不同原理的動作捕捉設(shè)備
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2022-11-17
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既然是技術(shù),總有不同的實現(xiàn)方式。動作捕捉技術(shù)目前可以分為以下幾種:光學(xué)、慣性、機(jī)械、聲學(xué)和電磁。
光學(xué)運(yùn)動捕捉,顧名思義,就是通過光學(xué)原理對一個場物體進(jìn)行捕捉和定位。它通過光學(xué)鏡頭捕捉固定在人體或物體上的標(biāo)志物的位置信息,從而捕捉動作和姿態(tài)。光學(xué)運(yùn)動捕捉是通過一整套精密復(fù)雜的光學(xué)相機(jī)來實現(xiàn)的?;谟嬎銠C(jī)視覺原理,多個高速攝像機(jī)從不同角度跟蹤目標(biāo)特征點,捕捉全身運(yùn)動。光學(xué)運(yùn)動捕捉可以分為被動和主動兩種。這種分類不同于標(biāo)記。主動是指標(biāo)志物主動發(fā)光甚至有自己的ID碼,這樣鏡頭就可以在視野內(nèi)觀察到標(biāo)志物自身的光,并記錄捕捉其運(yùn)動軌跡。被動光學(xué)運(yùn)動捕捉是通過鏡頭本身的燈板發(fā)出特定波長的紅外光,照射在標(biāo)志物上。標(biāo)識物通過特殊的反光處理,可以反射反光鏡大燈板發(fā)出的紅外光,使鏡頭捕捉并記錄標(biāo)識物在視野內(nèi)的運(yùn)動軌跡。
慣性運(yùn)動捕捉使用慣性導(dǎo)航傳感器AHRS(姿態(tài)參考系統(tǒng))和IMU(慣性測量單元)來測量被捕捉的人或物體的運(yùn)動加速度、方向、傾斜角和其他特征。慣性動作捕捉需要各種無線控制、電池組、傳感器等配件。它就像穿在身上的一整套衣服,通過各個部位的傳感器捕捉人體或物體的數(shù)據(jù)。
Mechanical動作捕捉系統(tǒng)依靠機(jī)械裝置來跟蹤和測量運(yùn)動軌跡。典型的系統(tǒng)由多個接頭和剛性連桿組成。角度傳感器安裝在可旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)中,可以測量關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度的變化。當(dāng)裝置運(yùn)動時,根據(jù)角度傳感器測得的角度變化和連桿的長度,可以得到桿的端點在空間的位置和運(yùn)動軌跡。
聲學(xué)動作捕捉系統(tǒng)一般由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和處理系統(tǒng)組成。發(fā)射裝置一般指超聲波發(fā)生器,接收系統(tǒng)一般由三個以上的超聲波探頭組成。通過測量聲波從發(fā)射器到傳感器的時間差或相位差,確定到接收器的距離,并根據(jù)三個三角形接收傳感器獲得的距離信息計算超聲波發(fā)生器到接收器的位置和方向。
電磁動作捕捉系統(tǒng)一般由發(fā)射器、接收傳感器和數(shù)據(jù)處理單元組成。發(fā)射源在空間產(chǎn)生按一定時空規(guī)律分布的電磁場;接收傳感器放置在表演者身體的關(guān)鍵位置。當(dāng)表演者在電磁場中移動時,接收傳感器通過電纜或無線將接收到的信號傳輸?shù)教幚韱卧?。根?jù)這些信號,可以計算每個傳感器的空間位置和方向。