什么是动作捕捉

关于动作捕捉

什么是动作捕捉?动作捕捉技术的历史可以追溯到20世纪初,当时?些科学家和艺术家开始使?摄影机来 记录?或动物的运动。例如,法国科学家?雷(?tienne-Jules Marey)和美国发明家迈 布?奇(Eadweard Muybridge)分别?摄影机拍摄了?类和?匹奔跑的连续画?, 并将其转化为运动图像 。这些早期的实验为后来的电影制作和计算机图形学奠定了基 础。 随着计算机图形学和传感器技术的发展,动作捕捉技术逐渐成为电影、游戏、虚拟现实等 领域中创造逼真和场景的重要?段。 动作捕捉技术最初主要?于军事训练和航空仿真等,后来逐渐被引?娱乐产业。 1985年?本公司纳业NAMCO)开发了第?个商业化的光学动作捕 捉系统VICON ,它可以通过附在演员?上的反光标记来追踪他们在三维空间中 的位置,并将其转换为数字模型 。

动作捕捉生成虚拟人物

动作捕捉技术在电影领域中得到了?泛应?,尤其是在创造奇幻或科幻题材的时具有很?优势.例如:?

1999年美国电影《?客帝国》(The Matrix)使?了?种称为?弹时间(bullet time)的特效,它可以通过多台摄像机同时拍摄同?个场景,然后在计算机中合成出?种仿佛时间停?或缓慢流动的效果。这种特效需要?到动作捕捉技术来记录演员的 运动,并将其与CGI背景和物体相结合。?

2001年美国电影《魔戒》(The Lord of the Rings)系列中的咕噜(Gollum)是 由英国演员安迪·瑟?斯(Andy Serkis)通过动作捕捉技术来表演的。他不仅负责了咕噜的?体动作,还负责了他的?部表情和声?。这是第?次将动作捕捉技术?于表演捕捉(performance capture),也是第?次将动作捕捉技术?于创造?个完全由 CGI?成的。?

2009年美国导演詹姆斯·卡梅隆(James Cameron)执导了?部名为《阿凡达》 (Avatar)的科幻电影,它是当时最昂贵和最卖座的电影之?。这部电影使?了先进 的光学动作捕捉系统,可以在任何光照条件下?作,并且可以实时显?数字模型在虚拟环境中的运动。这部电影也使?了表演捕捉技术来创造出外星?纳美族(Na'vi) 和其他?物。

动作捕捉技术的原理?

动作捕捉技术的原理主要是利?外部设备来对?体结构或其他物体 的位移进?数据记录 和姿态还原,这些设备可以分为光学、惯性、机械等不同类型,它们各有优缺点和适?范 围。?

光学动作捕捉设备

光学动作捕捉系统是最常?的?种动作捕捉设备,它主要由多台摄像机和附在演 员?上的反光标记或发光?极管(LED)组成。摄像机可以从不同?度拍摄演员 的运动,并通过计算机软件来识别和跟踪标记在三维空间中的位置。这种系统可以提供?精度和?帧率的数据,但也有?些缺点,例如需要?量的摄像机 和标记,需要专业的?作?员和设备调整,以及容易受到环境光线和遮挡等因素 的影响。?

惯性动作捕捉系统是另?种常?的动作捕捉设备,它主要由附在演员?上的传感 器组成。传感器可以测量演员?体各部分的加速度、?速度和磁场等物理量,并通过?线信号发送给计算机软件来计算出三维空间中的位置和姿态。这种系统可以在任何环境下?作,不受光线和遮挡等因素的影响,?且?较便携和低成本。 但是,这种系统也有?些缺点,例如需要对传感器进?校准和同步,以及容易受 到重?、温度、磁场等因素的?扰。?

机械动作捕捉系统是?种较早出现的动作捕捉设备,它主要由连接在演员?上的 杆件、关节和电位器组成。电位器可以测量杆件和关节之间的相对?度,并通过 有线信号发送给计算机软件来计算出三维空间中的位置和姿态。这种系统可以提 供稳定且不受?扰的数据,但也有?些缺点,例如需要穿戴笨重和复杂的设备, 限制了演员的?由度和舒适度,以及容易受到电缆和接触点等因素的磨损。

动作捕捉技术的应

动作捕捉技术的应常?泛,除了娱乐领域外,还可以?于医疗、教育、军事、运 动等,例如分析?体姿势、诊断疾病、模拟训练、提?运动表现等。以下是?些 具体的例?:

在医疗领域,动作捕捉技术可以?于评估和治疗各种神经肌?系统 的疾病或 障碍,例如帕?森?症(Parkinson's disease)、中?(stroke)、脑性?痹 (cerebral palsy)等。通过对患者进?动作分析, 可以诊断出他们的运动功能?平,并制定合适 的康复计划或?预措施。

在教育领域,动作捕捉技术可以?于增强学习者的参与度和兴趣,例如通过虚拟现实(VR)或增强现实(AR)技术来创建沉浸式的学习环境,让学习者可以互动地探索和体验各种知识和场景。例如,学习者可以通过动作捕捉设备来模拟历史?物或?化的?为和表情,或者通过动作捕捉设备来操作虚拟的科学仪器 或?程设备。

在军事领域,动作捕捉技术可以?于模拟和训练各种战?或救援场景,例如通过 VR或AR技术来创建逼真的战场环境,让?兵可以在安全的条件下进?战术演练或应急演习。例如,?兵可以通过动作捕捉设备来模拟使?各种武器或装备,或者通过动作捕捉设备来与虚拟的敌?或友军进?交流和协作。

在运动领域,动作捕捉技术可以?于分析和优化运动员的技术和表现,例如通过 对运动员进?动作测量和反馈,可以帮助他们改善姿势、平衡、?量、速度等。例如,运动员可以通过动作捕捉设备来模拟各种运动场景或对?,或者通过动作捕捉设备来接收专业的指导和建议。

动作捕捉技术的未来?

动作捕捉技术是?个不断发展和创新的领域,随着科学技术的进步和社会需求的变 化,它将会有更多的可能性和应?。以下是?些可能的未来趋势:

动作捕捉技术将会更加普及和便利,例如通过使?智能?机或可穿戴设备等? 常?活中常?的设备来进?动作捕捉,?不需要专业的摄像机或传感器。这样可以让更多的?可以随时随地地使?动作捕捉技术来进?娱乐、学习、健康等的活动。

动作捕捉技术将会更加精准和?然,例如通过使?深度摄像机或智能等先 进的技术来提?动作数据的质量和准确度,以及通过使?虚拟现实或增强现实 等沉浸式的技术来提?动作表现的真实度和流畅度。这样可以让动作捕捉技术 更好地反映?体结构和运动规律,以及更好地适应不同的环境和场景。

动作捕捉技术将会更加多元和创新,例如通过使?不同的传感器或材料来进? 动作捕捉,例如使?声?、温度、压?等?视觉的信号来测量动作,或者使? 柔性、可变形、可?物降解等新型的材料来制作动作捕捉设备。这样可以让动作捕捉技术更好地适应不同的?体特征和需求,以及更好地保护环境和资源。

动作捕捉技术将会更加互动和社交,例如通过使?云计算、物联?、区块链等 ?络技术来实现动作数据的***享和交换,或者通过使?社交媒体、游戏平台、在线教育等应?平台来实现动作表现的展?和交流。这样可以让动作捕捉技术 更好地连接不同的?和组织,以及更好地促进知识和?化的传播和发展。