基于动作捕捉技术的贵州少数民族舞蹈数字化保护研究

第26卷第4期贵州大学学报(自然科学版)Vol.26No.4 2009年　8月Journal of Guizhou University(Natural Sciences)Aug.2009文章编号　1000-5269(2009)04-0091-04

基于动作捕捉技术的贵州少数民族

舞蹈数字化保护研究

蔡　群3,吕　俊

(贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550003)

摘　要:贵州有着“民族之都”的美誉,随着旅游业及城市化的不断发展,现代文化在带给贵州发展机遇的同时也强烈冲击着少数民族舞蹈文化的生存基础,传统的生态文化面临着失传和消失的危险,本文结合贵州省民族舞蹈的现实状况,介绍了动作捕捉技术在少数民族舞蹈艺术中的应用,及其舞蹈艺术数字化保护的基本制作流程,基本实现民族舞蹈的数字化保护。

关键词:动作捕捉;角色动画;民族舞蹈;数字化保护

中图分类号:TP391　　文献标识码:A

　　在现代舞蹈数字化保护的过程中,通常采用的是录像或DV拍摄,但这只能从几个有限的角度以二维图像的方式进行录制并进行网络传播,数据的可重复利用性和编辑性较差,数字化程度较低。针对这一问题,从贵州少数民族的舞蹈特点出发,选择具有代表性的贵州少数民族舞蹈———苗族芦笙舞作为研究对象,采用动作捕捉技术对舞蹈舞姿进行三维空间的数据记录提取,保存演员动作在三维空间中的运动轨迹,再利用3D Studi o Max软件进行舞蹈的三维建模及角色动画制作,以实现真实全面地保存民族舞蹈艺术的精华,为实现舞蹈艺术的复原、网络展示及传播提供技术基础。

1　贵州少数民族舞蹈数字化保护的重要性

　　贵州有着“民族之都”的美誉,作为贵州省非物质文化遗产的一个重要组成部分,贵州少数民族舞蹈以少数民族自身独特的形体动作来表现社会生活,体现民族历史文化,是贵州少数民族最灿烂的文化。在2006年文化部公布的第一批国家非物质文化遗产名录中,贵州省非物质文化遗产有31项40处入选“国家级”,位列全国第三。贵州少数民族舞蹈种类繁多,比较著名的有:苗族民间舞蹈芦笙舞、布依族的鸟兽舞、侗族舞蹈“多耶”、水族的铜鼓舞、仡佬族的踩堂舞、彝族铃铛舞等,著名苗族舞蹈《踩鼓》向海内外观众展示了贵州舞蹈的精妙神韵。除此之外,大型歌舞诗《多彩贵州风》受邀在英国、马来西亚、印度、韩国、俄罗斯等国家进行演出,使得贵州的民族舞蹈在海外声名远播,也让全世界更加了解了贵州[1]。随着旅游业及城市化的不断发展,现代文化在带给贵州发展机遇的同时也强烈冲击着少数民族舞蹈文化的生存基础,传统的文化生态受到了严重的破坏。在接受了以电视为传媒所传播的各种知识文化熏陶后,在心里上很难认同本民族悠久的民族文化不同程度地冲击着传统文化的继承和发扬光大,同时农村大量年轻劳动力向城市转移,导致贵州省少数民族舞蹈艺术出现了后继无人的尴尬局面,而一些珍贵的民族舞蹈绝艺随时可能伴随着老艺人的去世而从此消失,某些文化虽然受到了重视,但是其保护方法还不能达到较好的保护。为此,探究少数民族舞蹈有效的保护方式,克服普通保护方法存在的问题,使优秀的民族文化长存,并加以合理开发利用有着重要的现实意义。本文就是基于贵州苗族舞蹈———芦笙舞,介绍了少数民族舞蹈的数字化保护方法。

2　少数民族舞蹈数字化保护相关技术2.1　动作捕捉技术

动作捕捉技术的出现可以追溯到20世纪70年代。随着计算机软硬件技术的飞速发展和动画

3收稿日期:2009-06-20

基金项目:贵州省教育厅高校人文社科研究规划项目(编号08GH001)

作者简介:蔡　群(1964-),女,贵州仁怀人,副教授,主要研究方向:计算机图形图像处理,Email:gycq_81559@8eabad19c5da50e2534d7f00. 3通讯作者:蔡　群,Email:gycq_81559@8eabad19c5da50e2534d7f00.

制作要求的提高,其应用领域涵盖了影视制作、虚拟现实、游戏、人体工程学研究、模拟训练、生物力学研究等许多方面。

到目前为止,常用的动作捕捉技术从原理上说可以分为机械式、声学式、电磁式和光学式四种。光学式动作捕捉是目前最常用的动作捕捉技术。它通过对目标上特定光点的跟踪来完成动作捕捉的任务。目前常见的光学式动作捕捉大多基于计算机视觉原理,当相机以足够高的速率连续拍摄时,从图像序列中就可以得该点的运动轨迹,如图1所示。

光学式动作捕捉的优点是表演者活动范围大,无电缆、机械装置的限制,演员可以自由表演,使用很方便。其采样速率较高,可以满足多数高速运动测量的需求。缺点是系统价格昂贵,虽然它可以捕捉实时运动,但后处理(包括Marker 的识别、跟踪、空间坐标的计算)时间长,目前尚不能做到实时驱动角色模型及实时的观看效果。这类系统对于表演场地的光照、反射情况敏感。装置定标也较为繁琐。特别是当运动复杂时,不同部位的Marker 很容易发生混淆、遮挡,产生错误的结果,经常需要人

工干预后期处理过程[2]

。

图1　光学式运动捕捉系统

2.2　角色动画技术

角色动画是计算机图形学和艺术相结合的产

物。目前,实时角色动画技术主要有三种实现手段:

1)关节动画;

2)单一网格模型动画;3)骨骼蒙皮动画。

其中在骨骼蒙皮动画中,单个舞蹈演员角色由作为皮肤的单一网格模型和按照一定层次组织起来的骨骼组成。皮肤的每一个顶点都会受到一个或者多个骨骼的影响,通过改变相邻骨骼间的夹角和位移,组成角色的皮肤就可以体现出不同的外观,从而实现动画效果。皮肤则作为一个网格蒙在骨骼之上,规定角色的外观,是一个可以在骨骼影响下变化的可变形网格。组成皮肤的每一个顶点都会受到一个或者多个骨骼的影响。在顶点受到

多个骨骼影响的情况下,不同的骨骼按照与顶点的几何、物理关系确定对该顶点的影响权重,这一权重可以通过建模软件计算或者手工设置。通过计算影响该顶点的不同骨骼对它影响的加权和就可以得到该顶点在世界坐标系中的正确位置。动画文件中的关键帧一般保存着骨骼的位置,朝向等信息。通过在动画序列中相邻的两个关键帧间插值可以确定某一时刻各个骨骼的新位置和新朝向。然后按照皮肤网格各个顶点中保存的影响它的骨骼索引和相应权重信息可以计算出该顶点的新位置,这样就实现了在骨骼驱动下的单一皮肤网格变形动画,即骨骼蒙皮动画。

骨骼蒙皮动画的效果比关节动画和单一网格动画更逼真,更生动。而且,随着计算机技术的不断提高,骨骼蒙皮动画己经成为各类实时动画应用中使用最广泛的动画技术。

3　少数民族舞蹈动作数据捕捉及模

型建立

　　通过先收集文字记录,拍摄图片和视频,获取芦笙舞的相关文字、图片、视频相关资料,进行舞蹈编排,利用动作捕捉设备就可以进行舞姿动作的录制,以获取舞蹈运动数据,同时利用3D Studi o Max 初步建立舞蹈者人物模型。在拥有运动数据和舞蹈者模型后即可进行数字化的后期制作,实现动画展示

。制作流程如图2所示。

图2　制作流程

3.1　舞蹈动作数据捕获

要获得便于处理的舞蹈者运动数据,通常要求

表演者穿上单色紧身的服装,在身体的关键部位,如关节、髋部、肘、手腕等位置上贴上一些特制的标志或发光点(Marker ),如图3。

作为系统的舞蹈者定标后,反光材料在外部光源的照射下可以从不同角度反射出RG B 值相同的光,利用几台摄像机(摄像机的多少主要根据模型的复杂程度而定)进行动作拍摄,在每一时刻,可以得到几幅从不同角度拍摄到的二维平面图,对

?29?贵州大学学报(自然科学版)第26卷

图3　M arkers分布

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