如何选购动作捕捉系统Motion Capture?

Xsens动作捕捉 2022-11-08 11605

不同原理的动作捕捉除了使用方法上的一些不同外,精度的差别是最主要的因素。题主提到的动作捕捉品牌都是光学原理的,猜测对动作捕捉精度要求很高。

光学动作捕捉中,主动式和被动式各有一些优缺点。主动式光学动作捕捉系统对工作环境限制较小,在室外也能使用,但是精度相对较差(因为发光marker的光不是以一个球形均匀分布,所以对于marker的中心点位置的计算往往偏差较大);被动式光学动作捕捉系统一般在室内应用(由于技术进步,室外目前也能应用),是目前精度最高的动作捕捉系统。

被动式光学动作捕捉系统,价格昂贵,尤其是进口品牌,如果题主关注性价比,首选肯定是国产被动式光学动作捕捉,除了问题中列出的一些品牌,还有我们NOKOV度量动作捕捉。不同的品牌的光学动捕一般都有不同的镜头型号可供选择,需要工程师根据具体的应用场景需求来匹配不同的解决方案(包括镜头型号、配置数量、场地布置方式等)。应用场景需求主要包括精度要求捕捉对象类型及数量场地大小及环境条件等,更进一步的话还要考虑使用者对动作捕捉系统了解程度(安装培训便利性)。

一句话概括:动作捕捉设备价格取决于动作捕捉镜头型号和数量,动作捕捉镜头型号和数量取决于应用场景需求。

动作捕捉按应用场景主要可以分为以下几类:

机器人&工程方向(Engineering)

无人机、移动机器人进行开发验证时,需要获取自身位置信息作为控制系统输入,即需要代替室外GPS作为室内定位系统(室内无法使用GPS),或为评估无人机、移动机器人性能评估提供真值(ground truth)。动作捕捉系统作为室内定位系统时,尤其是捕捉无人机等需要快速响应的被测物,需要满足高精度、低延迟的条件。红外光学动作捕捉系统定位精度可达到亚毫米级,满足机器人开发验证场景的要求。根据场地大小不同和精度要求不同,有不同的数量和型号的镜头方案。

案例:中科院自动化研究所在12*12*9m场地,利用16个Mars2H镜头(fe分别在5m、8.5m高处各环绕布置8个镜头),完成8台无人车集群自主穿越障碍实验。

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场地布置图

影视动画方向

对于影视、动画、游戏这种场景,动作捕捉最大的作用是降低了开发门槛,提高生产效率。对于人体的捕捉,动捕种类主要有几种:光学捕捉,惯性捕捉。光学动作捕捉系统利用光学相机,捕捉人体上各关节点粘贴的反光标记,从而获取人体运动,这种方法精度最高,在保证动作真实度上有天然的优势,但是相对成本也高。惯性动捕通过在各关节穿戴惯性传感器(加速度计、陀螺仪等),通过惯性传感器计算人体动作,这种方式相对价格便宜,对环境遮挡要求小,但是由于累计误差等原因精度低,且易受地磁干扰。

目前大的电影片方、游戏厂商会选择带有专业动捕棚的动捕工作室合作,使用其动捕棚进行动作采集。

案例:上海交通大学文化与创意产业学院与北京度量科技有限公司联合创立的文创学院-度量科技CG创意与科技实验室。CG创意与科技实验室规划面积约100平米,配置24个Mars 2H动作捕捉镜头,可进行2人全身动作捕捉。CG创意与科技实验室规研究方向包括AI动画创作、动画IP角色开发、动画剧本创作、虚拟摄影、影视动画、游戏等。

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文创学院-度量科技CG创意与科技实验室


案例:婷豪电漫。场地大小:30m*20m;镜头配置:56个Mars 2H动作捕捉镜头。

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专业动作捕捉棚

VR方向

动作捕捉系统应用在vr方向,主要是用于给头盔头盔、手柄、枪械等配件定位。由于VR方向场景差别巨大,需要有足够多的产品线满足不同需求,根据场景不同选择不同型号的和数量的动捕镜头。

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NOKOV作为定位设备的射击小游戏

动作捕捉还可以用于最近新兴的虚拟主播/虚拟直播(vtuber、虚拟up主),部分虚拟主播采用直接利用手机等设备拍摄视频,然后驱动动画人物形象,这种方法价格最便宜,操作也最简单,但是数据效果很差,经常出现人物动画崩坏导致直播无法进行。对于直播这种对实时性、稳定性有较高要求的行业,光学动捕还是最优解。我们之前在长沙高教展做了虚拟直播的展示,利用16台动捕镜头捕捉两名舞蹈演员跳舞,并同步直播展示。

虚拟直播VUP实时动作捕捉132 播放 · 1 赞同视频如何选购动作捕捉系统Motion Capture?  第6张?

运动康复方向

运动康复方向主要需要可以和其他设备数据同步(如测力台、肌电),获取运动学数据同时结合力学解剖学共同分析。

案例:上海岳阳医院在12米×8米场地使用12个Mars 2H动作捕捉镜头,捕捉人体步态,进行疗效评估及机理研究。

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步态分析-NOKOV可集成测力台、表面肌电仪等设备

案例:中国残疾人体育运动管理中心在4米×4米场地使用8个Mars 2H动作捕捉镜头获取运动员滑雪时运动数据并以此建立运动数据库。


动作捕捉系统的安装、调试效果对精度影响很大,相同硬件设备不同调试下精度可以差出几个数量级。因此专业的工程师至关重要。NOKOV度量的工程师具有人均3年以上在动作捕捉业内的工作经验,有充分的经验解决安装过程中出现的各类问题,并将动捕系统调至最有工作状态。而且NOKOV度量工程师团队人员充足,可以及时响应客户在使用过程中的各种困惑。

选购动作捕捉系统前,进行实地demo考察是验证动作捕捉设备是否能满足实际需求的最好方法,我司在北京、上海、广州、西安均有办事处,可满足您的任何预演考察需求。

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