第一章动作捕捉的发展及应用
影视动作捕捉技术的应用
影视动作捕捉技术的应用1. 引言影视动作捕捉技术是一种将真实人物的动作转化为虚拟角色或者特效的技术手段。
它在电影、游戏和动画等领域中得到广泛应用，不仅可以提高制作效率，还能够增强观众的沉浸感。
本文将介绍影视动作捕捉技术的原理、应用和发展前景。
2. 影视动作捕捉技术的原理影视动作捕捉技术利用各种传感器和摄像设备记录人体的动作信息，然后通过计算机算法将其转化为虚拟角色的动作。
主要原理包括以下几个方面：2.1 传感器设备常见的传感器设备包括惯性测量单元（IMU）、光学摄像头、电磁追踪系统等。
惯性测量单元可以测量身体各个部位的姿态和加速度，光学摄像头可以精确地记录关键点的移动轨迹，电磁追踪系统则可以实时地获取各个关节之间的相对位置。
2.2 数据采集与处理传感器设备获取到的原始数据需要经过数据采集与处理过程。
首先，在录制阶段，演员穿着特定的标记点服装或使用其他标记点装置，通过传感器设备记录他们的行为。
然后，这些数据会通过计算机软件进行采集和处理，并转化为可供后续分析与编辑的数据。
3.3 动作还原与合成基于采集和处理得到的数据，运动捕捉系统使用相应的算法进行动作还原与合成。
具体来说，它会根据关键点轨迹恢复出人物各个关节的运动数据，并进行插值和平滑处理，使得虚拟角色能够以流畅自然的方式呈现演员的动作。
3. 影视动作捕捉技术在电影制作中的应用影视动作捕捉技术在电影制作中扮演着重要的角色，它不仅可以提高制作效率，还可以创造更加逼真和华丽的特效场景。
3.1 动态特效制作影视动作捕捉技术可以帮助制片人实现无限想象力下的特效，例如超人穿梭于高楼之间、巨型怪兽震撼登场等场景。
通过记录演员真实动作并将其转化为虚拟形象，可以让特效形象更加真实、生动、有力地展现在观众眼前。
3.2 虚拟角色表演在一些科幻片或者奇幻片中，虚拟角色扮演者通常穿着特定服装进行表演，在电脑生成环境中完成他们演出中涉及到的非常规表演动作。
影视动作捕捉技术帮助虚拟形象与真实演员更好地合作，可以呈现出想象力完全不受限制的全新世界。
动漫设计中的动作捕捉与动画制作技术
动漫设计中的动作捕捉与动画制作技术动漫（Animation）是一种以连续的静态图像为基础，通过快速播放这些图像来产生连续动作的艺术形式。
在动漫的制作过程中，动作捕捉（Motion Capture）和动画制作技术起着至关重要的作用。
本文将探讨动漫设计中的动作捕捉技术和动画制作技术的发展与应用。
一、动作捕捉技术动作捕捉技术是将真实世界中的动作转化为数字形式，以便在计算机上进行编辑和处理的过程。
它通过使用传感器和摄像机等设备，捕捉演员的动作并将其转化为计算机中的三维模型。
动作捕捉技术的应用使得动漫设计更加真实、生动，为观众带来更好的视觉体验。
动作捕捉技术最早出现在电影制作领域，随着科技的进步，它逐渐应用于动漫设计中。
动作捕捉技术的发展离不开硬件设备的进步，如惯性导航系统、光学跟踪系统等。
这些设备能够精确地捕捉演员的动作，并将其转化为数字形式，为后续的动画制作提供了基础。
动作捕捉技术在动漫设计中的应用广泛而多样化。
它可以用于角色动作的制作，使得角色的动作更加真实自然。
同时，动作捕捉技术还可以用于特效的制作，如爆炸、飞行等。
通过捕捉真实的物理动作，特效的表现更加逼真，增加了观众的沉浸感。
二、动画制作技术动画制作技术是指将静态图像按照一定的顺序播放，形成连续动作的过程。
在传统的动画制作中，每一帧都是由动画师手绘而成，需要耗费大量的时间和人力。
而随着计算机技术的发展，动画制作逐渐实现了数字化，大大提高了制作效率。
在动画制作中，常用的技术包括关键帧动画（Keyframe Animation）、插值动画（Interpolation Animation）和物理模拟（Physical Simulation）等。
关键帧动画是指动画师在动画序列中标记关键帧，计算机会自动填充中间帧。
插值动画则是通过计算机自动计算出中间帧，使得动画更加流畅。
物理模拟是指利用物理学规律模拟物体的运动，使得动画更加真实。
动漫设计中的动画制作技术不仅仅局限于二维动画，还包括三维动画的制作。
第1章 概述-基于MotionBuilder的动作捕捉三维动画制作教程-微课版-陈明
来完成运动捕捉的任务。目前常见的光学式运动捕捉 大多基于计算机视觉原理。
1.3 动作捕捉技术的分类
惯性式 惯性运动捕捉技术基于微型惯性传感器，生物力学模
型和传感器融合算法。惯性传感器的运动数据（惯性 制导系统）通常以无线方式来传输捕捉数据。
电影《极地特快》中汤姆汉克斯进行身体和表情同时 捕捉
1.2 动作捕捉技术的发展历史
电影《加勒比海盗2》中的户外动作捕捉
1.2 动作捕捉技术的发展历史
电影《阿凡达》中的表情捕捉
1.2 动作捕捉技术的发展历史
电影《猩球崛起》中的动作捕捉
1.3 动作捕捉技术的分类
机械式 声学式 电磁式 光学式 惯性式
1.3 动作捕捉技术的分类
机械式 机械式运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹
1.3 动作捕捉技ຫໍສະໝຸດ 的分类声学式常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理 单元组成。发送器是一个固定的超声波发生器，接收 器一般由呈三角形排列的三个超声探头组成。通过测 量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，系统可 以计算并确定接收器的位置和方向。
1.3 动作捕捉技术的分类
电磁式
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（通常有 10 ～ 20 个）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 , 通过电 缆或无线方式与数据处理单元相连。
1.3 动作捕捉技术的分类
1.4 动作捕捉技术的应用
动画制作 机器人遥控 互动式游戏 运动分析
第1章 概述
第1章 概述
1.1 什么是动作捕捉 1.2 动作捕捉技术的发展历史 1.3 动作捕捉技术的分类 1.4 动作捕捉技术的应用
动作捕捉技术在实验教学中的应用
动作捕捉技术在实验教学中的应用动作捕捉技术是一种通过使用传感器设备收集和记录人体动作数据的技术。
它可以帮助研究人员和教育工作者在实验教学中更好地理解和分析人体动作。
本文将讨论动作捕捉技术在实验教学中的应用。
1. 人体运动分析：动作捕捉技术可以帮助教师和学生更详细地分析和理解人体的运动机制。
通过捕捉和记录学生进行某项实验时的动作数据，教师可以深入了解学生的运动表现，并发现一些细微的问题和改进方向。
学生也可以通过观察和分析自己的动作数据，从中找到问题并进行改进。
3. 实时反馈：动作捕捉技术可以提供实时的反馈，帮助学生及时调整和改正错误的动作。
在进行实验教学时，学生可以通过动作捕捉设备实时观察自己的动作状态，并根据反馈进行调整。
这样可以帮助学生更准确地掌握技能和动作的要领，提高实验教学的效果。
4. 虚拟实验环境：动作捕捉技术可以与虚拟现实技术结合，创建出逼真的虚拟实验环境。
通过将学生的动作数据应用到虚拟实验中，可以使学生身临其境地进行实验，提高实验教学的趣味性和实际性。
虚拟实验环境还可以提供更多的实验机会和资源，让学生能够更全面地掌握实验内容。
1. 准确性和精确性：动作捕捉技术可以准确地记录和分析人体的动作数据，避免了传统实验教学中人工记录和判断时可能存在的误差。
这样可以帮助教师更准确地分析学生的动作表现，并提出相应的改进建议。
2. 可视化和直观性：动作捕捉技术可以将学生的动作数据以图形、曲线等形式呈现出来，使教师和学生能够更直观地观察和分析动作状态。
这样可以帮助教师更好地理解学生的运动问题，并给出相应的指导。
4. 创新性和趣味性：动作捕捉技术的应用可以为实验教学带来创新和趣味，使学生更主动地参与和探索。
动作捕捉技术与虚拟实验环境的结合，可以创造出更好的教学效果和体验。
动作捕捉技术在实验教学中具有广阔的应用前景。
它可以帮助教师更准确地分析和指导学生的动作表现，同时也可以让学生更直观地理解和模仿正确的动作方式。
动作捕捉课堂笔记
《动作捕捉技术与应用》笔记笔记来源石壮壮蒋兰手打石壮壮第一讲动作捕捉概述1、动作捕捉是一门综合计算机图形学、电子、机械、光学、计算机视觉/软件等技术捕捉表演者的肢体、表情，产生三维数据，对这些数据进行分析、处理的过程。
（技术方法）（sample、record）→3D2、获取动作信息的方法：模型模拟、艺术造型、动作捕捉。
3、捕捉动作的特点：1）真实性；2）速度快；3）可控性；4）经济性；5）可编辑性。
4、动作捕捉的产生和发展5、动作捕捉系统的类型1）机械式（传感器）优点：实时、成本低、精度高、易标定、无电磁干扰、捕捉范围大、易携带缺点：捕捉动作有限、传感器配置不灵活、易损坏、采样速率低、无全局位移2）电磁式发射源、接受传感器、数据处理显示优点：六维信息（位置x、y、z + 旋转）、实时性好、速度快、标定简单、相对便宜、可多人同时捕捉缺点：电磁干扰、范围有限、比光学式采样速率低、容易出现噪音、配置不灵活3）声学式发送器、接受器、处理单元优点：技术相对简单4）光学式：通过对目标特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。
两台摄像机同时拍到，可确定物体的空间位置。
高速拍摄→运动轨迹主/被动式优点：数据准确、捕捉空间大、速度快、标定简单、表演者受限小、可多人同时捕捉、标识球数目可变缺点：昂贵、数据需要处理、数据可能丢失、现场光需要控制、实时性局限位置→传感→光学→电信号6.捕捉的动作类型肢体动作、局部肢体动作、面部表情、皮肤动作、动物与玩偶第二讲捕捉系统的构成及技术分析（以光学系统为例）1、动作捕捉系统的构成（1）传感器固定在运动物体上，把位置信息转化成捕捉装置可接收的信息。
（2）信号捕捉设施位置信号的捕捉：对光学动作捕捉系统，高分辨率红外摄像机（3）数据传输设备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。
实时、准确、多通道传输、同步（4）数据处理部分（使用计算机软件）根据应用类型和应用目的，处理成所需要的形式。
动作捕捉技术在实验教学中的应用
动作捕捉技术在实验教学中的应用动作捕捉技术是一种利用传感设备和计算机算法来跟踪、记录和分析人体动作的技术。
它使用多个传感器捕捉人体运动，并将这些信息传输到计算机上进行处理和分析。
动作捕捉技术在实验教学中有着广泛的应用，可以有效地帮助学生学习和理解各种动作相关的知识。
动作捕捉技术可以应用于运动学实验教学中。
运动学是力学的一个分支，研究物体的运动与位置之间的关系。
通过使用动作捕捉技术，教师可以实时地捕捉学生进行的各种运动动作，并将其展示给整个班级。
学生们可以通过观察和分析这些动作，深入理解运动学的相关理论知识，比如速度、加速度和位移等。
动作捕捉技术还可以应用于光电测距实验教学中。
光电测距是一种利用光电传感器测量物体距离的技术。
通过动作捕捉技术，学生可以通过模拟不同距离的物体移动的动作，并利用光电测距仪器进行实时的测量和记录。
学生们可以通过对测量数据的分析，深入理解光电测距的原理和应用，培养实际操作和数据处理的能力。
动作捕捉技术还可以应用于工程实验教学中。
在工程实验中，有时需要监测和分析复杂的人体动作和工作环境。
利用动作捕捉技术，可以准确地捕捉和记录学生在工程场景中的各种动作和姿态。
通过对这些数据的分析，学生们可以深入了解和评估工程设备和工作环境的安全性和效率，提升实际工程应用的能力。
动作捕捉技术在实验教学中的应用还面临一些挑战和限制。
动作捕捉设备和软件的成本较高，需要大量的投资和维护费用。
动作捕捉技术需要学生具备一定的计算机和数据处理技术，才能有效地应用于实验教学中。
由于动作捕捉技术在处理和分析大量数据时存在一定的复杂性，教师和学生需要一定的培训和实践，才能熟练使用和应用。
动作捕捉技术在实验教学中的应用具有重要的意义和价值。
它可以帮助学生深入理解和掌握各种动作相关的知识，提升实际操作和数据处理的能力。
随着动作捕捉技术的不断发展和普及，相信它在实验教学中的应用将会越来越广泛，并给教学带来更大的创新和改进。
人体运动捕捉技术的研究与应用
人体运动捕捉技术的研究与应用第一章：绪论人体运动捕捉技术是指通过传感器等装置捕捉人体运动信息，转化成数字信号并进行处理、分析和应用的一种技术。
该技术可应用于运动研究、医疗康复、体育训练、游戏开发等领域。
本文将着重介绍人体运动捕捉技术的研究进展和应用现状。
第二章：人体运动捕捉技术的研究进展人体运动捕捉技术的发展经历了多个阶段。
早期采用机械组件、光学传感器和惯性传感器等方式进行数据采集。
这些传感器是在一个封闭的空间内进行采集，往往会受到穿戴者和环境的影响，导致数据的准确度和精度不高。
随后，人体运动捕捉技术发展出了摄像机视觉传感器技术。
该技术不仅可以对人体运动进行高精度的捕捉和测量，还能够实现多个人同时跟踪运动，但在处理过程中，该技术会受到光线、角度和遮挡等因素的影响。
目前，人体运动捕捉技术还涵盖了无线电子传感器、弯曲传感器、压力传感器等多种技术手段，使其在精度、稳定性和实时性等方面得到了极大的提升。
第三章：人体运动捕捉技术的应用现状人体运动捕捉技术的应用非常广泛，涉及到多个领域。
3.1 运动研究人体运动捕捉技术应用于运动研究可追求对人体运动的精准测量和分析。
运动研究可应用于人体工学、生物力学等多个领域。
借助人体运动捕捉技术，研究者可以收集大量关于人体运动的数据，用于建立人体运动的动力学模型和区分人体特定的行为特征，为人机交互、生产和康复等领域提供数据基础。
3.2 医疗康复人体运动捕捉技术在医疗康复领域的应用主要包括康复评估和辅助治疗。
通过人体运动捕捉技术采集患者的运动数据，帮助康复专家分析患者的不同运动行为特征和动力学参数，制定更加切实可行的治疗方案，实现远程康复监护，提高康复效果。
3.3 体育训练在体育训练领域，人体运动捕捉技术可以提高运动员的训练效果和能力。
动作数据采集和实时分析可以帮助教练员及时把握运动员的不足，强化训练和调整训练计划，从而达到更好的训练效果。
3.4 游戏开发随着虚拟现实(VR)技术和游戏行业的飞速发展，人体运动捕捉技术也成为了游戏行业的重要一环。
动作捕捉的技术原理和应用案例
动作捕捉的技术原理和应用案例动作捕捉技术是一种基于运动学和动力学理论的计算机辅助设计和动画制作技术。
它可以将人体运动、物体运动以及其他任何运动转换成数字信号，以便更好地分析和表示。
动作捕捉的背景在现实生活中，我们经常需要对人体或物体运动进行观测和分析，并将其转化成数字信号以便我们更好地进行可视化或仿真。
例如，对于运动员的训练，就需要记录他们的动作和姿态，以便分析他们的技巧和提高训练效果。
同样，在影视、游戏等领域，对于人物的动作捕捉也是非常必要的。
动作捕捉的原理动作捕捉技术的实现需要采用一定的原理和方法。
简单来说，动作捕捉技术的基本原理就是通过一系列传感器从物体或人体上采集运动数据，然后用计算机对这些数据进行处理，最终形成3D 动画或其他形式的可视化数据。
传感器的种类和工作原理传感器是动作捕捉技术的关键，在不同的应用场景中，传感器的类型和数量也有所不同。
常用的传感器有惯性传感器、光学传感器、电磁传感器等。
惯性传感器是一种可以测量物体运动状态的传感器，主要测量物体加速度和角速度。
光学传感器是利用光学原理进行测量的传感器，可以测量透过其视野中物体的3D位置和姿态信息。
电磁传感器则是通过利用电磁感应原理测量物体的位置和角度的传感器。
传感器的配合和数据处理在动作捕捉中，传感器并不是单独使用的，通常会进行配合以实现更好的数据采集效果。
例如，在演员表演时，会在演员的身体上装备多个惯性传感器，利用惯性传感器录制动作数据，再通过光学传感器来记录人体的运动路径、步态和姿态等信息。
在采集到数据后，就需要通过计算机进行处理，得到真正的动作信息。
数据处理的流程主要包括数据预处理、数据配对和数据解算等步骤。
数据预处理负责对采集到的数据进行清洗、校准和筛选，以保证数据的准确性和可信度。
数据配对则是对不同传感器之间的数据进行匹配，得到完整的数据集。
数据解算则是对采集到的数据进行解算，得到真正的动作数据。
动作捕捉的应用案例动作捕捉技术的应用非常广泛，无论是在娱乐领域还是工业应用中都有很多实际的案例。
运动捕捉技术在影视创作中的发展
运动捕捉技术在影视创作中的发展运动捕捉技术（Motion Capture）是一种通过传感器捕捉现实世界中人物或物体的运动，并将其转化为数字数据的技术。
随着科技的发展，运动捕捉技术已经在影视创作中发挥日益重要的作用。
本文将从运动捕捉技术的发展历程、在影视创作中的应用以及未来发展趋势等方面进行探讨。
一、运动捕捉技术的发展历程运动捕捉技术最早可以追溯到20世纪60年代的航空航天领域，当时的科学家们利用运动捕捉技术来研究航天器的飞行动态。
随着计算机技术的发展，运动捕捉技术逐渐在娱乐产业中得到应用。
1995年，好莱坞电影《金刚》首次利用了运动捕捉技术来捕捉人物的动作，并在影片中实现了特效人物的完美呈现。
从那时起，运动捕捉技术在影视创作中开始得到广泛应用。
随着科技的不断进步，运动捕捉技术也在不断完善。
传感器的精度和灵敏度得到了提升，数据采集和处理的速度也有了显著的提高。
现在的运动捕捉技术已经能够实现对复杂动作的精准捕捉，并能够在实时处理中展现出来。
这些技术的进步为影视创作提供了更大的创作空间和更丰富的想象力。
1. 人物动作捕捉运动捕捉技术最直接的应用就是捕捉人物的动作。
在影视制作中，演员穿戴传感器设备，通过各种运动动作来模拟所饰演角色的动作。
传感器会记录下演员的每一个细微动作，并将这些数据转化为数字信息。
制作人员可以通过这些数据对人物进行后期处理，实现更加细致和真实的动作表现。
2. 特效人物的创建利用运动捕捉技术可以实现特效人物的创建，这些特效人物可以是在现实世界中无法实现的生物或者超级英雄。
演员穿戴传感器设备，在表演过程中模拟特效人物的动作，通过运动捕捉技术将这些动作记录下来，并在后期制作中将特效人物的外观与实际人物的动作结合起来，从而实现特效人物的完美呈现。
3. 动作捕捉与配音的结合在动画片或者游戏制作中，利用运动捕捉技术可以让动画人物的动作更加真实和生动。
演员穿戴传感器设备，在模拟动画人物的动作的通过即时配音的方式录制角色的台词。
动作捕捉技术在数字艺术中的应用研究
动作捕捉技术在数字艺术中的应用研究数字艺术是当今艺术领域的新兴形式，其涉及的领域非常广泛，包括游戏、影视、虚拟现实、增强现实等等。
在数字艺术制作过程中，动作捕捉技术是一项非常重要的技术。
一、动作捕捉技术的概念与原理动作捕捉技术是一种通过传感器收集人体运动信息的技术。
当人体进行动作时，身体的运动会被传感器捕捉下来，在计算机中生成三维模型。
动作捕捉技术的原理基于计算机视觉、运动分析和模型推理等多个方面，通过对运动信息的分析和处理，得出最终的三维模型。
动作捕捉技术的应用范围非常广泛，除了数字艺术之外，也有运动医学、体育训练、导航、安全监测等等领域的应用。
二、动作捕捉技术在数字艺术中的应用1. 角色动画制作动作捕捉技术在角色动画制作中的应用非常广泛，可以大大减少手工制作的工作量，提高制作效率。
在角色动画制作中，动作捕捉技术能够捕捉到真实人体的动作，生成真实动态的三维角色动画，具有更好的代入感和真实感。
2. 特效制作电影中的许多特效都是通过动作捕捉技术实现的。
通过传感器收集人物的动作信息，就可以在虚拟环境中生成真实的特效。
这种技术在战斗场景、特定飞行器、神话故事等类型的电影特效中广泛应用。
3. 游戏制作在游戏开发过程中，动作捕捉技术能够捕捉到真实玩家的动作，可以将真实的体感游戏体验带到游戏中。
此外，动作捕捉技术可以大幅提升游戏中角色动画的真实感和代入感，从而使玩家更好的沉浸在游戏中。
4. 舞台表演在舞台表演中，动作捕捉技术可以将演员的动作实时转换为虚拟角色的动作，从而增强表演的变化和刺激程度。
同时，数字化的表演可以制作出更丰富的视觉效果，让观众享受更丰富的表演体验。
三、动作捕捉技术在数字艺术中存在的问题1. 设备成本高昂动作捕捉技术需要采用专门的传感器等设备，成本较高。
对于小型数字艺术制作公司或个人制作者而言，设备价格是一个不小的负担。
2. 捕捉精度较低虽然现在的动作捕捉技术已经可以达到比较高的精度，但由于传感器等设备本身存在的误差，捕捉出来的动作仍然存在精度不足的问题。
运动捕捉技术在影视创作中的发展
运动捕捉技术在影视创作中的发展运动捕捉技术（Motion Capture，简称Mo-cap）是一种利用传感器和相机技术来捕捉人体运动并将其转换为数字化数据的技术。
在影视创作中，运动捕捉技术被广泛应用于动作捕捉、角色表演和特效制作等方面。
随着技术的不断进步和应用的不断扩展，运动捕捉技术在影视创作中发挥的作用越来越大。
本文将从运动捕捉技术的发展历程、应用领域和未来发展趋势等方面进行探讨。
一、运动捕捉技术的发展历程运动捕捉技术最早可以追溯到上个世纪七十年代，当时主要应用于科学研究和医学领域。
随着计算机技术的发展，运动捕捉技术逐渐应用于影视行业。
最早的运动捕捉系统是使用多个摄像机和传感器来捕捉人体运动，并将其转换成数字数据。
这种系统虽然在当时达到了一定的效果，但由于设备笨重、成本昂贵以及数据处理和后期制作工作量大等问题，限制了其在影视创作中的应用。
随着计算机和摄像技术的不断进步，运动捕捉技术迎来了快速发展的时期。
传感器、摄像头和数据处理设备的性能不断提升，使得运动捕捉系统在稳定性、精确度和实时性等方面得到了显著提高。
软件和算法的不断创新也为运动捕捉技术的应用提供了更多可能。
如今，运动捕捉技术已经成为电影、动画、游戏等影视娱乐产业的重要工具之一，为影视创作带来了更多的可能性。
1. 动作捕捉在影视创作中，动作捕捉是运动捕捉技术最为常见的应用之一。
通过运动捕捉技术，演员可以穿上特制的传感器服，在专业的捕捉设备下进行动作表演，将其运动行为转换成数字化数据。
这些数据可以被导入到计算机软件中，进行实时处理和编辑，从而制作出高质量的动作捕捉效果。
这种技术可以大大减少拍摄时间和成本，并且可以实现一些人类运动难以达到的效果，如高空飞跃、慢动作等。
2. 角色表演运动捕捉技术不仅可以捕捉人类的运动，还可以捕捉面部表情和情感变化。
通过特制的面部捕捉设备，演员的面部表情和情感变化可以被实时捕捉到，从而可以为角色的表演和情感传达提供更多的可能性。
动制作中的动作捕捉技术应用
动制作中的动作捕捉技术应用近年来，随着电影、游戏、动画等娱乐产业的蓬勃发展，动作捕捉技术（Motion Capture，简称MoCap）作为一种先进的影视制作工具，日益受到关注和运用。
本文将探讨动制作中的动作捕捉技术应用，并介绍其在不同领域中的运用和进展。
一、动作捕捉技术简介动作捕捉技术是一种通过传感器或相机等设备记录人体动作数据，并转化为计算机可识别的数字动作轨迹的技术。
其最初用于影视制作领域，如今已广泛应用于游戏、虚拟现实、体育科学研究等多个领域。
二、动作捕捉技术在电影制作中的应用在电影制作中，动作捕捉技术可以用于实现特效、改善角色动作表演等多个方面。
通过捕捉演员的动作，制作团队可以精确地还原真实的人体动作，为电影增添更真实、更逼真的感观效果。
此外，动作捕捉技术还可以用于虚拟人物的创作，使得虚拟角色具有更加生动的动作和互动能力。
三、动作捕捉技术在游戏领域中的应用动作捕捉技术在游戏领域中也有广泛的应用。
通过捕捉玩家的真实动作，游戏可以更好地还原玩家的动作，并将其应用于游戏角色的控制中。
这使得玩家可以通过真实的身体动作来操控游戏角色，增加游戏的互动性和沉浸感。
四、动作捕捉技术在体育科学研究中的应用动作捕捉技术在体育科学研究中也扮演着重要的角色。
通过捕捉运动员的动作，研究人员可以对运动员的身体姿势、运动幅度等进行精确测量和分析，为运动训练和调整提供科学依据。
例如，在田径运动中，动作捕捉技术可以帮助教练和运动员分析起跑姿势、转体动作等，进而优化训练计划和技术表现。
五、动作捕捉技术的发展趋势随着科技的不断进步，动作捕捉技术也在不断发展和演进。
其中，无线动作捕捉技术是一个重要的发展方向。
传统的动作捕捉设备需要通过有线连接进行数据传输，而无线动作捕捉技术可以有效解决有线连接的限制，提高动作捕捉的便利性和灵活性。
此外，随着虚拟现实和增强现实等新兴技术的兴起，动作捕捉技术还将在这些领域中扮演更重要的角色。
六、结语动作捕捉技术的应用在电影、游戏以及体育科学研究等领域发挥着重要作用。
影视动作捕捉技术的应用
影视动作捕捉技术的应用影视动作捕捉技术是近年来在电影、游戏和动画领域中得到广泛应用的一项技术。
通过捕捉演员的动作和表情，然后将其应用于虚拟角色或特效中，可以产生逼真的效果，给观众带来新的视觉体验。
本文将探讨影视动作捕捉技术的原理和应用，并分析其对影视产业的影响。
影视动作捕捉技术的原理影视动作捕捉技术是一种将真实世界中的运动和表情转化为虚拟角色或特效的过程。
其原理主要分为三个步骤：数据采集、数据处理和数据应用。
数据采集数据采集是影视动作捕捉技术的第一步，主要通过传感器和摄像机记录演员的动作和表情。
传感器可以监测演员的身体部位的位置和姿态，而摄像机则可以捕捉到演员的面部表情和眼神变化。
在数据采集过程中，演员会穿戴特定的传感器设备，以便精确捕捉他们的动作和表情。
数据处理数据处理是将采集到的数据进行处理和转化的过程。
通过对数据进行清洗和校准，消除噪声和误差，确保数据的准确性。
然后，利用数学模型和算法对数据进行分析和重建，将演员的动作和表情转化为虚拟角色或特效的动作和表情。
数据处理过程需要借助计算机软件和硬件的支持，以便高效地处理大量的数据。
数据应用数据应用是将处理后的数据应用于影视制作中的过程。
通过将演员的动作和表情与虚拟角色或特效进行匹配和融合，可以使虚拟角色或特效呈现出与演员相似的动作和表情。
这种应用可以在电影、游戏和动画中实现各种令人惊叹的效果，使观众感受到更加真实和生动的视觉体验。
影视动作捕捉技术的应用影视动作捕捉技术在电影、游戏和动画领域中得到了广泛的应用。
它不仅可以提高影视作品的制作质量，还可以节省制作时间和成本。
电影制作在电影制作中，影视动作捕捉技术可以用于创造逼真的特效和场景。
通过捕捉演员的动作和表情，可以为虚拟角色添加自然而真实的动作和表情，增强观众的代入感和沉浸感。
影视动作捕捉技术还可以用于拍摄特效场景，如飞行、爆炸和战斗等，提高电影的视觉效果和观赏性。
游戏开发在游戏开发中，影视动作捕捉技术可以用于创造逼真的角色和动作。
动作捕捉技术在实验教学中的应用
动作捕捉技术在实验教学中的应用动作捕捉技术是一种用于捕捉并记录人体动作的技术，它通过传感器和摄像机等设备获取人体运动的数据，并将其转化为虚拟现实或计算机图像中的动作。
这种技术已经在许多领域得到应用，如游戏开发、广告制作、体育训练等。
在实验教学中，动作捕捉技术也可以发挥重要的作用。
动作捕捉技术能够提供更直观的实验演示。
在传统的实验教学中，教师通常需要通过文字或图片来描述实验过程和结果。
而动作捕捉技术可以将实验对象的动作直接捕捉下来，并以虚拟的方式呈现给学生。
这样一来，学生不仅可以看到实验的效果，还能更加清楚地了解实验过程中的每个步骤和细节。
这对于一些较为抽象的实验现象尤为重要，它能够让学生更好地理解实验原理和规律。
动作捕捉技术还可以提供更具体的实验指导。
在实验教学中，学生通常需要按照教师的指示进行实验操作。
对于一些复杂或需要准确动作的实验，学生可能很难完全理解教师的指导。
而动作捕捉技术可以将教师的实验操作全程录制下来，并与实验指导一同展示给学生。
这样一来，学生可以直接看到教师的操作过程，并进行模仿和学习。
这对于学生的实验操作能力的培养有很大帮助。
动作捕捉技术还可以提供实验结果的即时反馈。
在实验教学中，学生通常需要根据实验过程的结果来推断和总结实验现象，这对于他们的思维能力和实验分析能力是一种锻炼。
由于实验结果的获取和分析需要一定的时间，学生往往难以即时了解自己的实验结果。
而动作捕捉技术可以将实验结果以图形或数字等形式即时呈现给学生，使他们能够在实验过程中及时反馈，进一步提高他们的实验观察和分析能力。
动作捕捉技术还可以提供实验数据的记录和分析。
在实验教学中，学生通常需要将实验数据整理和分析，并撰写实验报告。
由于实验数据的获取和处理较为繁琐，学生在实验操作中往往难以同时进行数据记录和实验操作。
而动作捕捉技术可以自动记录和分析学生的实验数据，并将其生成对应的实验报告。
这样一来，学生可以更专注于实验操作，提高实验效率，并减轻他们在实验数据处理上的负担。
运动捕捉技术在影视创作中的发展
运动捕捉技术在影视创作中的发展运动捕捉技术近年来在影视创作中得到了广泛应用。
它通过特定设备记录演员的运动和动作，并将其转化为数字格式，用于制作更加逼真的动画、电影和游戏。
这项技术为影视创作者带来了许多新的动画效果和创作可能性，让观众更加乐于接受影片中的虚幻元素。
以下是运动捕捉技术在影视创作中的发展和应用。
一、运动捕捉技术的起步运动捕捉技术最早在20世纪70年代得到了发展，用于模拟运动和动作的形式。
它最早主要应用于机器人和自动化设备的控制，例如汽车生产线上的机器人工具。
90年代后期，运动捕捉技术开始应用于游戏和电影中。
制作交互式电子游戏和特效的过程中，通过将演员的运动记录下来，然后将其转化成关键帧数据，再对这些数据进行编辑来制作出更加逼真的角色动画。
二、运动捕捉技术的应用范围不断扩大随着计算机性能的提升和数码技术的成熟，运动捕捉技术的应用范围不断扩大。
现在已经成为绘制动画、制作电影和设计游戏的基本工具之一。
运动捕捉技术用于增强现实技术，使虚拟元素更加立体和真实。
它也可以用于工业设计，装配线控制和人体运动分析，例如体育竞技和医疗领域中的训练和康复。
运动捕捉技术在电影制作中的应用已经非常普遍，并为很多电影带来了成功。
例如《阿凡达》和《指环王》系列就采用了运动捕捉技术，演员在使用特定的运动捕捉装置上演时，他们的动作和表情被记录下来，再由计算机编辑，用来制作角色动画。
这使得电影获得了更加真实和立体的视觉效果，让观众更加容易被电影中的虚幻元素所吸引。
运动捕捉技术在游戏开发中已经普遍采用。
由于游戏场景需要更高的互动性和自由度，所以游戏开发者利用运动捕捉技术中所记录的男女、成年人和儿童的运动数据制作的游戏角色可以让玩家在游戏过程中实现更高互动和自由度。
在游戏中使用运动捕捉技术制作的角色，可以更好地呈现游戏角色的身体移动、表情等细节，使游戏更加引人入胜。
总结运动捕捉技术已经成为影视游戏等领域中不可或缺的技术。
随着技术的不断发展和创新，最终的目标是要实现对动作建模的真正仿真和真实感。
832-第一章 动作捕捉的发展及应用
这类装置成本较低，但对运动的捕捉有较大延迟和滞后，实时性 较差，精度一般不很高，声源和接收器间不能有大的遮挡物体，受噪 声和多次反射等干扰较大。由于空气中声波的速度与气压、湿度、温 度有关，所以还必须在算法中做出相应的补偿。
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三、电磁式运动捕捉 电磁式运动捕捉系统是比较常用的运动捕捉设备。一般由发射源、
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1.4光学动作捕捉设备的组成和应用
光学式动作捕捉设备一般由以下几个部分组成： 传感器 被固定在运动物体特定的部位，向系统提供运动的位置信 息。通常采用特殊材料的感光球，将其粘在身体特定的部位。
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信号捕捉设备 负责捕捉、识别传感器的信号。 如图所 示，一般是由包括捕捉特殊波长区域光波的摄像机、发光器 以及镜头、光学过滤器等组成。
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数据传输设备 负责将运动数据从信号捕捉设备快速准 确地传送到计算机系统。
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数据处理设备 负责处理系统捕捉到的原始信号，计算传 感器的运动轨迹，对数据进行修正、处理，并与三维角色模 型相结合。
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光学捕捉技术在国际上的使用现状 目前在影视界使用光学动作捕捉系统的工作室包括：Dreamworks
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机械式捕捉缺点： 硬件笨重、使用起来非常不方便。 系统样本速率很低。 系统对人体骨骼有制约。 较难用于连续动作的实时捕捉。
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二：声学式运动捕捉 常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成。
发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三个 超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，来 计算并确定接收器的位置和方向。
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复杂和快速的动作包括体育比赛中的拳 击动作可以被快速地捕捉进来，而不需要依 赖动画师使用反向运动学的软件系统进行动 作制作，既节省了时间又节省的金钱，而且 它快速的反馈也使制作人员和导演可以及时 作出决定。这些捕捉的动作也可放在网站上 供世界各地的用户或制作人员进行观看和评 论。
动作捕捉技术在实验教学中的应用
动作捕捉技术在实验教学中的应用
动作捕捉技术（Motion Capture）是一种通过对人体动作进行捕捉，然后将其转化为数字数据的技术。
它可以在电脑上实时重现这些动作，使之成为数字角色的一部分。
动作捕捉技术在电影、游戏等领域得到了广泛应用，但在实验教学中的应用也逐渐受到关注。
本文将探讨动作捕捉技术在实验教学中的应用。
动作捕捉技术可以用于实验教学中的动作分析。
在某些实验教学中，学生需要进行一些复杂的动作实验，例如分析人体运动的角度、速度等。
传统的方法是使用测量仪器来进行测量，然后对数据进行分析。
而动作捕捉技术可以直接捕捉学生的动作，将其转化为数字数据，并实时显示在电脑上，方便学生进行分析和研究。
动作捕捉技术在实验教学中具有广泛的应用前景。
它可以用于动作分析、动作模拟、动作评估和动作设计等方面，从而提高实验教学的效果和质量。
动作捕捉技术也面临着一些挑战，例如技术的复杂性、设备的昂贵性等。
在推广和应用动作捕捉技术时应该充分考虑这些因素，从而更好地发挥动作捕捉技术在实验教学中的作用。
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电磁式和光学式。不同原理的设备各有其优缺点，其中光学式动作捕捉技
术目前是最为先进的，一般可从以下几个方面进行评价：
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定位精度； 实时性； 使用方便程度； 可捕捉运动范围大小； 成本； 抗干扰性； 多目标捕捉能力。
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1.3动作捕捉系统的分类比较
一：机械式运动捕捉 （Electromechanical Suits） 机械式运动捕捉依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。装置是放置 在人体主要关节处的电位计或者类似量角仪的仪器构成的一套设备，它 是由人体的运动来驱动的。
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等；在游戏制作界使用它的公司有：Electronic Arts、Square、
RARE、Sony、Midway、SNK、CAPCOM等。
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利用光学原理进行三维动作捕捉的过程是使用多个摄像机拍摄身穿安装 了反射标记衣服的演员动作，然后动作捕捉系统将多个摄像机拍摄的镜头用 数学的方式绘制出每个反射标记的三维坐标。这些标记或者被连接到一个计 算机生成的人物身上对应的解剖点，或者被用于算出可以进行动画的连接角 度或旋转。这些三维空间坐标被传送到动画软件如：Alias/Wavefront
不适用。
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四、光学式运动捕捉 光学式运动捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动 捕捉的任务。目前常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。
从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相机所见，
则根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参数，可以确定这一时 刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像 序列中就可以得到该点的运动轨迹。
ห้องสมุดไป่ตู้
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早期的一种机械式运动捕捉装置是用带角度传感器的关节和连杆构成 一个"可调姿态的数字模型"，其形状可以模拟人体，也可以模拟其他动物 或物体。使用者可根据剧情的需要调整模型的姿态，然后锁定。角度传感 器测量并记录关节的转动角度，依据这些角度和模型的机械尺寸，可计算 出模型的姿态，并将这些姿态数据传给动画软件，使其中的角色模型也做
复杂时，不同部位的Marker有可能发生混淆、遮挡，产生错误结果，这时
需要人工干预后处理过程。
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将运动捕捉技术用于动画制作，可极大地提高动画制作的水平。该技 术的应用直接导致了美国和日本动画片里，卡通人物的动作真实程度远远 超过没有拥有该技术的中国动画片。它极大地提高了动画制作的效率，降 低了成本，而且使动画制作过程更为直观，效果更为生动。随着技术的进 一步成熟，表演动画技术将会得到越来越广泛的应用，而运动捕捉技术作 为表演动画系统不可缺少的、最关键的部分，已经显示出更加重要的地位。
度有关，所以还必须在算法中做出相应的补偿。
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三、电磁式运动捕捉 电磁式运动捕捉系统是比较常用的运动捕捉设备。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（通常有10～20个）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,通过电缆或无线方式与数据 处理单元相连。
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如果在表演者的脸部表情关键点贴上Marker，则可以实现表情捕 捉，如图所示。目前大部分表情捕捉都采用光学式。
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有些光学运动捕捉系统不依靠Marker作为识别标志，例如根据目标的侧影来 提取其运动信息，或者利用有网格的背景简化处理过程等。目前研究人员正在研 究不依靠Marker，而应用图像识别、分析技术，由视觉系统直接识别表演者身体 关键部位并测量其运动轨迹的技术，估计将很快投入实用。 光学式运动捕捉的优点是表演者活动范围大，无电缆、机械装置的限制，表
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二：声学式运动捕捉 常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成。 发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三 个超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差， 来计算并确定接收器的位置和方向。
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这类装置成本较低，但对运动的捕捉有较大延迟和滞后，实时性 较差，精度一般不很高，声源和接收器间不能有大的遮挡物体，受噪 声和多次反射等干扰较大。由于空气中声波的速度与气压、湿度、温
第一章
动作捕捉的发展及应用
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1.1动作捕捉技术介绍
动作捕捉技术已经进入了实用化阶段，其应用领域也远远超出了动
画制作，并在虚拟现实、游戏、人体工程学研究、模拟训练、生物力学
研究等许多领域有广阔的应用前景。
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3
广告
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军事领域
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1.2动作捕捉系统的类型介绍
到目前为止，常用的动作捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、
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◇ 艺术性的控制：实时捕捉系统可以在演员表演的同时看到所捕捉的动作， 具有非常大的灵活性－－如果制作人员想改变一下所捕捉的动作，可以利用标准的 动画工具如反向运动学、皮肤变形等对这个动作做进一步的编辑。制作人员也可以 对动作增加各种变化 ◇ 积累数字动作素材：一旦动作被捕捉，坐标就被映射到任意具有不同年龄、 大小、种族、服饰的人物上。所有动作可以通过创建动作数据库进行存储。 ◇ 节省开支：在非常短的时间可以看到所设计的结果，特别是复杂的动作设 计。在卡通电影制作和PC游戏的设计中，动作捕捉和动画比拍摄视频图像更节省， 避免了演员的化妆、服饰、灯光、布景等。
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机械式捕捉优点： 捕捉范围非常大。 成本低，便宜。 精确度相对较高。
可以做到实时数据测量。
数据的捕捉相对简单。 感应器不会闭塞。 可以对多个演员进行同时捕捉。
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机械式捕捉缺点： 硬件笨重、使用起来非常不方便。 系统样本速率很低。
系统对人体骨骼有制约。
较难用于连续动作的实时捕捉。
演者可以自由地表演，使用很方便。其采样速率较高，可以满足多数高速运动测
量的需要。Marker的价格便宜，便于扩充。
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这种方法的缺点是系统价格昂贵，虽然它可以捕捉实时运动，但后处理 （包括Marker的识别、跟踪、空间坐标的计算）的工作量较大，对于表演 场地的光照、反射情况有一定的要求，装置定标也较为烦琐。特别是当运动
Maya、Online、Prism、Nichimen Graphics和3D Studio MAX。由
于这些坐标来自演员真实的动作，使动画看起来非常逼真自然。
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复杂和快速的动作包括体育比赛中的拳 击动作可以被快速地捕捉进来，而不需要依 赖动画师使用反向运动学的软件系统进行动 作制作，既节省了时间又节省的金钱，而且 它快速的反馈也使制作人员和导演可以及时 作出决定。这些捕捉的动作也可放在网站上 供世界各地的用户或制作人员进行观看和评
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表演者在电磁场内表演时，接收传感器将接收到的信号通过电缆传 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。 目前这类系统的采样速率一般为每秒15～120次（依赖于模型和传感器 的数量），为了消除抖动和干扰，采样速率一般在15Hz以下。对于一些 高速运动，如拳击、篮球比赛等，该采样速度还不能满足要求。
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数据传输设备
负责将运动数据从信号捕捉设备快速准
确地传送到计算机系统。
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数据处理设备 型相结合。
负责处理系统捕捉到的原始信号，计算传
感器的运动轨迹，对数据进行修正、处理，并与三维角色模
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光学捕捉技术在国际上的使用现状 目前在影视界使用光学动作捕捉系统的工作室包括：Dreamworks SKG（斯皮尔伯格的梦工厂）、Warner Brothers（华纳兄弟工作室）
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1.4光学动作捕捉设备的组成和应用
光学式动作捕捉设备一般由以下几个部分组成： 传感器 被固定在运动物体特定的部位，向系统提供运动的位置
信息。通常采用特殊材料的感光球，将其粘在身体特定的部位。
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信号捕捉设备
负责捕捉、识别传感器的信号。 如图所
示，一般是由包括捕捉特殊波长区域光波的摄像机、发光器 以及镜头、光学过滤器等组成。
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电磁式运动捕捉的优点首先在于它记录的是六维信息，即不仅能得
到空间位置，还能得到方向信息，这一点对某些特殊的应用场合很有价
值。其次是速度快，实时性好，表演者表演时，动画系统中的角色模型 可以同时反应，便于排演、调整和修改。装置的定标比较简单，技术较 成熟，成本相对低廉。
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它的缺点在于对环境要求严格，在表演场地附近不能有金属物品， 否则会造成电磁场畸变，影响精度。系统的允许表演范围比光学式要小， 特别是电缆对表演者的活动限制比较大，对于比较剧烈的运动和表演则
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2001年北京国际电视周十八日至二十二日在中国建筑文化中心举 办，从德国引进的机械式运动捕捉系统数主要应用于影视制作、互联 网络、电脑游戏等领域，图为十九日模特正在进行实时运动表演。
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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。实际上，装置上任何一点的运动 轨迹都可以求出，刚性连杆也可以换成长度可变的伸缩杆，用位移 传感器测量其长度的变化。
论。
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光学动作捕捉系统所具有的优势：
◇ 真实的动作：对演员、运动员和舞蹈家的动作进行捕捉，并不是让动 画师重新进行制作，这些动作都是非常具有特点的、非常敏锐的。例如：由计 算机生成的人物中，男性和女性走路的动作是不一样的。如果将女性人物走路 的动作赋予在男性身上，观众会觉得不协调。 ◇ 制作的速度：对动作进行拍摄捕捉到预览常常只需几分钟。一个小规 模的制作组与一个演员可以在一个下午制作出许多复杂的动画。
出一样的姿态。这是一种较早出现的运动捕捉装置，但直到现在仍有一定
的市场。国外给这种装置起了个很形象的名字："猴子"。
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机械式有一个很大的缺陷，就是依靠电位计的系统不能测量空间 的位移。在大多数情况下，加入电磁式的感应器可以解决这个问题， 但是作为电磁式的系统同样也有一些问题，比如说对附近的金属的感 应，主要是跟感应源相近的材料。