動作跟蹤系統(tǒng)介紹

1、動作跟蹤系統(tǒng)技術(shù)概述動作跟蹤顧名思義動作捕捉，動作捕捉(Motion capture ),簡稱動捕( Mocap )， 是指記錄并處理人或其他物體動作的技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于軍事 娛樂 ， 體 育， 醫(yī) 療 應(yīng)用， 計(jì) 算 機(jī)視 覺 以 及機(jī)器 人 技 術(shù)等 諸 多 領(lǐng)域。 在 電 影制 作和電子游戲開發(fā)領(lǐng)域， 它通常是記錄人類演員的動作， 并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字 模型的動作， 并生成二維或三維的計(jì)算機(jī)動畫。捕捉面部或手指的細(xì)微動作 通常被稱為表演捕捉( performance capture )。在許多領(lǐng)域， 動作捕捉有時也 被稱為運(yùn)動跟蹤( motion tracking )， 但在電影制作和游戲開

2、發(fā)領(lǐng)域， 運(yùn)動跟 蹤通常是指運(yùn)動匹配( match moving )。魔戒里的咕嚕姆、泰迪熊里的毛絨熊、阿凡達(dá)里的部落公主 電影里那些經(jīng)典虛擬形象生動的表演總能深深打動觀眾， 而它們被賦予生命 的背后都源于一項(xiàng)重要的科技技術(shù)動作捕捉。多個攝影機(jī)捕捉真實(shí)演員的動作后， 將這些動作還原并渲染至相應(yīng)的虛 擬 形 象 身 上 。這 個 過 程 的 技 術(shù) 運(yùn) 用 即 動 作 捕 捉 ，英 文 表 述 為 Motion Capture 。 這項(xiàng)上世紀(jì) 70 年代就被利用于電影動畫特效制作的技術(shù)，如今正在被廣泛應(yīng) 用在電影制作和游戲開發(fā)等領(lǐng)域。以指環(huán)王中的虛擬數(shù)字角色咕嚕為例：第一步、捕捉真實(shí)演員的肢體和

3、面部運(yùn)動數(shù)據(jù)第二步、將真實(shí)演員的動作賦予數(shù)字角色圖三、最終合成的效果對于動畫企業(yè)而言，在前期腳本、原畫完成后，動畫制作的主要工作集 中在角色動畫的調(diào)關(guān) 鍵幀上，如 果面對一 個 40 集的生活動畫片 ，那么其中角 色動畫部分就有最少 320 分鐘的角色部分， 需要 6 個高級調(diào)幀 工程師調(diào)整幾 個月才能實(shí)現(xiàn)，而且后期的修改還需要很多時間。如果是動作要求更多的動 畫片，比如說武打題材的動畫片，則需要更多的人，更長的周期。運(yùn)用運(yùn)動 捕捉就可以完全越過這些枯燥的技術(shù)操作，將動畫師的精力都放在片子的創(chuàng) 意上，動畫制作只需要找到合適的演員捕捉就可以了，運(yùn)動捕捉平臺可以將 捕捉對象的動作實(shí)時生成動畫，人物

4、的動作、動物的動作、甚至多人的動作 都能夠迅速生成?？梢宰寗赢嬈髽I(yè)大大提高效率。運(yùn)動捕捉效率對比（ 以 6 人工作小組為參照）動畫制作工作量手動調(diào)節(jié)運(yùn)動捕捉常規(guī)片20集11分鐘/集500套動作90天15動畫制作工作量手動調(diào)節(jié)運(yùn)動捕捉常規(guī)片20集11分鐘/集500套動作90天15天武打片20集1 30分鐘/ 800套動作集150天25天游戲500套動作90天15天在動畫企業(yè)創(chuàng)作超逼真的的擬人動畫的時候（例如最終幻想），創(chuàng)作 者只需要按照故事的情節(jié)選擇演員，設(shè)計(jì)動作，一切按照真實(shí)拍攝的步驟去 做，那么得到的作品的動畫和真人的動作如出一轍。因?yàn)檫\(yùn)動捕捉系統(tǒng)是將 捕捉對象的真實(shí)動作實(shí)時捕捉下來后，按照

5、模型與真人一致的捕捉點(diǎn)位置還 原生成的，絕對不會出現(xiàn)動作不協(xié)調(diào)的問題。當(dāng)動畫企業(yè)需要做一些夸張的動畫片的時候，運(yùn)動捕捉同樣能夠起到高 效的輔助作用，任何夸張的動作的來源都是常規(guī)動作，那么通過運(yùn)動捕捉平 臺將片中夸張動作的原形捕捉完成后，就形成了動作模版，這些模版同樣是 關(guān)鍵幀動畫。制作者可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，快速的完成自己希望的夸張動 畫。動作跟蹤系統(tǒng)動作跟蹤系統(tǒng)提供非凡的簡單工作流程以及無可挑剔的身體跟蹤數(shù)據(jù)， 包括精確的手指跟蹤，無論是最好的好萊塢工作室還是獨(dú)立的小型團(tuán)隊(duì)都能 夠滿足需求。使用 Prime 17W 鏡頭與傳統(tǒng)光學(xué)捕捉系統(tǒng)相比，獲得了大范圍、寬視角 和紅外照明三個優(yōu)勢。紅外：

6、沒有紅色破壞、干擾演員的注意力。寬視角：最大化采集區(qū)域，適合大的工作室環(huán)境安裝。系統(tǒng)組件Prime 17W 鏡頭Prime17W 是一 款用 于 中高 端影 視娛 樂內(nèi) 容 制作 的全 身運(yùn) 動捕 捉 系統(tǒng) 的 攝像頭，它采用紅外光學(xué)運(yùn)動捕捉方式，具有無干擾、跟蹤精度高等特點(diǎn) 最大可實(shí)現(xiàn) 360Hz 的人體運(yùn)動進(jìn)行精確捕 捉。170 萬( 1664*1088 )紅外攝像頭，具 有高 分辨率、低畸變 ，高 通光量等特點(diǎn)，適合多種應(yīng) 用可對各種紅外 Marker特點(diǎn)，適合多種應(yīng) 用可對各種紅外 Marker點(diǎn)進(jìn)行高精度高速捕捉。鏡頭特點(diǎn)業(yè)界領(lǐng)先的高精度Prime 17W 給出了精 確度的定義。擁有

7、業(yè) 界最智能處理的像素 1.7 MP， Prime 17W提供的像素性能大大超過其他所有攝像機(jī)-價格卻不到競爭產(chǎn)品 的三分之一。得益于公司最新款 1664*1088 熱像儀的卓越性能，我們才得以設(shè)計(jì)并打造出這一超高精度。滿足制作的捕捉場地面積Prime 17W 是一個大 容量的利器，能夠從 80 多英寸遠(yuǎn)的距離跟 蹤一個 16mm 的標(biāo)記。結(jié)合公 司專有的“ fast glass ”鏡頭技術(shù)和強(qiáng)大 的 紅外線頻閃 周邊僅有一臺相機(jī)設(shè)置-輸出精確、無噪音的數(shù)據(jù)。70。的視域下，達(dá)到該 跟蹤體積所需的攝像機(jī)數(shù)量要少于大型安裝中通常需要的攝像機(jī)數(shù)量。直觀與優(yōu)雅的設(shè)計(jì)Prime 系列產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中，

8、我們考慮了攝像頭的整個生命周期 - 從 拆箱到安裝、 捕捉和拆卸。 每個工序都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)打造， 追求最大的簡單 性和可用性。除了您所習(xí)慣的性能之外， 您還會發(fā)現(xiàn)一些需要琢磨的新功能， 我們的 產(chǎn)品創(chuàng)新包括單用戶設(shè)置的瞄準(zhǔn)輔助技術(shù)、 同步參考視頻與 3D 數(shù)據(jù)的覆蓋 以及我們的攝像機(jī)視覺健康和活動指示燈。瞄準(zhǔn)輔助采用我們的相機(jī)瞄準(zhǔn)輔助技術(shù)， 用戶可以有效地設(shè)置并對準(zhǔn)一個完整的 Prime 17W 系統(tǒng)。 只需輕觸按鈕， 便可即時將攝像機(jī)視圖轉(zhuǎn)為全屏， 設(shè)置灰 度圖像， 并增加輔助照明曝光和更好的圖像清晰度。 通過這些設(shè)置能夠輕松 查看圖像， 從而不再需要將參考標(biāo)記放置在捕獲地面上。 每個攝像機(jī)

9、的對準(zhǔn) 方便、 準(zhǔn)確， 甚至無需觸摸軟件界面。 一旦相機(jī)已經(jīng)對準(zhǔn)， 只需按一個按鈕 便可接著進(jìn)行下一步操作。參考視頻與三維覆蓋通過運(yùn)行任何 Prime 17W 灰度模式下的全景攝像頭， 您可以將其轉(zhuǎn)換成 一個參考攝像頭， 監(jiān)控活動范圍。 參考攝像頭經(jīng)校準(zhǔn)并同步跟蹤相機(jī)后可提 供場景視頻，并3D覆蓋標(biāo)記和骨骼數(shù)據(jù)-改良骨骼定義和預(yù)覽應(yīng)用的完美之 選。 我們獨(dú)特的攝像頭、 實(shí)時 MJPEG 壓縮將確保您的高清晰度參考視頻不會 增加系統(tǒng)的帶寬。相機(jī)狀態(tài)指示燈 新推出的相機(jī)可視化預(yù)警系統(tǒng)提供有關(guān)相機(jī)健康和活動的可視化反饋， 使用攝像頭前部的 一 個 RGB 環(huán)形液晶燈 。當(dāng) 相機(jī)狀態(tài)發(fā)生變化 時，指示

10、燈也 會有相應(yīng)變化。顏色和亮度設(shè)置可以自定義，因此您可以根據(jù)個人偏好進(jìn)行 設(shè)置。相機(jī)圖像處理 我們的預(yù)測實(shí)時、相機(jī)圖像分析技術(shù)可為您的電腦提供清潔、可靠的數(shù) 據(jù)，以獲得有效的標(biāo)記處理和參考視頻。圖像處理類型包括：對象：采用我們最精確的灰度處理方法，執(zhí)行標(biāo)記位置、大小、圓滑 度的相機(jī)檢測。通 過最小的 CPU 占用提供 出色的精度。精密灰度： 類似于對象處理， 但向電腦發(fā)送標(biāo)記的選擇性灰度圖像 以計(jì)算對象數(shù)據(jù)。提供最詳細(xì)的標(biāo)記信息，但相比對象處理需要更多 的 CPU 資 源 。分段：類似于精密灰度處理，分段模式在相機(jī)和 CPU 之間劃分處理， 為 CPU 有效的標(biāo)記檢測提供簡化的標(biāo)記信息。提供精

11、度和處理負(fù)載 之間的一種平衡。MJPEG 壓縮灰度：全分辨率灰度幀，經(jīng)過相機(jī)壓縮以獲得高度可擴(kuò)展 的 參 考 視 頻 功 能 。原始灰度： 全分辨率， 未壓縮的灰度信息。千 兆 以 太 網(wǎng) 和 PoE千 兆 以 太 網(wǎng) I/O 和 PoE + 為 Prime 17W 提 供 了 廣 泛 的 布 線 范 圍 （ 最 大 到 300）、巨大的帶寬能力。結(jié)合相機(jī)MJPEG圖像壓縮，GigE數(shù)據(jù)傳輸可使多個 攝像機(jī)同時在全畫幅灰度進(jìn)行操作。外部同步輸入/輸出，同步鎖相，時間碼Prime 17W 攝像頭幾乎 可與 eSync 的任何信 號同步。攝像頭可 同步 至如一 個專業(yè)視頻同步鎖相信號源，也可通過從

12、通用輸入和軟件命觸發(fā)進(jìn)行記錄。 使用同步輸出信號或 DAQ 觸發(fā)可進(jìn)行生物 力學(xué)測力板的數(shù)據(jù)對 齊。 SMTPE 時 間碼也可以實(shí)現(xiàn)高度精確的幀時，從而便于編輯和記錄。攝像頭控制使用任何軟件應(yīng)用程 序訪問各種 Prime 17W 設(shè)置，從而對攝 像頭捕捉信 息及軟件報告處理信息實(shí)現(xiàn)更好地控制?？捎迷O(shè)置包括：圖像處理類型：幀速率曝光閾值照明狀 態(tài) LED 控 制其他更多.Cameras：Z 閔 型 Preset: Tracking Trackmgi (Group)FPSTrackmgi (Group)FPSEXPTHRLED Tracking (34) (Master)o120500200120

13、 1o120500200120 2o120500200120 3o120500200120 4G120500200120 5G120500200120 6G120500200120 7O120500200120 8O12050020012Motive 軟 件動 捕 軟 件 Motive ： Body 是 一 款 直 觀 的 動 作 捕 捉 軟 件 ， 結(jié) 合 了 數(shù) 據(jù) 捕 捉 、編輯和輸出等功能。運(yùn)動捕捉技術(shù)可以給動畫人物賦予自然逼真的動作效果但通常設(shè)備安裝比較復(fù)雜，需要進(jìn)行大量的人員培訓(xùn)，而且還必須由多個操 作人員共同協(xié)作完成。而借助Motice : Body軟件，用戶既可以充當(dāng)操作員又

14、可以作演員，提供了空前的靈活性。Motive : Body 軟件與攝像頭等動作捕捉工具配合使用， 為用戶提供了準(zhǔn) 確的捕捉數(shù)據(jù)， 并可對最終輸出序列進(jìn)行控制。單用戶控制: 配有用戶自定義計(jì)時器， 用于對捕捉流程進(jìn)行控制， 還具有實(shí)時 3D 視圖反饋功能， 用戶一個人既可充當(dāng)操作員又可以作演員；輕松攝像頭校準(zhǔn)：最多可對96臺攝像頭進(jìn)行校準(zhǔn)，捕捉范圍可達(dá)25m X45m ；骨架 和 標(biāo) 記物 自 動 分配 ： 此 流程 過 去 通常 需 要 幾小 時 ， 現(xiàn)在 只 需 要幾 分 鐘即可完成， 簡單易用的骨架程序可以自動進(jìn)行骨架與標(biāo)記物分配； 實(shí)時數(shù)據(jù)捕捉： 實(shí)時預(yù)覽動作捕捉數(shù)據(jù)， 并配有全身數(shù)據(jù)處

15、理功能； 內(nèi)置數(shù)據(jù)編輯器：高級編輯工具，讓用戶能對他們的捕獲數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯； 靈活的數(shù)據(jù)導(dǎo)出： 以 BVH 、 C3D 等格式實(shí)時導(dǎo)出至 MotionBuilder 軟件。系統(tǒng)優(yōu)勢其優(yōu)勢包括：一鍵式校準(zhǔn)新的骨骼校準(zhǔn)，只需簡單地單擊鼠標(biāo)，就能很快完成，當(dāng)你準(zhǔn)備將數(shù)據(jù)發(fā) 送 給 MotionBuilder，系統(tǒng)將輸出預(yù)設(shè)好的角色，準(zhǔn)確的骨骼比例，以及準(zhǔn)備好的標(biāo)記。精確的手指跟蹤全身系統(tǒng)利用行業(yè)最 精確的 3D 跟蹤數(shù)據(jù)，以及我們新的人體 運(yùn) 動學(xué)標(biāo)記可以生成無可挑剔的手指跟蹤數(shù)據(jù)。優(yōu)化標(biāo)記點(diǎn)統(tǒng)計(jì)人體運(yùn)動學(xué)標(biāo)記點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化，以跟蹤更多數(shù)量的標(biāo)記點(diǎn)，能夠在大場地捕捉更多的人。人體運(yùn)動學(xué)標(biāo)記全身系統(tǒng)清楚了

16、解各個運(yùn)行環(huán)境的骨骼結(jié)構(gòu)來生成標(biāo)記標(biāo)簽，提供了驚人的精確數(shù)據(jù)，實(shí)時輸出。詳細(xì)功能跟蹤、解算和標(biāo)記一鍵校準(zhǔn)，快速設(shè)置； 新的高密度標(biāo)記點(diǎn)設(shè)置，帶腳趾、手指跟蹤； 基 本 37 個 標(biāo) 記 點(diǎn) ；腳 趾 41 個 標(biāo) 記 點(diǎn) ；帶腳趾、手指 49 個標(biāo) 記點(diǎn)； 人體運(yùn)動學(xué)標(biāo)記，能應(yīng)付復(fù)雜點(diǎn)云的高性能采集 實(shí)時和離線應(yīng)用程序支持；最精確的點(diǎn)云重建， 跟蹤標(biāo)記點(diǎn)達(dá) 2000 個；手動標(biāo)記非骨骼點(diǎn)云；一鍵骨骼創(chuàng)建；自定義骨骼解算，包括：靈活、偏轉(zhuǎn)；動態(tài)、靜態(tài)的限制；標(biāo) 記 共 享 ； 卡 爾 曼 平 滑 ；系統(tǒng) 健 康 狀況 監(jiān) 視 、 事 件 日 志記 錄 ， 確保 工 作 流中 的 每 一階 段 ，

17、 當(dāng)出 現(xiàn) 性能問題時以最佳方式處理，及識別潛在的問題；多攝像機(jī)綁定跟蹤；每個綁定最少 3 個標(biāo) 記；每個綁定最大 7 個標(biāo) 記；最多骨骼數(shù)量 32 ；關(guān)閉冗余骨骼標(biāo)記點(diǎn)。相機(jī)控制和幀同步相機(jī)管理，在相機(jī)組之間拖放；設(shè)置預(yù)設(shè)以快速調(diào)整相機(jī)功能； 跟 蹤 ； 引 用 ； 瞄 準(zhǔn) ；自定義；相機(jī)設(shè)置完全控制； 幀 速 率 ； 曝 光 ； 閾 值 ；照明；增益；濾 鏡 切 換 器 同步控制，包括幀交付和快門偏移量；全 幀 、 同 步 ， 校 準(zhǔn) 帶 3D 疊 加 的 參 考 視 頻 ； 集成相機(jī)的對焦協(xié)同；一 鍵 自 動 屏 蔽 所 有 2D 相 機(jī) 視 圖 ； 標(biāo)記點(diǎn)數(shù)據(jù)反向投影 到 2D 相機(jī)的

18、圖像外部整合SMPTE 時 碼 記 錄 ， 流 式 數(shù) 據(jù) ( 通 過 eSync ) 支 持 ； 靈活的實(shí)時流媒體：免 費(fèi) MotionBuilder 插 件 ； IKinema Action for Maya (2009 -2013) ； VRPN ； Trackd 通 過 NatNet SDK 的 自 定 義 網(wǎng) 絡(luò) 開 發(fā) ；繞 過 Motive UI ， 通 過 Motive API 開 發(fā) 本 地 應(yīng) 用 整 合 ； 外部同步輸入輸出： 通 過 eSync 同 步 鎖 相 ； 通用同步輸入輸出 ，通過 eSync 或 OptiHub ； 觸發(fā)遠(yuǎn)程設(shè)備，開始/停止記錄，廣播單 XML UDP 數(shù)據(jù)包 兼 容 3D Shutter Glasses ， 通 過 eSync