超酷炫交互产品背后的技术

动作捕捉

在运动物体的关键部位设置跟踪器,由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。

众所熟知的电影《阿凡达》就是全程运用动作捕捉技术来实现的,动作捕捉技术在电影中的完美结合,具有里程碑式的意义。其他运用动作捕捉技术拍摄的著名电影角色还有《猩球崛起》中的猩猩之王凯撒,以及动画《指环王》系列中的古鲁姆,都为动作捕捉大师安迪·瑟金斯饰演。

常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式、主动光学式和被动光学式。不同原理的设备各有其优缺点,一般可从以下几个方面进行评价:定位精度;实时性;使用方便程度;可捕捉运动范围大小;抗干扰性;多目标捕捉能力;以及与相应领域专业分析软件连接程度,此外,还有惯性导航运动捕捉。

1、传统光学动作捕捉系统

动作捕捉系统中最常用的就是Marker(马克点)的光学动作捕捉。就是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。

这种方式对动作的捕捉精度高,但环境要求也高,并且造价昂贵,属于好莱坞大片的拍摄利器之一。

身上的小白点就是Marker

2、惯性动作捕捉系统

这类系统主要是基于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。这种惯性动作捕捉的系统相对价格比较低廉,适合预算不太高的团队完成动作捕捉。

绑在演员身上的小红块就是IMU

3、基于计算机视觉的动作捕捉

基于计算机视觉的动作捕捉是近些年才兴起的。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。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。

Adrien M使用Leap Motion作为手部动作输入端

动作捕捉在现实中有哪些应用呢?

人体追踪

为了推广LunarEpic系列跑鞋,NIKE在菲律宾首都马尼拉建造了一个体育场。长约200英尺,形态如一个鞋子,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

日本 Nobumichi Asai 团队开发的一种名为 Omote 的 3D 全息投影技术,可以通过在人脸上投影实现瞬间换妆的效果。该团队请来了一位模特并在她的脸上试验了这一技术。Omote 集合了 3D 扫描、实时脸部追踪和投影映射三大功能,先将模特的脸部轮廓进行扫描和定位,再借助投影映射将处理过的妆容投影到模特脸上。投影在脸上的妆容也相当自然,即使模特摇动头部,也不影响投影效果。

物体追踪

无独有偶,在英国伦敦,进行了一场乒乓球的数字化演变。他们用乒乓球桌和互动投影技术创造全新的玩法,将乒乓球变为一场沉浸式社交游戏体验 。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,球桌上呈现出炫酷的视觉和实时互动效果,在挥拍,打球和球接触桌面时都会有相对应的实时互动,打造了一场身临其境的互动游戏体验。

乒乓球都能玩的这么high,那台球更是不能认输。

PoolLiveAid是一种增强现实(AR)工具,使用悬挂在台球桌上方的投影仪,并提供实时拍摄指导。投影机将光线照射到桌面上,在桌面上显示与球杆角度相关的进球路径。系统会考虑母球的位置,台面的边界以及台球杆的角度,以组成各种可能的路线。

本片文章来源于METAV,版权归原创者所有

动作捕捉不仅仅只用于以上的领域,还可以应用在人体工程学研究、模拟训练、生物力学研究等领域。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,运动捕捉技术将会得到越来越广泛的应用。

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