导 语AIGC（东谈主工智能生成内容）的创作风潮正在大师畛域内彭胀，为雄壮创作者完满科幻想象提供了新的能源。为了长远接洽AIGC在科幻创作范畴的影响，中国科幻扣问中心“AIGC赋能科幻影视产业扣问”课题组进行了一系列“AI共创科幻短片”实验。在这个历程中，咱们充分尝试千般AI器用亚洲色图 自拍偷拍，有了更多新奇的体验、发现与尝试。
在之前的《AIGC赋能科幻影视本领不雅察：动作捕捉篇》中，咱们向诸位读者先容了AIGC在动作捕捉范畴的应用，其中包括计较机视觉和文生动作等本领的引入，这些本领使得更经济高效地完满动作捕捉成为可能。咱们也积极尝试借助这些本领进行创作推论。与老例的行走、驰驱、跳舞等动作捕捉不同，算作科幻怜爱者，咱们将视线蔓延至六合的星辰大海，想绪飘游到玉阙之间。这次，咱们在实验中挑战模拟零重力环境，完满失重饰演。
一、****失重饰演在电影中的复现决策在地球的重力环境下，完满失重镜头一直以来皆是一个巨大的挑战。咱们参考了导演张小北的先容以及关系贵寓，初步整理出以前影视作品中完满失重场景的决策：
**1.****吊威亚（wire-flying）**吊威亚本领在电影制作中被盛大汲取，早在1950年的《登陆月球》（Destination Moon）中就有所体现（图1）。在对天际的贯通相对有限的时间，这部电影力争尽可能地追求科学性。为了创造低重力环境的嗅觉，导演汲取了一种步履，将演员系在经过滑轮系统的钢琴线上，并由顶置起重机扫尾他们的畅通。
图1 《登陆月球》失重片断
但是在阿谁年代，由于钢线容易被照亮，制作团队不得不一次次进行调遣和重拍。值得一提的是，知名科幻作者罗伯特·A·海因莱因（Robert A. Heinlein）对电影的最终脚本作出了巨大孝顺，并担任了本领参谋人，但他也对电影制作之难感到了一些无奈，合计“确切主义果真太贵了”（Realism is confoundedly expensive. 图2）。
图2 海因莱因（图片出自视频“How Space Movies Evolved Over 120 Years” 视频作者Insider）
自后，在经典科幻电影《2001：天际漫游》（*2001: A Space Odyssey,*1968）中，导演斯坦利·库布里克也应用了吊威亚本领。他秘密地将录像机放在大地进取进行拍摄，这么演员的体魄天然地挡住了威亚，秘密地惩办了拍摄穿帮的问题。如今，跟着影视殊效本领的不断提高，“威亚实景拍摄+后期数字成立”也曾成为许多失重场景电影的主要制作步履。《星际穿越》（*Interstellar,*2014）、《异星醒觉》（*Life,*2017）以及《流浪地球》（2019）系列等影片皆汲取了这种步履，效果额外可以。
2.****计较机本领集成计较机本领集成主要体当今数字预演（previs，即通过数字预拍摄，提前盘算演员和录像机的畅通）、LED灯箱（可飞速变换以模拟天际中的光芒变化）、数字畅通扫尾录像系统（通过体式精确扫尾录像机镜头畅通，这一本领在《星球大战》（Star Wars*，1977）中得到了盛大应用）以及数字脚色（电脑生成的演员数字替身）等方面。其中最令东谈主瞩方针应该是电影《地心引力》（Gravity，*2013）中的17分钟长镜头。在这一镜头中，演员被固定在机械臂上，置于LED灯箱内，在事先盘算的演员和录像生动作的扫尾下，机械臂、LED灯箱画面、演员天际服上的灯光，以及电控录像机皆简略精确地畅通。
通过这种模样，在正确的光芒和视角下，可以捕捉到如演员不入虎穴，焉得虎子的饰演。后期制作时，再将演员面部画面与数字脚色合成，最终呈现出这一轰动东谈主心的镜头。比年来，许多天际题材的电影皆或多或少地汲取了其中的一些本领，例如《登月第一东谈主》（First Man*，*2018）、《午夜天际》（*The Midnight Sky，*2020）和《流浪地球2》（2023）。
3.****在失重环境中实拍在1995年制作的电影《阿波罗13号》（Apollo 13，图3）中，制作团队汲取了一种出奇改装的波音KC-135飞机，也被戏称为“吐逆彗星”（Vomit Comet）。这架飞机沿着弧线轨迹飞翔，创造出了机舱内少顷的失重情景。这让演员简略切体魄验确切的失重环境，从而完满了确切的动作和响应。但是，每次失重只可不时25秒，因此必须提前悉心联想每个镜头。为了完成这一壮丽的成立，剧组所有进行了612次飞翔，共计阅历了快要4小时的失重情景。
图3 《阿波罗13号》失重片断
另一个令东谈主瞩方针例子是俄罗斯电影《深空挽回者》（Challenge，2023）。这部电影成为了东谈主类历史上首部在天际拍摄的电影。在2021年年中，导演克里姆· 什彭科和女主演尤利娅·裴若希德搭乘定约MS-19六合飞船插足外洋空间站，进行径期12天的拍摄。他们还邀请了俄罗斯宇航员客串出演，最终拍摄了30分钟的内容。这些实地拍摄的阅历为不雅众呈现了愈加确切和轰动东谈主心的天际场景，也展示了电影制作中不懈的立异和勇气。
此外，要科学地再现天际环境，还有一个步履是汲取东谈主工重力。例如，在电影《2001：天际漫游》中，制作团队联想了一个环形空间站（图4），通过旋转来产生离心力，从而制造出东谈主工重力。他们建造了一个高约11.5米的离神思，以每小时约4.8千米的速率旋转，以模拟东谈主工引力，效果令东谈主叹为不雅止。此外，一些科幻作品中也忽视了“重力靴”等认识。
图4 《2001天际漫游》置景
不管汲取哪种模样，皆有一个共同的特质，即高制作门槛和高制作资本。但是，当今咱们可以尝试探索一种与之不同的AIGC赋能决策，即“低门槛+低资本”的步履。
在《流浪地球2电影制作手记》中，视效总监赵浩强在先容视效部门对预拍摄的劝诫总结时暗示：“兴味的是，当咱们拍天际飘荡的戏时，在臆造棚当中反倒可以无用吊钢丝的老例模样，刚好有一些别的戏时有用到担架谈具的，在拍摄飘荡的时刻，就请演员躺在担架、板车或者木箱上，后头有使命主谈主员去推。因为在虚拍环境中，唯有衣服动捕开发的演员才会被拍到，现场使命主谈主员关于影相机来说反倒是隐形的。”
维塔数码（Weta Digital）动画总监艾丹·马丁（Aidan Martin）也共享了他们在电视剧《天际队列》（Space Force，2020-2022）制作中的劝诫：“咱们的首席动画师克雷格·杨（Craig Young）作念了好多失重动作捕捉饰演尝试，有天房间里有一把莫得靠背的小滚椅。克雷格坐在上头，我推着他，他领悟得好像在*失重环境相似……咱们最终将那把椅子带到了动作捕捉舞台，让克雷格穿上了这套装备。我会在舞台上将他拉来拉去，这么他就简略仿佛在‘飘荡’*相似。巧合动作裁剪团队会在脚色的畅通旅途上添加更多的飘荡感。但那把椅子就是咱们相配高技术的反重力开发。”
相关于现实拍摄，臆造拍摄具有额外的便利性。在咱们这次的本领决策中，咱们尝试以“数字演员+AI真东谈主换脸+生成失重动作”的模样来复现失重环境下的动作。需要补充领悟，本文关怀的重点是失重动作的完满，相关数字演员的内容在本文中不予长远接洽。
二、****失重动作的AIGC考试在零重力环境下的动作数据，主流的动作捕捉数据库基本上是空缺的，唯有小数数的数据来自水中飘荡或者在风洞环境下制作的飞翔动作。关于CG动作惩办决策，咱们有两个主要的目的：基于确切视频素材的动作捕捉和AI提拔动作模拟。
1.****决策一：基于确切视频素材的动作捕捉目下，咱们只可获取到有限的公开视频素材，主要来源于中国空间站或外洋空间站的科普视频、航天员西宾视频、零重力飞船的镜头，以及一些高空跳伞的镜头。咱们更侧重使用确切素材算作基础，因为电影中的动作可能存在科常识题，是以不在咱们的使用素材畛域之内。例如来说，即使是被公合计效果最佳的天际电影之一《地心引力》，字据专科科学家的不雅点，电影中瑞安·斯通博士（桑德拉·布洛克饰）收拢宇航员麦特·科沃斯基（乔治·克鲁尼饰）须臾的情节，按照严格的科学判定亚洲色图 自拍偷拍，克鲁尼不会飘走，电影本应该在那一刻扫尾。
为了进行径作识别，咱们利用了神舟十三号的玉阙课堂中的角动量实验视频，并汲取ROKOKO Vision（动作捕捉厂商ROKOKO推出的一款基于视频识别东谈主体动作的应用）的单录像头AI动作识别本领进行操作。以下是咱们的初步闭幕（图5），可以看到，叶光富的旋转实验镜头稍作修改后可以告成使用。
图5 视频动捕生收效果（未经过处理）（动图）
但素材制约了咱们的进一步探索，主要问题在于：
（1）东谈主体畅通镜头有限：目下，单录像头动作捕捉决策可以相瞄准确地捕捉到较大幅度的体魄动作，但现存素材中，航天员大多处于全体体魄相对静止的情况下，即使是在进行实验时，主要亦然上半身或仅手部畅通。由于目下的视频精度还无法准确网络较小幅度的畅通，同期好多动作在展示之后只可不时几秒钟，这也制约了咱们的素材数目。相对而言，零重力飞机中的动作愈加兴味，但这也引出了下一个问题。
（2）镜头受到多种干扰身分：单录像头动作捕捉容易受到干扰，起原是在三维空间中识别信息的困难。在大地拍摄中，咱们可以以大地算作参照物来尝试重建畅通，但在失重环境中，手持镜头意味着被拍摄东谈主员和拍摄者两边的畅通，极大地加多了空间重建的难度。例如，高空跳伞的失重镜头因为艰辛参照物，镜头无法使用。其次，存在环境讳饰问题。巧合体魄的一部分可能被讳饰，天然东谈主眼可以初步判断动作的样态，但AI不一定能提供准确的谜底。若是在相对复杂的环境中拍摄，如外洋空间站可能存在相对错落的情况，或者零重力飞机上有多位东谈主员（图6），这皆会给动作识别带来好多困难。
图6 博尔特在零重力飞机上竞走
值得一提的是，在接洽这个问题时，咱们发现专科航天科研东谈主员为了在微重力环境中进行东谈主体畅通的定量扣问也在探索访佛的问题。在2013年的论文《微重力畅通捕捉本领的评估》（“Evaluation of Motion Capture Techniques in Microgravity”）中，提到了使用光学、红外或Kinect等决策进行径作评估。中国的扣问团队在2023年的论文《具有自校准功能的宇航员姿势重建多视觉系统》（“A Multi-View Vision System for Astronaut Postural Reconstruction with Self-Calibration”）中忽视了卷积神经网罗的免校准东谈主体姿态评估决策。但是，这些决策皆需要多个录像头，因此在咱们的素材畛域内并不适用。
2.****决策二：AI提拔动作模拟在玉阙课堂中，咱们有幸不雅察了许多物理实验，包括最新一期中点火天际圆圆的火苗，这再次考据了牛顿定律的正确性。因此，咱们尝试进行了与前文相背的操作，以定律为中枢，通过AI提拔来推导出失重环境中的动作。
这次，咱们使用了AI提拔的动画软件Cascadeur。该软件预设了物理环境的缔造，同期基于东谈主体物理学来成立动作。咱们尝试复制了航天员叶光富的旋动弹作，起原设定了手臂的动作变化——双臂展开、减弱…...同期也为全身设定了旋转（图7、图8）。可以看到，在最终经过AI调遣后，闭幕与叶淳厚的动作透彻一致，减弱时速率快，展开时速率慢。这种速率变化透彻由软件生成，莫得东谈主工侵略。
图7 AI提拔失重动画制作 复刻角动量守恒
图8 AI提拔失重动画制作 前滚翻（动图）
咱们上前一步，进一步联想收拢扶手，上前空翻等一系列动作（图9）。
图9 AI提拔失重动画制作 收拢扶手上前空翻
在这个历程中，咱们也面终末一些困难：
（1）艰辛外力侵略：在透彻失重且莫得外力干与的情况下，东谈主体很难自主旋转，即即是翻身，也会保持静态（图10）。航天员叶光富在中国空间站的“筋斗云”中，履行上是通过脚起原搏斗到航天器，从而产生初步的外力，然后体魄运转旋转。因此，这套决策离不开东谈主工设定动作。
图10 失重参考视频 自主旋转困难
（2）东谈主工设定动作：除了加多使命量，东谈主工设定动作最大的问题是艰辛确切感，需要动画师具备高度的不雅察和制作能力，并莫得缩小门槛。因此，咱们但愿简略更进一步，陆续尝试寻找更灵验的步履。
3.****决策三：视频捕捉+AI模拟领先的决策是但愿使用半身的动作进行径作捕捉，然后通过AI来模拟全身动作。一运转，咱们遴荐使用动作捕捉库中的数据生成动作，天然物理上是正确的，但动作却显得奇怪（图11）。
图11 视频捕捉+AI提拔失重动画制作效果欠安
经过分析，问题出在动作数据上。在大地上，东谈主体主要的发力点是脚步与大地的搏斗点，这导致了全身动作与脚步动作之间存在关联。而《流浪地球2》和《天际队列》中的转椅决策也不可知足半身动作的需求。直到咱们在《地心引力》的幕后花絮中得回了灵感，演员桑德拉·布洛克坐在转椅上扭动体魄，绑定了其中一条腿，这额外于以体魄的臀部为轴（接近体魄要点），可以完满符协力矩的半身动作（图12）。
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图12 《地心引力》幕后制作官方记载片片断
因此，咱们汲取了相通的想路，起原进行了绑腿，再通过视频网络全身动作，最终保留上半身动作，AI修正全身。腿部是相通的料想，咱们汲取了访佛体操畅通员在鞍立时的作念法，效果如图13。
图13 AI提拔失重动画制作
从上述闭幕可以看出，咱们的决策取得了一定的效果（动作还需要优化）。在以往的天际电影中，为了扫尾资本，巧合会遴荐删除失重环境的履行拍摄，至极是在一些特写或近景镜头中。但是，咱们的决策可以知足即使在细节镜头中，体魄姿势皆适合物理环境，因此简略为整部影片呈现出愈加确切的质感。
咱们对以上本领作念出了一些瞻望：
（1）与他东谈主或环境的交互：与其他东谈主物或环境进行交互是一个有挑战性的范畴。目下，一些软件如endorphin（脚色动画模拟软件）和Unreal Engine（游戏引擎，现也被用于影视及动画制作）在重力环境下提供了访佛的功能，但在失重环境中仍需要进一步的本领集成。这可能包括开发更智能的碰撞检测和交互算法，以完满更传神的互动体验。
（2）更高效的动作生成决策：在动作捕捉方面，文生动作捕捉和更高效的录像机识别本领是翌日可能的发展目的。这些本领瞻望将有助于进一步普及在失重环境中完满动作的质地和遵守，使天际电影和其他关系范畴的制作愈加令东谈主耽溺。
三、****AIGC——创造不可能回首之前的尝试，这个问题的本色其实是：**在也曾掌持关系法规的前提下，若何秘密地借助这些法令和逻辑，在有限的样本基础上创造更多的内容。**在这个面目中，AIGC的任务就是模拟现实寰宇，而不是试图超过物理定律或第一性旨趣。当咱们超过名义的失重“轻浮”，转而让AIGC以牛顿定律的“本色”来想考寰宇时，履行上更有助于知足咱们的需求。
而法令和设定不就是科幻创作中的“寰宇不雅设定”吗？科幻创作者通过章程虚构寰宇的法令，可以推上演多样社会、科技和文化的可能性，从而创造出令东谈主耽溺的寰宇不雅。在这个历程里，AIGC不是旁不雅者，它可以帮咱们深挖法令的内涵，弄清不同法令之间的互动奥秘，然后，给科幻创作者提供建议，协助构建更精彩、更一致的虚构寰宇，让科幻创作者可以挥洒更猖獗的想象，基于这些法令创作出更多刺激的情节和内容。如下图，就是在AIGC的提拔下，以现存空间站为基础进行了一定的翌日立场认识联想。
图14：AI作画软件stable diffusion生成科幻图片
让咱们再次聚焦回科幻电影和电视中的“失重”情节上。天然跟着一代代影视本领的普及，零重力环境的视觉效果不断增强，但笔者驯顺，要想确切归附天际中的失重感，唯有亲自赶赴天际拍摄才行。毕竟，莫得什么能比确切更具轰动力。
失重的影响无处不在，从脸颊的肿胀到头发的“蓬松”——这些皆是咱们在玉阙中目睹的（图15）。但是，在大多半失重情节的电影中，包括可能是迄今为止拍摄失重形状最精彩的《地心引力》中，咱们仍然看到了桑德拉·布洛克保持着完好的发型（图16）。
图15 神舟十四号玉阙课堂中航天员刘洋头发飘荡
图16 《地心引力》经典镜头，女主角的头发莫得飘荡
最后，咱们要向航天工程使命者致以最时髦的敬意！电影虽可创造虚幻，但航天工程却是现实中的强人豪举，这些勇敢的探险家和科学家让咱们的联想成为可能。赤心感谢他们无限的奋勉，一直为探索未知的六合和为东谈主类翌日的逾越而奋勉拼搏着！
本文为中国科幻扣问中心“AIGC赋能科幻影视产业‘智造’扣问”面目遵守，旨在长远扣问AIGC关于科幻影视创制方面的作用，宽饶不时关怀后续内容！
来源：科普中国（https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=455882）亚洲色图 自拍偷拍
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