元宇宙基本科普（光学动捕篇）
- 光学动作捕捉是什么？
光学动作捕捉系统主要由光学标记点（Marker）、光学动作捕捉相机、POE交换机、标定框等设备组成。
在运动物体关键部位（如人体的胯部、手肘等关节）粘贴Marker点，通过光学动作捕捉相机从不同的角度实时探测Marker点，并将数据实时传输至数据处理设备（如电脑），根据算法计算出Marker点的具体空间坐标、方向、运动轨迹等信息，从而还原运动物体的动作姿态。
- 光学动作捕捉的分类
光学动作捕捉根据标记点不同的发光技术分为主动式光学动作捕捉和被动式光学动作捕捉（又称高亮反射式动作捕捉）。
- 主动式光学动作捕捉与被动式光学捕捉的对比
1.标记点
主动式光学动作捕捉的标记点由主动发光LED组成，可通过光信号将自身定位传送给动捕相机。
而被动式光学动作捕捉的标记点由反光材料组成，只能通过反射光捕相机的红外线，进而确定点的位置。
2.使用场景
主动式光捕不受空间限制，在室外也能操作，但不适用于大空间，否则容易导致动作变形，精度较差。被动式光捕对场地的光照有严格限制，因此被动式光捕多在室内进行。
3.精度与适用性
被动式光捕系统的实际采集帧率在200~400帧，能够有效对Marker点进行追踪，将空间定位精度误差控制在10~20mm内，而主动式光捕系统的实际采集帧率只有100帧左右，严重降低了动作捕捉的精度。
被动式Marker点的成本更低，利用率也更高，能够随时增加Marker点数量，对被捕捉物的物体形态种类和空间范围上适用度较广。
总体而言，被动式光捕的技术更加成熟，精度更高，实用性更强，应用更为广泛，综合性能（精度、可拓展性、便捷性）更佳。
下面我们就重点介绍向大家介绍被动式光学动作捕捉。
- 被动式光学动作捕捉的步骤及其技术原理
1.搭建光学动捕系统
通过上图可知，我们需要构建一个被红外线覆盖的三维空间，动捕人员只能在该空间内移动，这样所有Marker点都会被相机发射的红外线探测到，这样就可以完成对运动物体轨迹的捕捉。
为完成上述效果，首先要搭建动捕场地，用三脚架或是钢架等固定装置将相机固定在动捕场地周围，接着将所有相机连接到POE交换机（可用于供电和传输数据），再将POE交换机连接到电脑的光学动捕软件。
注：理论上，只要有两个相机同时捕获到场地中的Marker点，该Marker点就能被捕捉系统识别为有效点，但在实际使用过程中常会出现标记点被遮挡等状况，因此应配备多个相机。
动捕软件启动后，通过“T型杆”和“L型杆”进行场地的标定，其作用在于计算每个相机的位置，并确定统一的空间坐标系，方便Marker点移动信息的采集与识别。
2.将模型锚点与Marker点绑定
动捕演员穿上动捕服装，在重要节点（如头部、脚踝、肩部等关节）粘贴Marker点。
在完成标定的场地中心摆T-pose，通过动捕软件绑定Marker点与模型的锚点，匹配完成后，即可驱动人物模型实时同步真人动作。
3.动捕数据的收集与传输
完成上述步骤后，就可以开始动捕数据的收集了。
常见的动捕数据收集原理：动捕相机上的LED灯不断地向外发射红外线，同时也不断地接收Marker点（Marker点上附着有反光材料）反射回来的红外线。当多个相机捕捉到同一Marker点，则意味着该点被识别出来了。
接着相机将实时捕捉到的数据通过网线传输到POE交换机，再传输至光学动捕软件。软件通过算法处理来获取Marker点的三维信息。
4.动捕数据处理
这些收集到的动捕数据可以作进一步的处理，既可以保留、编辑，也能够直接输出画面。例如换个模型绑定节点，就能够生成另一个模型的运动姿态；对缺失的运动信息进行修复，使动作更加连贯、真实；直接输出动作画面等等。
以上就是有关光学动作捕捉的全部内容。