动作捕抓技术,动作捕捉装置

动作捕捉是什么？

意同：运动捕捉

英文Motion capture,简称Mocap。技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向得到三维空间爱你坐标的数据。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。

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。

型的运动捕捉设备一般由以下几个部分组成:

a) 传感器。所谓传感器是固定在运动物体特定部位的跟踪装置，它将向Motion capture系统提供运动物体运动的位置信息，一般会随着捕捉的细致程度确定跟踪器的数目。

b) 信号捕捉设备。这种设备会因Motion capture系统的类型不同而有所区别，它们负责位置信号的捕捉。对于机械系统来说是一块捕捉电信号的线路板，对于光学Motion capture系统则是高分辨率红外摄像机。

c) 数据传输设备。Motion capture系统，特别是需要实时效果的Motion capture系统需要将大量的运动数据从信号捕捉设备快速准确地传输到计算机系统进行处理，而数据传输设备就是用来完成此项工作的。

d) 数据处理设备。经过Motion capture系统捕捉到的数据需要修正、处理后还要有三维模型向结合才能完成相应的工作，这就需要我们应用数据处理软件或硬件来完成此项工作。

是否可以解决您的问题？

什么是动作捕捉？

? 动作捕捉？什么是动作捕捉？字面意思可以直观地理解为通过各种技术手段记录被观察对象（人或物，或是动物）的动作，并做有效的处理。从专业角度来看，动作捕捉是一项能够实时地准确测量、记录运动物体在实际三维空间中的各类运动轨迹和姿态，并在虚拟三维空间中重构这个物体每个时刻运动状态的高新技术。

? 既然是一项技术，那么总是有各类不同方式实现这项技术的。动作捕捉技术现阶段可以分为以下几种：光学式，惯性式，机械式，声学式，电磁式。

? 光学式动作捕捉，顾名思义，是通过光学原理来完场物体的捕捉和定位的。是通过光学镜头捕捉固定在人体或是物体上面的marker的位置信息来完成动作姿态捕捉。光学式动作捕捉依靠一整套精密而复杂的光学摄像头来实现，它通过计算机视觉原理，由多个高速摄像机从不同角度对目标特征点进行跟踪来完成全身的动作的捕捉。光学动作捕捉可分为被动式和主动式两种。这个分类是从marker来区别的。主动式是指marker是主动发光甚至可以自带ID编码的，这样镜头在视野中可以通过marker自身发光来观测它，并记录捕捉到其的运动轨迹。而被动式光学动作捕捉是通过镜头本身自带的灯板发出特定波长的红外光，照射到marker上，marker是通过特殊反光处理，可以反射镜头灯板发出的红外光，这样镜头就能在视野里捕捉记录该marker的运动轨迹。

? 惯性动作捕捉则是采用惯性导航传感器AHRS(航姿参考系统)、IMU(惯性测量单元)测量被捕捉者或物体的运动加速度、方位、倾斜角等特性。惯性动作捕捉需要各类无线控件，电池组，传感器等一些配件。类似一个整装衣服穿在身上，通过各个部位的传感器来捕捉人体或物体的数据。

? 机械式动作捕捉系统依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。典型的系统由多个关节和刚性连杆组成，在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。装置运动时，根据角度传感器所测得的角度变化和连杆的长度，可以得出杆件末端点在空间中的位置和运动轨迹。

? 声学式动作捕捉系统一般由发送装置、接收系统和处理系统组成。发送装置一般是指超声波发生器，接收系统一般由三个以上的超声探头组成。通过测量声波从一个发送装置到传感器的时间或者相位差，确定到接受传感器的距离，由三个呈三角排列的接收传感器得到的距离信息解算出超声发生器到接收器的位置和方向。

? 电磁式动作捕捉系统一般由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。发射源在空间产生按一定时空规律分布的电磁场；接收传感器安置在表演者身体的关键位置，随着表演者的动作在电磁场中运动,接收传感器将接收到的信号通过电缆或无线方式传送给处理单元，根据这些信号可以解算出每个传感器的空间位置和方向。

? 机械式动作捕捉虽然成本低，精度也较高，但是由于机械设备有尺寸及重量等问题，使用起来非常不方便。而声学式动作捕捉的延迟很大，精度不高，大部分动作捕捉的应用领域都无法使用。电磁式的动作捕捉设备对于环境的要求很严格，如果表演场地附近有金属物品，就会造成电磁场畸变，影响精度。所以，机械式、声学式与电磁式的动作捕捉系统在现代已较少应用。

? 目前主流的动作捕捉技术是惯性动作捕捉与光学动作捕捉。光学动作捕捉中，由于主动式marker需要供电，在固定marker时需要的配件和线路会影响使用，所以现在主流使用的光学动作捕捉几乎为被动式光学动捕。与被动式光学动作捕捉亚毫米级的精度相比，惯性动作捕捉的误差随着时间而累积，精度上不如被动式光学动作捕捉；在使用环境上，由于惯性动作捕捉的传感器长时间暴露在磁场中可能会造成传感器磁化，所以在使用时要远离磁场（包括但不限于电脑、键盘、电视等）。在自动化控制、运动分析、步态分析、虚拟现实、人机工效、影视动画等领域，被动式光学动作捕捉往往更具优势。考虑到惯性动作捕捉相对被动式光学动作捕捉具有的价格优势，在一些对精度要求不那么高的领域（如部分电影电视中的人群的动作捕捉），往往会选用惯性动作捕捉。

什么是动作捕捉

如果从字面上进行理解，“动作捕捉”可以认为是这样一个操作：通过某种手段对被观察对象（人物或者其它“动物”）的动作（肢体动作或表情等）进行有效记录。

猎豹奔跑的动作被相机记录下来

然而，作为一个“专有名词”，“动作捕捉”其实是指：通过实时地准确测量、记录物体在真实三维空间中的运动轨迹或姿态，并在虚拟三维空间中重建运动物体每一时刻运动状态的高新技术。没错，它是指一门技术。

毋庸置疑，它最典型的应用是对人物的动作捕捉，可以将人物肢体动作或面部表情动态进行三维数字化解算，获得三维动作数据，逼真地模仿、重现真人的各种复杂动作和表情。本质就是把现实中人物的动作复制到虚拟人物身上。

电影《阿丽塔》运用动作捕捉进行表演

由此可以设想，当三维动作数据被绑定到一个游戏角色时，动作捕捉就被应用到游戏场景中；譬如在VR大空间游戏中，玩家的动作实时在游戏中展现、促发反馈，从而推动游戏进行下去。而当三维动作数据被绑定到一个影视角色时，那就可以虚构出一个“客观不存在”的影视形象。

《猩球崛起》中并不存在一群猩猩演员

除此之外，动作捕捉还可以运用到军事训练、文旅展示、医疗、动画、教育等领域（参考国产动捕领军企业“瑞立视”的行业案例）。随着数字传感器、5G通信、软件算法等技术的发展，动作捕捉将会更加成熟，前景更广阔。

综上，动作捕捉是一项具备巨大发展潜力的实用技术。