马上就要公布2021年诺贝尔奖了，不知道手机前的朋友们是否和小编一样紧张起来了呢？特别是开学季更换了手机号的朋友，可别因此错失了诺奖的惊喜来电？（bushi
2021年诺贝尔奖揭晓时间 来源：参考文献[1，2]
其实此时此刻，最紧张的人也许不是各位年轻有为的科学家，而是——一位画家！
或许这么说有点奇怪，但如果你回忆一下往届诺奖颁布时各大媒体的新闻封面——
2020年诺贝尔物理学奖封面肖像
2018年诺贝尔物理学奖封面肖像
然后这些封面人物肖像其实是在诺奖公布的同一时刻发布，而且是艺术家用颜料手绘的，你会不会好奇，诺奖到底有没有提前公布？如果没有，这些肖像画又是什么时候、怎么画好的呢？
揭晓谜底之前，让我们先看看这位诺奖首席画家尼克拉斯·埃尔梅赫德（Niklas Elmehed）的帅照吧：
尼克拉斯·埃尔梅赫德
来源：凤凰网
01
比赛即将开始
艺术家尼克拉斯来自瑞典，自2012年以来，每年的10月上旬都将是他最紧张的作画时刻。想想我们印象中的肖像画吧：画家就坐在模特的对面，可以全面而又清晰的观察任何他需要的细节。
来源：新浪大片
然而，尼克拉斯可没有这种观察的机会。一方面，大多数诺奖得主流传在外的照片很可能都过时几十年了，要不就是模糊到令人叹息；另一方面，为了保证诺奖得主的"获奖惊喜体验"——也就是在诺奖公布之前没有任何风吹草动可以让他们知道自己获奖了——尼可拉斯更不能唐突的去找诺奖得主询问照片。因此，这么多年以来，他都仅在诺奖公布前的数小时内悄悄得知获奖者的名字和照片，然后迅速而艺术的捕捉到一个个即将为世人瞩目的肖像。据说，他在40分钟内画出了文学奖得主Svetlana Alexievich的肖像。
2015年诺贝尔文学奖得主肖像画（左）和照片（右）
来源：caijing，manygoodtips
"我必须一直表现得最好，"他说，"这就像一场比赛。"
正在作画的尼克拉斯
来源：寰宇科学新观察
02
人物肖像绘画
尼克拉斯是怎么迅速而艺术的捕捉到人物肖像的呢？下面为大家介绍一下人物肖像绘画的"理论指导"：
[入门级]我们先勾勒出画像整体的轮廓——这相当于建立了一个整体坐标系；再确定眼睛、鼻子、嘴巴等面部器官或特征的相对位置关系；再刻画这些面部特征的具体形状；最后再交待一下明暗关系和细节刻画即可。
雅罗斯拉夫·穆德里的肖像绘画过程
来源：《50个人物肖像绘画》
[进阶级]然而真正迅速准确地捕捉人物肖像的画家，一定还了解人脸的内部结构。人像可以看作这些肌肉舒张、收紧或扭曲最终在面部的投影。只有对这些头部肌肉形状和结构有着深刻的理解，在给人像变换表情、角度的时候，才能更加游刃有余、锦上添花。
头部肌肉结构
来源：花瓣网
好了好了，既然讲到这儿了，有必要继续探索一下，关于不会画画的我们是否还有机会提前知道诺奖得主的消息用技术（即计算机）捕捉人物肖像呢？
03
动作捕捉技术
在人工智能时代来临之前，有一个行业已经迫不及待地开始发展动作捕捉技术（performance capture）了——那就是电影。有时候明明看的是动画片，为什么里面人物的动作表情自然的像真人一样？
《凡人修仙传》
来源：豆瓣
因为，的确是真人表演为动画角色提供了模板。演员会穿上一套在关节处安有反射标记点（Marker）的动作捕捉服，并由几十上百台摄影机对其进行拍摄，每台摄影机发送一束光线到标记点。之后，光线再反射回摄影机镜头，以一系列黑底白点的形式被翻录到胶片上。这些白点反映了安装在演员身上的反射器的位置。最后，计算机会对多台摄影机同时捕捉的画面进行比较，再在此基础上建立3D动作模型。
《极地特快》动作捕捉。 演员汤姆·汉克斯身着紧身衣，脸上贴有152个传感器。100多台摄影机同时拍摄，将其表演转化为数字图像并配上相应的卡通形象，汉克斯能同时扮演五个全虚拟角色。（电影版《达拉崩吧》？） 来源：bilibili@直线网
同样的，如果把这些反射标记点戳在脸上，则可以在精准捕获人物表情。比如《加勒比海盗2》里的戴维·琼斯，给自己的轮廓贴了一圈blingbling的传感器——
来源：百家号@呼噜爸爸聊生活
而绿巨人浩克则整了一脸"麻子"——
来源：百家号@呼噜爸爸聊生活
以上的动作捕捉技术被称为"光学式运动捕捉"。它的精度高，而且表演者活动范围大，表演场地不受限制，但成本比较高。此外，还有机械式、声学式、电磁式捕捉。
机械式运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量运动。成本低、精度高，但机械结构对表演者的动作阻碍和限制也较大。
声学式运动捕捉由发送器、接收器和处理单元组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或相位差，可以计算接收器的位置和方向。这种装置成本低，但运动捕捉会有较大的延迟，精度不够高。
电磁式运动捕捉的组成部分与声学式相似。不过发射源在空间产生的不再是声波，而是按一定规律分布的电磁场。表演者身上的关键部位安装10~20个接受传感器，这些传感器接收到信号后，可以记录六维信息——不仅可以确定空间位置，还能确定运动方向。而且精度高、实时性好。但它对环境要求严格——表演场地附近不能有金属物品，否则造成的电磁场畸变会影响精度。
啊，说了这么多，难道就没有一项技术，既能控制成本、又能达到精度要求，还能不受场地、动作的限制吗？
其实，以上技术和我们上一节"人物肖像绘画"中的[入门级]有相似之处——它们老老实实的记录了"表面现象"，却不用考虑人体、人脸的内部结构规律。然而，这些结构（包括人的骨骼、肌肉等）本身为标记点提供了额外的约束，包含了更多的信息。如果有技术可以考虑到这些信息，那么"直接识别人体特征的运动捕捉技术"便不再是梦想——
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