借助Artec3D扫描与TVA，革新影视游戏动捕空间规划

挑战：相机遮挡问题耗时且成本高昂，是影视、游戏动作捕捉过程中常见的技术难题。

解决方案：Artec Ray II、Artec Studio、TVA（Tracklab Volume APP）

效果：Tracklab（Freedspace旗下的3D追踪部门）提出了一种创新方法，能够预先对动作捕捉系统（来自OptiTrack）进行可视化和规划，从而确保拍摄过程顺畅无阻，不会出现中断。

为何选择Artec 3D：Artec Ray II 可在几分钟内完成动捕空间的扫描；Artec Leo 和 Spider II 则更擅长对道具进行数字化处理，创建虚拟世界的角色模型。而精妙的相机优化部分，则由Tracklab Volume应用程序（TVA）完成——这款软件能够模拟复杂的3D环境，帮助找出最佳的设备布设方案。

Artec Ray II 处于简化布设状态，正在捕获一个大型动捕空间

在我们深入探讨这种新流程之前，先来明确几个概念。所谓的“动作捕捉影棚”到底是什么？简单说，这种影棚就是一个装满了摄像机的房间，用来追踪人或物体上标记点的运动，你在影视剧幕后花絮里一定见过类似场景。

动作捕捉系统制造商OptiTrack开发了先进的动捕摄像机，广泛应用于机器人技术、生物力学和医学研究领域，但最常见的用途还是搭建虚拟制作场景。借助巨型LED屏幕，导演可以把实景拍摄和沉浸式视觉特效结合在一起，漫威电影里那些超级英雄打斗的场面就是这么来的。

近年来，CGI和 VFX（视觉特效）技术的进步已经深刻改变了电影行业，但搭建一个动作捕捉影棚并非易事。即使存在布景和道具遮挡，仍需要确保有足够多的摄像机能够捕捉到标记点。目前，这项工作主要靠技术人员对特定追踪摄像机的经验。如果动捕影棚的布局不当，就会导致相机遮挡，追踪无法进行，拍摄不得不暂停，只能重新调整摄像机的位置。

调整布景的时候，剧组人员忙前忙后，演员只能在旁边等着。这种等待会造成成本增加、周期延误。正因如此，保证拍摄过程稳定可靠才尤为关键。同时，能够轻松地可视化和沟通环境或影棚变化对追踪效果的影响，也极为关键。

正是出于这些考虑，Tracklab开发了TVA（Tracklab Volume APP），旨在简化动捕空间的规划流程，规避用户经验水平的影响，通过优化追踪覆盖率，最大限度提高拍摄时间的利用效率。

一、融合3D扫描与动作追踪

Freedspace在推动TVA成功上有着得天独厚的优势。公司旗下共有三个部门：Thinglab主攻3D打印，Scanlab负责销售Artec 3D扫描仪并提供相关服务，Tracklab则专门做动作捕捉解决方案。

据Freedspace的3D追踪总监Richard Burt介绍，这些技术之间存在“相互借鉴”的机会。最近就有一个例子：远距LiDAR扫描仪Artec Ray II把动作捕捉空间扫描下来，用于TVA优化。

在TVA中优化动捕影棚很简单，有没有3D扫描都能完成。但如果把影棚的3D扫描图导进去，追踪效果就能提升一个档次。

用Ray II把动捕空间数字化并不复杂。把设备往三脚架上一装，挪到房间不同位置即可。Richard解释说：“Ray II单次扫描就足以覆盖整个空间，但从多个位置分别扫描，能让环境数据密度达到最大。”

不过，精度同样不能马虎。好在设备内置的视觉惯性系统（VIS）会预先对齐扫描数据，后期处理就能无缝衔接。随后，Artec 3D 旗下行业领先的扫描与处理软件Artec Studio可以快速完成数据融合、整理和导出。

在 Artec Studio 中处理动捕房间的3D扫描数据

Richard说：“扫描时，聚光灯可能会在表面产生一些轻微的纹理反光，不过用Artec Studio强大的照片纹理功能就能轻松去掉，后期处理时直接校正和归一化颜色就行。”最终得到的3D模型细节足够丰富，完全能满足场景规划、优化等需求。

他补充道：“我们还可以进一步拓展这些3D扫描的应用场景。比如，用Artec Leo或Artec Spider II扫描人物或特定高保真道具，再无缝整合进来。再比如，扫描大型实体资产，例如像拍摄用的车辆，这样就能提前把整个追踪范围看得清清楚楚，布景时完全不用靠猜。”

二、TVA优化动捕影棚

等3D扫描数据在Artec Studio里处理完后，就可以导入TVA进行规划分析了。Freedspace的这款软件提供了各种实用工具，能针对不同尺寸的标记点以及不同类型的OptiTrack标记来评估追踪效果。在TVA里面，每个点位都可以单独开关，这样在正式开拍之前，就能先在虚拟世界里测试各种布设方案。

TVA中的摄像机单独调校与瞄准功能，助力动捕空间优化

有一点值得注意：想要获得高质量的数据，完全取决于摄像机怎么摆放。如果摄像机位置不对，就会出现盲区——那些区域的动作根本拍不到，人也给挡住了。Richard解释说，这些问题会直接影响成片效果，因为合适的机位能保证追踪顺畅，而对动捕空间进行测算则能提高可预测性。

Richard举了个例子：“比如在山洞环境里布景，天然的岩石就会挡住摄像机的视线。但如果提前把这些岩石扫下来，我们就能知道它们的确切尺寸和位置。然后在虚拟空间里把它们精确放好，虚拟制作就完全不用靠猜了。再比如，演员要做一些高难度动作，像从高处跳下来，这时候如果能知道道具平台有多高，就能准确判断摄像机该放哪儿，这价值太大了。”

TVA中的空间热力图工具，可以精准呈现OptiTrack摄像机在整个动捕空间内的覆盖情况。

说到底，借助Ray II扫来的数据和TVA的空间热力图，就能判断摄像机的机位是否合理——绿色代表覆盖良好，红色则相反。当然，TVA本身也自带全套工具，完全可以从头搭建“虚拟场景”。但如果你直接把OptiTrack的Motive软件里的校准文件导进来，那就能百分之百确定当前布设没问题了。

三、不止于CGI：其他追踪场景也适用

Richard认为，3D扫描与TVA优化技术的结合潜力巨大，不仅限于传统的CGI和VFX领域，在更广泛的制造业中也大有可为。比如，在拍摄电子游戏里的打斗场景时，需要知道桌子上道具的尺寸和位置，因为它们可能会妨碍角色动作。这时候，用Leo或Spider II来扫描这些道具就再合适不过了。

机器人领域也是同样的道理。Richard解释说，工业环境和工厂车间里动态变化非常多，到处是移动的托盘、集装箱和各种布景设备。用TVA模拟这些环境，就能提前优化好摄像机布局，确保机器人移动时不受阻挡，遮挡风险大大降低。

Richard总结道：“可以预见，许多使用 Artec 3D 扫描仪的客户都将从 TVA 与 OptiTrack 系统的集成中受益。我们的用户遍布各个行业，有做电子游戏开发、虚拟制作、动画，也有做航空航天、先进制造、机器人等等。对于任何想要把动捕空间数字化并进行优化的企业来说，TVA都能帮你实现。”

三维扫描技术正深刻重塑影视虚拟制作的工作模式，打通实体现场与数字制作之间的数据壁垒。过去影视CGI资产多依靠人工建模，动捕棚机位排布也高度依赖工程师经验，容易出现细节失真、拍摄遮挡、现场反复调试停机等问题。依托三维扫描，能够快速完成人物替身、道具、动捕棚空间的高精度数字化采集，结合仿真软件实现拍摄前期虚拟预演，提前规避相机遮挡盲区，优化设备布设，有效缩减片场调试时间，降低项目成本。它不再只服务于后期特效制作，逐步渗透到前期规划、现场拍摄全流程。随着虚拟制片行业持续发展，三维扫描将进一步完善影视工业化管线，同时向外辐射游戏、机器人仿真等关联领域，为数字内容生产提供扎实的数据支撑。

【以上文章来源于Artec3D埃太科三维，作者小埃】

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