会更具真实感。

面部动作捕捉如何实现？

• 早期依靠机械装置跟踪

早期的面部动作捕捉主要依靠机械装置的传动来跟踪面部肌肉运动的状况。与肢体动作捕捉类似，这些面部捕捉设备通常由多个机械关节连接而成，关节中装有角度传感器，固定在人脸部的嘴、眼睛周围的位置。使用者面部表情发生变化时，角度传感器通过收集角度发生变化的数据来计算固定点在空间中的位置及运行轨迹。

这种早期机械式面部捕捉的优点是成本低，精度高，可以实时测量。但其使用时很不方便，对表演者的表情限制较大。

• 近十年逐渐迭代之至光学设备

随着科技技术的发展，在近十多年，面部动作捕捉设备已逐渐由才从机械式迭代到光学设备。若再从光学信息获取设备来细分，又可以分成两种。

一种是基于光学镜头捕捉面部二维数据及变化，通过算法标记及处理捕捉到的数据，整合到制作好的面部模型中，完成虚拟形象的合成。

例如《FaceRig》这款模拟角色类游戏，《FaceRig》使用光学摄像头捕捉面部动态数据来实现虚拟角色面部表情的变化。而这种方法的优点是成本较低、数据易获取、使用方便，但缺点是捕捉精度较低。

另一种则是在光学镜头获取二维数据的同时，通过其他设备获取面部的深度数据。

比如相机列阵法，列阵法就是以一定间距规则摆放相机，为面部动作捕捉设计的相机通常设计成环形。演员需要居中进行拍摄，目的是为了获取多个视角呈现出的表情变化数据，呈现出面部的三维模型。

如在《黑客帝国》中的反派“Hugo”被拳头击打的镜头就是由电脑合成的。特效小组使用了5台超高精度的HDW900型数码摄像机，呈半圆形矩阵对准演员的面部。当演员开始表演时，摄像机将捕捉到演员脸部的每一个精细反应，转化为演员面部的三维精确数据，再对皮肤表面、动作变形以及环境进行修改与渲染，最终展现出这幅经典画面。

而获取面部深度数据较为常用的方法还有在使用者面部绘制或粘贴标记点，帮助定位并根据这些点的变化反推使用者的表情。这些标记点的数量由配套使用的设备及系统决定，使用者的表演过程连贯且不受影响。

例如《战斗天使：阿丽塔》中，就是使用面部绘制标记点的面部动作捕捉方式。通过对饰演阿丽塔的演员罗莎·萨拉查在片场与所有演员一起进行表演、互动的动作捕捉，旨在尽可能的将阿丽塔日常生活中的每一个细微表情与动作都如实记录下来，甚至连罗莎·萨拉查的牙齿都进行了扫描。

“虚拟人”技术又是什么？

好了，看完了面部动作捕捉技术的相关科普，P君趁热再和大家聊聊“虚拟人”技术。

“虚拟人”技术就是通过数字技术模拟出真实人体特征的三维模型，能够较为真实的显示出人体正常状态以及出现的各种变化。简而言之，“虚拟人”就是动作捕捉技术的迭代升级版本。

从2012年吐派克·夏库尔(Tupac Shakur)的演唱会，到2015年邓丽君20周年纪念演唱会、《速度与激情7》中的保罗·沃克，再到2018年《复仇者联盟3》中的灭霸形象，“虚拟人”的技术日渐成熟。

P君在此重点提及下《速度与激情7》。其主角保罗·沃克在拍了该部作品20%的内容后因车祸不幸去世，对此，数字王国使用“虚拟人”技术补全了保罗·沃克在剧中的剧情，使得《速度与激情7》按原定计划成功登上银屏，还广大影迷一个圆满结局。

而在《复仇者联盟》中，为了推动剧情的发展，扮演“灭霸”的演员乔什·布洛林的表演需要更为细节化的处理。再加上和灭霸对戏的大多数为真人演员，只有保证形象足够的写实度，才能使“灭霸”与一切现实世界的交集看起来毫不突兀。为实现这一目的，制作团队使用了文章开头提到的Masquerade系统，同时为了更好的配合Masquerade系统，特效团队还使用了一套全新的“两步系统”来处理“灭霸”的面部动画：Masquerade以及Direct Drive。这两个系统协同工作，展现出了最佳品质的面部动画效果。

其中，Masquerade采集从头戴式摄像系统中提取到的画面以及演员精确的面部扫描数据进行机器学习，同时将动作捕捉获取的150个面部数据点转化为约40000个3D形态且高分辨率的演员面部动作数据。这使得演员的面部细节毫无遗漏的展现在计算机屏幕上，包括那些不易察觉的表情变化。

而Direct Drive是这套“两步系统”的第二个流程。Direct Drive从Masquerade中汲取数据，通过创建演员与片中人物之间的映射，将数据转化为角色，以确保银幕上的角色尽可能地再现真人演员的表演情绪。通过一些细节方面的优化之后，最终为观众呈现出栩栩如生的“虚拟人”——“灭霸”形象。

“虚拟人”技术的发展对行业有何推动？

除了上述提到的影视作品，“虚拟人”技术对于VR行业也具有深远意义。因为VR游戏除了像《beat saber》这类强调快节奏的动作游戏之外，玩家更愿意买账的，是具有高度沉浸式体验的3A级大作，《半条命：爱莉克斯》的出现恰好印证了这一观点。

而普通厂商想要制作3A级游戏所需花费的成本相当之高，“虚拟人”技术的出现，可近乎十倍效率打造虚拟角色，使得那些拥有好想法、好创意的公司能降低在游戏制作方面的时间及预算，这对于3A级VR游戏的发展起到了至关重要的作用。

可以说数字王国带来的“虚拟人”技术在VR方面开创了一条新的道路。现如今，利用“虚拟人”技术将使用者的面部进行扫描，获取到相关信息之后便可以让另外的人扮演使用者，而该技术就是未来VR内容发展的方向之一，《头号玩家》中的“绿洲”便是虚拟场景与虚拟替身结合的产物。

如果这项技术发展下去，说不定多少年以后，在虚拟世界中不惜一切打下响指的“斯塔克”，就是曾经梦想成为“钢铁侠”的倔强少年呢？

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