技术中心 | 超酷炫交互产品背后的技术——动作捕捉
2018-08-03 15:35:15
动作捕捉大揭秘！
动作捕捉：
在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。
动作捕捉系统种类较多，比较常见的有：光学式动作捕捉、基于惯性的动作捕捉和基于计算机视觉的动作捕捉。
1、传统光学动作捕捉系统
最常用的是基于Marker（马克点）的光学动作捕捉。在演员身上粘贴能够反射红外光的马克点，通过摄像头对反光马克点的追踪，来对演员的动作进行捕捉。有时也会通过演员身穿反射红外光的紧身衣来完成。
这种方式对动作的捕捉精度高，但环境要求也高，并且还超级贵，属于好莱坞大片拍摄利器之一。
▲来自光学动捕大佬Vicon公司官网的宣传图，身上的小白点就是Marker，Truss架上是摄像头。
2、惯性动作捕捉系统
这一类主要是基于IMU（惯性测量单元）来完成对人体动作的捕捉。把集成了加速度计，陀螺仪和磁力计的IMU绑在人体的特定骨骼节点上，通过算法对测量数值进行计算，从而完成动作捕捉。这种惯性动作捕捉方案相对价格低廉，适合小型工作室或预算不太高的团队完成动作捕捉。
听起来好像有点儿难懂，但其实我们每个人每天都会接触——我们的智能手机里都内置了IMU。这就是为什么当你把手机横屏时，正在播放的视频也会跟着横过来。
▲来自国内惯性动作捕捉公司Noitom的动捕案例绑在演员身上的小红块就是IMU，一共需要绑17个。
3、基于计算机视觉的动作捕捉
前两种常用的动作捕捉方式都已经有很长的发展历史了，但这种基于计算机视觉的动作捕捉却是近些年才兴起的。不过，对于艺术创作和表演来说，这种方式因其简单、易用、低价，目前使用的频率可以说是最高的。
这种捕捉方式主要是通过采集及计算深度信息来完成对动作的捕捉。
▲Adrien M使用Leap Motion作为手部动作输入端。
Leap Motion只能捕捉手部动作，应用范围相对窄一点。毕竟除了“手舞”，我们还需要“足蹈”。因此，另外一个能捕捉身体动作的产品Kinect，基本上遍布各种需要交互的创作场景。
▲使用Kinect进行实时交互，可以与另一个形态的自己互动。
尤其是那些出现在商场、影院、剧场里的可交互装置，如果你凑上前去看一眼，里面多半藏着一个Kinect。
动作捕捉在现实中有哪些应用呢？
人体追踪
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nike为了推广LunarEpic系列跑鞋，在菲律宾首都马尼拉建造了一个体育场，长约200英尺，形如一个鞋子，跑道内圈有LED屏幕墙，可以记录和追踪你跑步时的动态图像。在nike的这款跑鞋上，装有可以和LED屏连接的传感器。当你在跑步的过程中，它会利用超精准的射频识别技术，追踪每一位跑步者的运动。
面部追踪
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Omote 是日本艺术家NOBUMICHI ASAI 新的交互项目，TOKYO 公司特意请来了和 Madonna 、Alexander Wang 有过合作的日本著名舞者AyaBambi ，以帮助投影系统提高跟踪速度和艺术能力。而技术人员则使用每秒运行1000帧的投影，结合3D 纵深映射、少于10毫秒延时的2D 跟踪技术来让影像和 AyaBambi 脸部和手部的运动进行贴合。
物体追踪
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在英国伦敦，进行了一场乒乓球的数字化演变。他们将乒乓球桌转化为投影映射的互动游戏，定制系统内置了Touch Designer，结合乒乓球追踪技术和最新的交互式投影映射技术，在球桌上呈现出炫酷的视觉和实时互动效果。
除了新媒体艺术行业，在人体工程学研究、模拟训练、生物力学研究等领域，动作捕捉技术同样大有可为。可以预计，随着技术本身的发展和相关应用领域技术水平的提高，动作捕捉技术将会得到越来越广泛的应用。
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