先锋动画与虚拟角色的进化之路 发布于2024-12-25 作者:C3P00 在20世纪末，计算机技术的飞速发展为动画产业带来了前所未有的变革。从粗线条的形象到栩栩如生的虚拟角色，动画师们不断探索着如何让这些虚拟形象更加逼真、自然。本文将带您走进格拉夫的工作室，深入了解先锋动画系列的发展历程，并探讨虚拟角色背后的复杂技术与哲学思考。 1. 粗线条形象与早期尝试 1.1 简单形象的诞生 在90年代初，格拉夫的工作室落户于一间重新装修过的仓库，这里灯光黯淡，却充满了创新的气息。二十几台巨大的显示器闪烁不已，展示着各种实验性的动画项目。这些项目中最引人注目的是一些粗线条的形象——骑摩托的落魄布偶、栩栩如生的动画剪纸以及坏小子瘪四和猪脑等。这些形象虽然简单，但却充满了独特的魅力，成为了当时动画界的标志性作品。 1.2 虚拟现实装置“瓦尔多” 在工作室的一角，有一个自制的虚拟现实装置——瓦尔多。这个名字取自一个老科幻小说中的人物，它是一种可以让人远距离操纵木偶的装置。通过瓦尔多，动画师们能够将人类演员的动作捕捉下来，并将其应用到虚拟角色上。这种技术的首次应用是在《科米蛙》这部带有试验性质的计算机动画中，它是用一个手掌大小的瓦尔多装置画出来的。而莫西则是一个拥有完整身体的虚拟角色，一个真正的虚拟木偶。 2. 莫西：第一个完全计算机化的动画人物 2.1 莫西的外观与声音 莫西看起来像一只卡通狗，有着大鼻子、被啃了的耳朵、戴着白手套的手，以及“橡皮管”一样的手臂。他还有非常滑稽的声音。尽管他的动作尚未完全绘制完成，但莫西已经展现出了惊人的潜力。这些动作是从一个人类演员的动作中提取出来的，通过传感器捕捉并应用到莫西身上。例如，当动画师想让莫西跳舞时，他会戴上一顶黄色的头盔，头盔上固定着一个小棍，小棍的末端是一个位置传感器。随后，动画师在肩膀和胯部也捆上传感器，再拎起两个泡沫板裁成的巨型卡通手——其实是手套。他一边跳舞一边挥动这两只手，屏幕上的莫西也随之舞动起来。 2.2 自动对口型技术 莫西最擅长的把戏是自动对口型。通过将录制好的语音输入到一个算法中，这个算法可以计算出莫西的嘴唇应该怎么动，然后牵动它们。这项技术使得莫西能够用别人的声音说出各种气人的话，增加了角色的趣味性和互动性。事实上，让莫西动起来的方法有很多种，旋转拨盘、敲命令、移动光标，甚至用算法生成某种自主行为，都能让莫西动起来。 3. 人类动作的复杂性与挑战 3.1 人体运动的天文数字 虽然今天的计算机已经能够勉强进行人类动作的计算，但要想实现实时计算，就像我们在真实生活中那样随机应变，几乎是无法实现的。人体大约有200个运动点，这些运动点所能做出的动作姿态之数量基本上是天文数字。单单是一个简单的抠鼻子动作，所需要的计算量就已经超过了现有大型计算机的能力。 3.2 动作的自然性与时机 除了计算量的巨大挑战外，人类动作的复杂性还在于每个姿势都可以通过多种不同的途径来达到。当我们把脚伸进鞋里时，需要通过小腿、脚以及脚趾的数百个动作的配合来完成整个运动。事实上，我们的四肢在走路时所完成的动作顺序是如此复杂，以至于有足够的余地允许用上百万种不同的方式去完成它。通常，熟人在一百尺开外不用看我们的脸就能认出我们，完全是因为我们走路时无意识地使用了惯用的腿部肌肉。 动画师们很快意识到，某些连接顺序会比其他联接顺序显得更“自然”。例如，当兔八哥伸手去拿胡萝卜时，它的手臂伸向胡萝卜的路径更像人类的手臂运动。而如果动画形象的动作不符合这种自然的顺序，即使按照正确的路径行动，仍会显得很机械。因此，时机的掌握是动作的又一个复杂面。 4. 行为学架构中的代理 4.1 动物行为学的启发 为了更好地模拟人类和其他动物的动作，研究人员开始深入研究动物行为学。20世纪四十年代，欧洲著名的动物观察三人组——康拉德·劳伦兹、卡尔·冯·弗里希和尼可·丁柏根——通过对鹅、蜜蜂和鱼类的研究，揭示了动物行为背后的逻辑。他们发现，动物行为是一种去中心化协同，即将许多独立的动作（驱动）中心像盖房子一样搭建到一起。每个行为模块都是由反射现象组成的，它们能调用一些简单的功能，比如遇热时回缩，或者被触碰时闪避。 4.2 分布式控制与自下而上的行为管理 动物的行为是由多个独立的“行为代理”构成的网络决定的，这些代理彼此交叉激活，构成一个总体的行为模式。这种分布式控制机制与机器人学家罗德尼·布鲁克斯提出的包容结构非常相似。动物就是能够正常运作的机器人，支配动物的去中心化、分布式控制同样适用于机器人和数字生物。 在计算机科学家的眼中，行为学教科书上那些相互连接的行为模块网络图，其实就是计算机的逻辑流程图。通过对子行为进行安排，任何人格特征都能够编成程序。从理论上来说，动物所具有的任何情绪，任何微妙的情感反应，都可以用计算机来生成。用来支配机器人罗比的那种自下而上的行为管理机制也可以用来支配银幕上的生物，而这也正是从活生生的燕雀和棘背鱼那里借鉴来的机制。 5. 未来的虚拟角色 5.1 柠檬头与行为库 塞尔彻实验室的学生们组装了一个能够自己走路的卡通形象，叫柠檬头。柠檬头走起路来要比那些线条形象更真实也更复杂，因为它的行动需要更多的身体构件和关节支持。它可以非常逼真地绕过躺倒的树干之类的障碍。柠檬头启发了另一位学生史蒂文·斯特拉斯曼，他想试试在设计行为库上到底能走多远。基本的想法就是给柠檬头这样的通用角色提供一本收集有各种动作和姿势的“剪贴簿”。想要擤鼻涕？行，这有一整张碟的动作可选。 5.2 数字电影演员的未来 未来的虚拟角色不仅仅是会走路的木偶，它们还将具备更复杂的情感表达和自主决策能力。研究人员正在尝试更进一步的自主虚拟角色，提取出巨型蟑螂那自下而上的行为引擎，为它包裹上侏罗纪恐龙的迷人外壳，就得到了一个数字电影演员。给这个演员上紧发条，给它分配充足的计算机周期，再像指导真人演员那样对它进行指导。程序员只要给它下达一些通用的指令——如“去找吃的”，它就会自己弄明白如何通过协调自己的肢体来完成指令。 5.3 造梦的艺术 当然，造梦并不是那么容易的事情。移动只是行动的一个方面。仿真生物除了移动之外，还必须寻找路线，表达情感，做出反应。为了使创造出的生物不仅仅会走路，动画师们（还有机器人研究者们）需要找出办法来培育出所有类型的自然行为。未来的虚拟角色将不仅仅是屏幕上的图像，它们将成为具有情感、个性和自主行为的“生命体”，与观众产生更深的情感共鸣。 总结来说，先锋动画系列的发展不仅仅是技术的进步，更是对人类行为和情感的深刻理解。从简单的粗线条形象到复杂的虚拟角色，动画师们不断探索着如何让这些虚拟形象更加逼真、自然。未来，随着技术的进一步发展，虚拟角色将不再仅仅是娱乐工具，它们将成为我们生活的一部分，带给我们更多的惊喜与感动。✨ 如果你对虚拟角色的未来发展感兴趣，不妨继续关注这一领域的最新进展。或许有一天，你也会成为这个充满创造力的世界中的一员！🚀
在20世纪末，计算机技术的飞速发展为动画产业带来了前所未有的变革。从粗线条的形象到栩栩如生的虚拟角色，动画师们不断探索着如何让这些虚拟形象更加逼真、自然。本文将带您走进格拉夫的工作室，深入了解先锋动画系列的发展历程，并探讨虚拟角色背后的复杂技术与哲学思考。
1. 粗线条形象与早期尝试
1.1 简单形象的诞生
在90年代初，格拉夫的工作室落户于一间重新装修过的仓库，这里灯光黯淡，却充满了创新的气息。二十几台巨大的显示器闪烁不已，展示着各种实验性的动画项目。这些项目中最引人注目的是一些粗线条的形象——骑摩托的落魄布偶、栩栩如生的动画剪纸以及坏小子瘪四和猪脑等。这些形象虽然简单，但却充满了独特的魅力，成为了当时动画界的标志性作品。
1.2 虚拟现实装置“瓦尔多”
在工作室的一角，有一个自制的虚拟现实装置——瓦尔多。这个名字取自一个老科幻小说中的人物，它是一种可以让人远距离操纵木偶的装置。通过瓦尔多，动画师们能够将人类演员的动作捕捉下来，并将其应用到虚拟角色上。这种技术的首次应用是在《科米蛙》这部带有试验性质的计算机动画中，它是用一个手掌大小的瓦尔多装置画出来的。而莫西则是一个拥有完整身体的虚拟角色，一个真正的虚拟木偶。
2. 莫西：第一个完全计算机化的动画人物
2.1 莫西的外观与声音
莫西看起来像一只卡通狗，有着大鼻子、被啃了的耳朵、戴着白手套的手，以及“橡皮管”一样的手臂。他还有非常滑稽的声音。尽管他的动作尚未完全绘制完成，但莫西已经展现出了惊人的潜力。这些动作是从一个人类演员的动作中提取出来的，通过传感器捕捉并应用到莫西身上。例如，当动画师想让莫西跳舞时，他会戴上一顶黄色的头盔，头盔上固定着一个小棍，小棍的末端是一个位置传感器。随后，动画师在肩膀和胯部也捆上传感器，再拎起两个泡沫板裁成的巨型卡通手——其实是手套。他一边跳舞一边挥动这两只手，屏幕上的莫西也随之舞动起来。
2.2 自动对口型技术
莫西最擅长的把戏是自动对口型。通过将录制好的语音输入到一个算法中，这个算法可以计算出莫西的嘴唇应该怎么动，然后牵动它们。这项技术使得莫西能够用别人的声音说出各种气人的话，增加了角色的趣味性和互动性。事实上，让莫西动起来的方法有很多种，旋转拨盘、敲命令、移动光标，甚至用算法生成某种自主行为，都能让莫西动起来。
3. 人类动作的复杂性与挑战
3.1 人体运动的天文数字
虽然今天的计算机已经能够勉强进行人类动作的计算，但要想实现实时计算，就像我们在真实生活中那样随机应变，几乎是无法实现的。人体大约有200个运动点，这些运动点所能做出的动作姿态之数量基本上是天文数字。单单是一个简单的抠鼻子动作，所需要的计算量就已经超过了现有大型计算机的能力。
3.2 动作的自然性与时机
除了计算量的巨大挑战外，人类动作的复杂性还在于每个姿势都可以通过多种不同的途径来达到。当我们把脚伸进鞋里时，需要通过小腿、脚以及脚趾的数百个动作的配合来完成整个运动。事实上，我们的四肢在走路时所完成的动作顺序是如此复杂，以至于有足够的余地允许用上百万种不同的方式去完成它。通常，熟人在一百尺开外不用看我们的脸就能认出我们，完全是因为我们走路时无意识地使用了惯用的腿部肌肉。
动画师们很快意识到，某些连接顺序会比其他联接顺序显得更“自然”。例如，当兔八哥伸手去拿胡萝卜时，它的手臂伸向胡萝卜的路径更像人类的手臂运动。而如果动画形象的动作不符合这种自然的顺序，即使按照正确的路径行动，仍会显得很机械。因此，时机的掌握是动作的又一个复杂面。
4. 行为学架构中的代理
4.1 动物行为学的启发
为了更好地模拟人类和其他动物的动作，研究人员开始深入研究动物行为学。20世纪四十年代，欧洲著名的动物观察三人组——康拉德·劳伦兹、卡尔·冯·弗里希和尼可·丁柏根——通过对鹅、蜜蜂和鱼类的研究，揭示了动物行为背后的逻辑。他们发现，动物行为是一种去中心化协同，即将许多独立的动作（驱动）中心像盖房子一样搭建到一起。每个行为模块都是由反射现象组成的，它们能调用一些简单的功能，比如遇热时回缩，或者被触碰时闪避。
4.2 分布式控制与自下而上的行为管理
动物的行为是由多个独立的“行为代理”构成的网络决定的，这些代理彼此交叉激活，构成一个总体的行为模式。这种分布式控制机制与机器人学家罗德尼·布鲁克斯提出的包容结构非常相似。动物就是能够正常运作的机器人，支配动物的去中心化、分布式控制同样适用于机器人和数字生物。
在计算机科学家的眼中，行为学教科书上那些相互连接的行为模块网络图，其实就是计算机的逻辑流程图。通过对子行为进行安排，任何人格特征都能够编成程序。从理论上来说，动物所具有的任何情绪，任何微妙的情感反应，都可以用计算机来生成。用来支配机器人罗比的那种自下而上的行为管理机制也可以用来支配银幕上的生物，而这也正是从活生生的燕雀和棘背鱼那里借鉴来的机制。
5. 未来的虚拟角色
5.1 柠檬头与行为库
塞尔彻实验室的学生们组装了一个能够自己走路的卡通形象，叫柠檬头。柠檬头走起路来要比那些线条形象更真实也更复杂，因为它的行动需要更多的身体构件和关节支持。它可以非常逼真地绕过躺倒的树干之类的障碍。柠檬头启发了另一位学生史蒂文·斯特拉斯曼，他想试试在设计行为库上到底能走多远。基本的想法就是给柠檬头这样的通用角色提供一本收集有各种动作和姿势的“剪贴簿”。想要擤鼻涕？行，这有一整张碟的动作可选。
5.2 数字电影演员的未来
未来的虚拟角色不仅仅是会走路的木偶，它们还将具备更复杂的情感表达和自主决策能力。研究人员正在尝试更进一步的自主虚拟角色，提取出巨型蟑螂那自下而上的行为引擎，为它包裹上侏罗纪恐龙的迷人外壳，就得到了一个数字电影演员。给这个演员上紧发条，给它分配充足的计算机周期，再像指导真人演员那样对它进行指导。程序员只要给它下达一些通用的指令——如“去找吃的”，它就会自己弄明白如何通过协调自己的肢体来完成指令。
5.3 造梦的艺术
当然，造梦并不是那么容易的事情。移动只是行动的一个方面。仿真生物除了移动之外，还必须寻找路线，表达情感，做出反应。为了使创造出的生物不仅仅会走路，动画师们（还有机器人研究者们）需要找出办法来培育出所有类型的自然行为。未来的虚拟角色将不仅仅是屏幕上的图像，它们将成为具有情感、个性和自主行为的“生命体”，与观众产生更深的情感共鸣。
总结来说，先锋动画系列的发展不仅仅是技术的进步，更是对人类行为和情感的深刻理解。从简单的粗线条形象到复杂的虚拟角色，动画师们不断探索着如何让这些虚拟形象更加逼真、自然。未来，随着技术的进一步发展，虚拟角色将不再仅仅是娱乐工具，它们将成为我们生活的一部分，带给我们更多的惊喜与感动。✨
如果你对虚拟角色的未来发展感兴趣，不妨继续关注这一领域的最新进展。或许有一天，你也会成为这个充满创造力的世界中的一员！🚀