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2001年，《指环王》公映，数不清有多少人被咕噜的表现所惊艳。CG角色第一次以如此真实，如此大戏份的作品强势跻身一线电影作品之中。
自此一个新技术正式进入大众的视野——面部捕捉系统
（当然还有动作捕捉系统，鉴于不是本期重点暂且先放一放）
。随着后续越来越多的作品出现，这些技术也在应用中更新换代。应用面部捕捉系统而大热被我们熟知的代表作品有《阿凡达》、《猩球崛起》等....
每每看到人家的技术，人家的发展，呜呼叹哉。
从指环王中应用的第一代面部捕捉算起，到今天为止，面部捕捉大致经历的四代技术变迁。
能够找到的资料不多，不过我们可以大概猜测下。应该只能提供一些作为动画师们参考的数据而已，完全看不到相对应的捕捉设备，估计在后期中，手K动画还是要占据绝对比例的地位。
第二代《Avatar》，加入了人脸识别，使用Active Appearance Model方法。后来Faceware、Dyanmixyz等公司将这个理论商用化，这才在工业界大面积应用。因为其鲁棒性高，所以也是目前业界普遍应用的一种面部捕捉方式。
鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，这就是该软件的鲁棒性。
所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。
第三代Vicon CARA，这个方案导出的是3d locator，因为其鲁棒性不高（经常跟踪失败），所以这种方案实际应用上并不多。
第四代Mesh Based，这项技术其实大家并不陌生，我们现在看到的诸多项目都采用了第四代面部捕捉系统完成项目
（ILM凭借Mesh Based在 2017年又一次获得奥斯卡奖）
，比如说这些：
今天老狼终于可以为大家说一说100%国产的第4代面部捕捉系统——FaceGood，感谢FaceGood提供的详尽的技术资料。
（喜大普奔，允许老狼感慨一下我们自己的面部捕捉系统！！）
回归正题，那么我们就以FaceGood为例，解读一下时下流行的面部捕捉系统的技术。
首先，一套面部捕捉系统的硬件按功能区别可以分为四大模块，分别是支撑模块，视频采集模块，图传模块和供电模块。
FACEGOOD Hemlet V2 头盔
FACEGOOD Sider Bar 云台
FACEGOOD ultra-mini ir camera 摄像头
FACEGOOD sensors 红外传感器
Wireless Video Transmitter 无线信号发射
Wireless Video Reciever 无线信号接收
FACEGOOD 4路1080P视频采集卡
电池、电源、电线若干，并非不重要，这里暂且略过。
FACEGOOD Streamer 视频采集
FACEGOOD Server 解算服务器
FACEGOOD Studio 表情跟踪
FACEGOOD Retargeter Maya插件
首先第四代面部捕捉系统是基于Mesh Based（网格回归算法）研发运行的。简单来说，这一套算法是计算演员模型中每个facs的权重，然后通过一种叫做计算拉布拉斯变换的变换式将得到的表情进行最终微调，最后使用deform transfer的方式将结果重定向到目标角色。
因此需要事先对演员的表情建立3D模型，FACEGOOD采用矩阵相机扫描，建立一组3D模型被称为FACS。
工业光魔把他们的FACS叫做“美杜莎””，在其中定义了20左右个表情。FACEGOOD要更复杂一些，有50多个表情。这些表情都是由演员实际做出，随后通过扫描得到。
通过扫描出的模型可以制作一个带有Mark点的面具，方便对演员的面部进行快速而准确的描点。
这里需要注意，Mesh Based所有的一切都是基于演员的基本模型进行运算和工作的，如果需要更换演员，那么新演员必须从头开始扫描建模。当然，现在面部跟踪点也已经不是必须的存在了，大家可以来看一下这个为了炫技而存在的gif。
基于2D跟踪算法得到的无跟踪点结算。
这里要说到设备的应用了，主要包括头盔、云台、摄像头、红外线传感器、图传和视频采集设备。
就头盔、云台和摄像头来说，摄像头满足拍摄质量要求的以外就是要保证轻质和牢固。如果头戴设备的重量太重，首先就会影响到演员的表演，过多的消耗演员的体力。
其次，我们知道之所以使用头盔配摄像头这样的设备是为了保持摄像头和演员头部的相对静止，而得到一个稳定的面部表演画面。如果设备太重就会因为惯性太大，产生相对运动，从而影响画面的质量。
这里重点说明一下红外传感器。
我们知道，对于画面的跟踪是基于对像素的跟踪和运算所得。假设演员没有动，而演员面部受到的光线变化了，那么程序会如何反应？或是随着演员的表演需要，演员面部的光线也在变化，那么程序是不是依然可以准确的识别面部特征呢？
答案是肯定会有影响，针对此问题，各个公司也都提出了自己的解决方式，下面为大家着重介绍两个：
