动作捕捉技术
动作捕捉技术（Motion Capture）是一种用来记录人体动作，并将其转换为数字模式的技术。从其基本原理来说，就是将人或动物的动作、空间位移记录下来，并以此数据驱动虚拟角色运动，达到比手工动画更流畅、更精确的效果。早期动作捕捉只记录演员的肢体语言，脸部则靠动画师后期绘上（当然在制作时也会参考演员表演）。但是《猩球崛起》在表情捕捉技术上取得了突破性的进展，首次使用了“脸部肌肉组织模拟技术”（Facial Tissue Simulations），使得演员的演技得以最大化传达给观众，让人意识到“动作捕捉技术”越来越应该被称作“表演捕捉技术”<<猩球崛起>>通过“动作捕捉”技术呈现的猩猩凯撒，经典程度也不遑多让。凯撒兽性未泯与人性初露的种种复杂、微妙的表情和肢体语言，都在影片中呈现得极为自然鲜活，真正达到了以假乱真、真假难辨的高超境界。当影片结尾凯撒以平等的姿态站立在威尔博士面前时，神态中那种充满猩猩尊严的独立与霸气，无疑让观众更为真切地理解了“猩球崛起”这一片名的含义。可以说，正是“动作捕捉”技术成就了这部影片，更证明了好莱坞先进的电影科技不仅仅只有在动作场面中营造夸张的视听噱头这一条路可走，将技术与故事完美结合，即便没有多少大场面、即使没有太多的
动作戏,也可以赢得很好的口碑.
Animazoo IGS-物理惯性动作捕捉系统--说明书(中文版)
Animazoo IGS-180/180i物理惯性动作捕捉系统 产品概述 Animazoo IGS-180/180i物理惯性动作捕捉系统配有18个小型快速串连陀螺仪。性能灵活，对快速动作和细微动作都可捕捉 1、陀螺仪速度快、重量轻 2、数据品质达到专业生产级水平 3、便于携带、使用简单 简单易用 Animazoo IGS-180/180i物理惯性动作捕捉系统采用莱卡布传感器服，具有结实耐用、重量轻、穿戴舒适的特点，产品还采用了成熟技术的陀螺仪技术。该产品经过出厂校准，第一次使用该产品的用户可在30分钟之内安装完毕，并开始数据捕捉。此外，该产品具有很好的便携特性，用户可以把产品带到任何环境中使用。
数据 Animazoo IGS-180/180i物理惯性动作捕捉系统可提供高精度细微丰富动作捕捉数据，成本低廉，是专业人士和高等教育机构的理想选择。 Animazoo IGS-180/180i物理惯性动作捕捉系统不会出现标记物阻挡或错位的问题，同时具备无线数据连接的全部优点。 功能齐全 Animazoo IGS-180/180i物理惯性动作捕捉系统的数据可以通过Animazoo操作系统进行捕捉，捕捉速率为每秒120帧。 借助Animazoo功能强大的驱动程序和插件，用户可以把捕捉数据导入到MotionBuilder、Maya、3D Studio Max、Blender等常用动画制作软件中进行编辑，此外还配有MotionBuilder、 Siemens Jack、UDK和Unity几款软件的实时驱动程序。 兼容性
提供以下软件的实时驱动程序： MotioBuilder Maya 3DS Blender Siemens UGS Jack 应用范围 适用于3D角色动画、人体姿态模拟、虚拟模型、运动及医疗分析、生物力学分析、游戏互动、高等教育机构等诸多领域。 技术特征 数据品质专业 陀螺仪速度快、重量轻 便于携带、使用简单 采用莱卡布传感器服，结实耐用、重量轻、穿戴舒适 不会出现标记物阻挡或错位的问题，同时具备无线数据连接的优点 特殊应用 目前在真实车辆中对驾驶员动作的实时捕捉是一个重大难题，从光学到电磁式动作捕捉目前都无法有效克服技术本身缺点。而Animazoo IGS-180i物理惯性动作捕捉系统可实现全真驾驶动作的实时捕捉。
三种动作捕捉系统解决方案的对比分析
三种动作捕捉系统解决方案的对比分析 2016年，全球范围内VR商业化、普及化的浪潮正在向我们走来。VR是一场交互方式的新革命，人们正在实现由界面到空间的交互方式变迁，这样的交互极其强调沉浸感，而用户想要获得完全的沉浸感，真正“进入”虚拟世界，动作捕捉系统是必须的，可以说动作捕捉技术是VR产业隐形钥匙。 目前动作捕捉系统有惯性式和光学式两大主流技术路线，而光学式又分为标定和非标定两种。那么我们可以将动作捕捉系统分为以下三大主类：基于计算机视觉的动作捕捉系统（光学式非标定）、基于马克点的光学动作捕捉系统（光学式标定）和基于惯性传感器的动作捕捉系统（惯性式）。接下来我们对这三种形式的动作捕捉系统进行简单的解析。 1.基于计算机视觉的动作捕捉系统 该类动捕系统比较有代表性的产品分别有捕捉身体动作的Kinect，捕捉手势的Leap Motion 和识别表情及手势的RealSense实感。 该类动捕系统基于计算机视觉原理，由多个高速相机从不同角度对目标特征点的监视和跟踪来进行动作捕捉的技术。理论上对于空间中的任意一个点，只要它能同时为两部相机所见，就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。这类系统采集传感器通常都是光学相机，基于二维图像特征或三维形状特征提取的关节信息作为探测目标。 基于计算机视觉的动作捕捉系统进行人体动作捕捉和识别，可以利用少量的摄像机对监测区域的多目标进行监控，精度较高；同时，被监测对象不需要穿戴任何设备，约束性小。然而，采用视觉进行人体姿态捕捉会受到外界环境很大的影响，比如光照条件、背景、遮挡物和摄像机质量等，在火灾现场、矿井内等非可视环境中该方法则完全失效。另外，由于视觉域的限制，使用者的运动空间被限制在摄像机的视觉范围内，降低了实用性。 2.基于马克点的光学动作捕捉系统
动作捕捉原理探究
新生研讨课报告题目：动作捕捉技术原理探究 院（系）计算机科学与技术学院 专业计算机类 学生杨义威 学号1160300804 班号1603008 指导教师杨明 日期2017.4
动作捕捉技术 一．动作捕捉技术及背景 ◆动作捕捉 动作捕捉英文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得到三维空间坐标的数据。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。 2012年由詹姆斯·卡梅隆导演的电影《阿凡达》全程运用动作捕捉技术完成，实现动作捕捉技术在电影中的完美结合，具有里程碑式的意义。 [1]其他运用动作捕捉技术拍摄的著名电影角色还有《猩球崛起》中的猩猩之王凯撒，以及动画《指环王》系列中的古鲁姆，都为动作捕捉大师安迪·瑟金斯饰演[2]。2014年8月14日，由梦工厂制作的全息动作捕捉动画电影《驯龙高手2》在中国大陆上映。 除了电影之外，动作捕捉在游戏领域也应用的极为广泛，诸如《光晕：致远星》、《神鬼寓言3》、《全面战争：幕府将军2》、《狙击精英V2》等主机游戏都应用了动作捕捉技术。 ◆背景 动作捕捉的起源普遍被认为是费舍尔（Fleischer）在1915年发明的影像描摹（rotoscope）。这是一个在动画片制作中产生出的一种技术。艺术家通过精细的描绘播放给他们的真人录影片段当中的每一帧静态画面来模拟出动画人物在虚拟世界中的具备真实感的表演。这个过程本身是
基于Kinect的动作捕捉系统设计与实现-第1-2章
基于Kinect的动作捕捉系统设计与实现 动作捕捉技术在电影特效制作、电脑动画制作、游戏制作、运动分析等领域发挥着重要作用。传统的动作捕捉系统存在价格昂贵、穿戴复杂、实时性差、对环境要求高等问题，很难被广泛应用。随着技术的创新，微软推出了无标记动作捕捉设备Kinect，该设备依靠低廉的价格和先进的骨骼跟踪算法有效地解决了以上问题，从而得到了广泛的应用。 现有的基于Kinect的动作捕捉系统普遍存在着运动数据抖动、骨骼数据关节缺失、动作数据无法复用等不足。针对上述问题，本文主要研究以下内容：优化Kinect骨骼动作数据；将优化后的动作数据重定向到三维人物模型，驱动模型模仿真人的动作；录制并保存动作脚本。在此基础上，设计并实现了基于Kinect的动作捕捉系统。 首先，本文概述了动作捕捉技术与动作重定向技术国内外发展现状，通过分析各种动作捕捉系统的优缺点，分析了系统需求，在此基础上提出了基于Kinect 的动作捕捉系统的总体方案。根据MVC设计模式，将系统分为数据采集层、数据交互中间件、数据处理层和UI界面层，其中数据处理层是系统的关键部分，包括骨骼数据优化模块、动作重定向模块和动作录制模块。 然后，针对目前基于Kinect的动作捕捉系统存在的问题，本课题对人体单关节修复算法进行了改进，提出了丢失关节修复算法，以解决连续丢失多个关节点的问题；提出骨骼动作平滑处理算法，以解决肢体末端关节抖动问题；使用基于正向运动学重定向算法，以解决模型驱动问题；研究DAE模型结构，为录制动作脚本的实现提供理论依据。 其次，本文详细设计并实现了系统功能，包括用户界面、Kinect数据获取模块、骨骼数据优化模块、动作重定向模块、可视化模块和运动录制模块。 最后，为验证基于Kinect的动作捕捉系统的可行性和正确性，对本文所做工作进行了测试和分析。测试结果表明，本文所做工作符合预期目标。
动作捕捉设备概述
动作捕捉的应用状况及相关产品 动捕系统一般来说，应用都比较广泛呀，只是可能不同品牌，技术略有差别，相对来说国外品牌占的市场份额更大一些，作为一门新兴的动作捕捉技术，惯性动捕的出现，打破了光学动捕占据市场绝对主导的行业格局，被视为动作捕捉界的新生力量。基于惯性传感器系统的动作捕捉技术是一项融合了传感器技术、无线传输、人体动力学、计算机图形学等多种学科的综合性技术，技术门槛要求很高。虽然惯性动作捕捉技术出现的时间并不长，但随着它在各行业中的使用，其卓越的性能很快就显示出来了。惯性动作捕捉，是一种新型的人体动作捕捉技术，它用无线动作姿态传感器采集身体部位的姿态方位，利用人体运动学原理恢复人体运动模型，同时采用无线传输的方式将数据呈现在电脑软件里。 惯性动作捕捉系统出现之前，最常见的是光学动捕技术。它是通过在演员身上贴marker点，然后用高速摄像机来捕捉marker点的准确位移，再将捕捉数据传输到电脑设备上，由此完成动作捕捉的全过程。光学动捕的整套设备的成本极为昂贵，架设繁琐，易受遮挡或光干扰的影响，给后期处理工作带来很多麻烦。对于一些遮挡严重的动作来说，光学动捕无法准确实时还原例如下蹲、拥抱、扭打等动作。而基于惯性传感器系统的动作捕捉技术的出现，大大改善了这一现状。和光学动捕技术相比，惯性动作捕捉技术有着对捕捉环境的高适应性，它的技术优势、成本优势和使用便捷的优势，使得它在各行业有着优
异的表现。在影视动画、体验式互动游戏、虚拟演播室、真人模拟演练、体育训练、医疗康复等领域，惯性动作捕捉系统都有着明显优于其他设备的特点。 惯性式动作捕捉系统原理 动作捕捉系统的一般性结构主要分为三个部分：数据采集设备、数据传输设备、数据处理单元，惯性式动作捕捉系统即是将惯性传感器应用到数据采集端，数据处理单元通过惯性导航原理对采集到的数据进行处理，从而完成运动目标的姿态角度测量。 在运动物体的重要节点佩戴集成加速度计，陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，传感器设备捕捉目标物体的运动数据，包括身体部位的姿态、方位等信息，再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中，经过数据修正、处理后，最终建立起三维模型，并使得三维模型随着运动物体真正、自然地运动起来。 经过处理后的动捕数据，可以应用在动画制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。 加速度计，陀螺仪和磁力计在惯性动作捕捉系统中的作用 加速计是用来检测传感器受到的加速度的大小和方向的，它通过测量组件在某个轴向的受力情况来得到结果，表现形式为轴向的加速度大小和方向（XYZ），但用来测量设备相对于地面的摆放姿势，则精确度不高，该缺陷可以通过陀螺仪得到补偿。 陀螺仪的工作原理是通过测量三维坐标系内陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，并计算角速度，通过夹角和角速度来判别物体在
一种惯性导航肢体动作捕捉系统采集方法
- 5 - 第7期2018年4月No.7April，2018 无线互联科技 Wireless Internet Technology 1 动作捕捉技术概述 动作捕捉技术（Motion Capture ，Mocap ）的出现可追溯到20世纪70年代，国外的动画制作公司利用光学式的动作捕捉技术把表演者的姿势投射到计算机屏幕上，作为动画制作的参考。随着技术的发展，该技术已经广泛应用于3D 影视制作、步态分析、生物力学研究、人机工程、虚拟现实等新兴行业市场。 常用的动作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、被动光学式、惯性导航式。本文的主要研究内容是惯性导航式肢体动作捕捉的采集方法实现。2 系统方案2.1 系统原理 动作捕捉系统的一般性结构主要分为3个部分：数据采集设备、数据传输设备、数据处理单元。惯性导航式动作捕捉系统既是将惯性传感器应用到数据采集设备，从而完成运动目标的姿态、角度的测量。 要完成对人体肢体动作的捕捉需要对人体的头部、肩部、大臂、小臂、手、胸口、尾椎、大腿、小腿、脚踝等共计17个部位进行动作跟踪，参考图1所述。在这17处重要部位佩戴集成加速计、陀螺仪、磁力计等惯性传感器的数据采集设备，加速计是用来检测传感器受到的加速度的大小和方向，它通过测量传感器在某个轴向的加速度大小和方向，但是相对于地面的姿态则精度不高。加速计的不足由陀螺仪来弥补，陀螺仪是通过测量三维坐标体系内内部陀螺转子的垂直轴与传感器的夹角，并计算角速度，通过夹角和角速度来判断物体在三维空间的运动状态，因为内部陀螺转子的垂直轴永远垂直地面，也就能保证对地面的姿态精度，但是不能测量同东西南北4个方向的姿态。那么陀螺仪的不足由磁力计来弥补，磁力计就是个小型的电子罗盘，由它来测量传感器同南北磁极的角度并确定4个方向的姿态。 数据传输设备是为了解决把采集到的动作数据传递给数据处理单元，同时也是上述17个数据采集设备的数据交汇点，这一特质决定了数据传输设备不可避免地要与数据采集设备就近部署。从使用舒适性、可穿戴性方面考虑，数据传输设备应采用无线通信技术回传数据给数据处理单元以减 少线缆数量和穿戴者的负担。目前主流的无线通信技术有ZigBee ，Bluetooth ，RFID ，WiFi 等，根据数据吞吐量来决定系统的通信子系统的设计，1个数据采集设备集成加速计、陀螺仪、磁力计，其中现在主流MEMS 芯片集成了加速计和陀螺仪，磁力计单独一颗芯片，芯片数据接口为I2C 总线，I2C 总线最大码流400 kbps ，那么数据量参考公式1所述。 传输数据吞吐量=17×2×400 kbps ≈13.6 Mbps （1）根据公式1所述的吞吐量要求，WiFi 支持11~54 Mbps ，其余技术传输速率不及1 Mbps ，故此数据传输设备采用WiFi 回传数据，在穿戴者身上部署数据传输设备（穿戴侧），在数据处理单元侧对称部署数据传输设备（处理侧），二者实现WiFi 无线传输数据，数据传输设备（处理侧）与数 据处理单元通过USB 传输数据。 数据处理单元采用图形工作站，工作站运行动作捕捉软件完成行动作捕捉。 图1 惯性导航式动作捕捉系统示意 2.2 系统设计 2.2.1 数据采集设备 数据采集设备是通过弹性束带固定在人体的运动部位，由于部署位置涉及人体接触，从舒适性和可穿戴性上决定了数据采集设备有体积小、功耗低的要求，数据采集设备如图 作者简介：韦宇（1980— ），男，广西柳州人，工程师，学士；研究方向：国防通信系统设计。 一种惯性导航肢体动作捕捉系统采集方法 韦 宇 （广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663） 摘 要：动作捕捉技术是运动物体的关键部位设置跟踪器，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。惯性导航通过测量对象的加速度、运动角度、方位，通过积分运算获得对象的瞬时速度、瞬时位置数据的技术。文章对一种惯性导航肢体动作捕捉系统采集方法进行了研究。关键词：动作捕捉；惯性导航；采集方法
惯性动作捕捉技术应用的领域以及技术介绍
惯性动作捕捉技术的应用领域 作为一门新兴的动作捕捉技术，惯性动捕的出现，打破了光学动捕占据市场绝对主导的行业格局，被视为动作捕捉界的新生力量。基于惯性传感器系统的动作捕捉技术是一项融合了传感器技术、无线传输、人体动力学、计算机图形学等多种学科的综合性技术，技术门槛要求很高。虽然惯性动作捕捉技术出现的时间并不长，但随着它在各行业中的使用，其卓越的性能很快就显示出来了。 所谓惯性动作捕捉，是一种新型的人体动作捕捉技术，它用无线动作姿态传感器采集身体部位的姿态方位，利用人体运动学原理恢复人体运动模型，同时采用无线传输的方式将数据呈现在电脑软件里。目前全球仅有两家公司在这一技术上具有自己的核心技术优势。即荷兰的Xsens和中国的诺亦腾（Noitom）。然而能实现腾空跳跃，真正的“动”捕，只有后者才可做得到。 在诺亦腾的惯性动作捕捉系统“腾挪Perception”出现之前，最常见的是光学动捕技术。它是通过在演员身上贴marker点，然后用高速摄像机来捕捉marker点的准确位移，再将捕捉数据传输到电脑设备上，由此完成动作捕捉的全过程。光学动捕的整套设备的成本极为昂贵，架设繁琐，易受遮挡或光干扰的影响，给后期处理工作带来很多麻烦。对于一些遮挡严重的动作来说，光学动捕无法准确实时还原例如下蹲、拥抱、扭打等动作。而基于惯性传感器系统的动作捕捉技术的出现，大大改善了这一现状。 通常来说，一套光学动作捕捉的设备需要一卡车才能装得下，而一套惯性动捕设备用一个手提箱就能装得下，相比来说，方便很多。概括而言，其优势在于使用方便、不怕遮挡、无光照影响、室内室外均可使用等，这样一来，我们就能完全摆脱环境、天气的限制，真正实现全天候、无限制的动作捕捉。但惯性动捕也有自身的缺陷。它一直为人所诟病的是它的位移，因为没有办法得到一个精准的位移，就会导致脚步的滑移明显、角色整体的位移偏离。另外，对于一般的惯性动捕设备而言，很难实现上台阶、双脚同时离地的腾空跳跃等一些特殊动作的捕捉。 总的来说，和光学动捕技术相比，惯性动作捕捉技术有着对捕捉环境的高适应性，它的技术优势、成本优势和使用便捷的优势，使得它在各行业有着优异的表现。在影视动画、体验式互动游戏、虚拟演播室、真人模拟演练、体育训练、医疗康复等领域，惯性动作捕捉系统都有着明显优于其他设备的特点。归纳概括起来，可以从以下几大方面
EasyMocap动作捕捉介绍
Easy Mocap动作捕捉介绍 Easy Mocap专业版动作捕捉(支持Poser、DAZ3D、3DS MAX、MAYA、MotionBuilder、XSI、C4D等3D软件)，可绑定实时控制任何3D角色制作动画。支持CS(biped)、CAT、Bone骨骼系统，录制输出BVH、BIP、FBX、DAE等动作捕捉数据文件到各种三维软件！我们为你实现兼容性最佳，高效的动作捕捉解决方案！ 产品优势 传统的动作捕捉 设备繁多，配置复杂。需要反复校准，而且要穿特制的紧身衣服还要贴很Mark 点，需多个高价摄像机才能捕捉，不能避免光学噪波。包括视频动作捕捉系统、惯性动作捕捉系统不能实时捕捉。 我们的产品 我们关注用户体验，尽可能做到简单易用。不用专门动作捕捉室，穿任何服装都可以进行实时捕捉。而且不用校准、不受环境、光线影响，只需一个3D摄像头可全身360度识别！以革命性的技术，给你呈现专业的捕捉效果。
价格优势 传统的动作捕捉 传统的动作捕捉系统加设备，至少也要上百万元左右。需要请多人分工协作，调试维护费用昂贵。 我们的产品 成本非常小，只需要传统动作捕捉一成左右的价钱。用我们的捕捉系统加上Kinect3D摄像头，即可以单身匹马进行全身全范围捕捉! 功能介绍 主要功能 1、支持跟主流三维软件的捕捉，如Poser、DAZ3D、3DS MAX、MAYA、MotionBuilder、XSI、C4D等。 2、支持人体轮廓识别骨骼视频实时显示。 3、支持Biped、CAT骨骼捕捉。 4、支持动作帧的录制、回放。 5、支持输出BIP、FBX、DAE等动作捕捉文件。 6、支持输出BVH通用动作捕捉文件。 7、支持BIP转换BVH文件。 8、支持实时调整捕捉平滑程度。
惯性动作捕捉技术的应用领域研究分析
惯性动作捕捉技术的应用领域研究分析 作为一门新兴的动作捕捉技术，惯性动捕的出现，打破了光学动捕占据市场绝对主导的行业格局，被视为动作捕捉界的新生力量。基于惯性传感器系统的动作捕捉技术是一项融合了传感器技术、无线传输、人体动力学、计算机图形学等多种学科的综合性技术，技术门槛要求很高。虽然惯性动作捕捉技术出现的时间并不长，但随着它在各行业中的使用，其卓越的性能很快就显示出来了。 惯性动作捕捉，是一种新型的人体动作捕捉技术，它用无线动作姿态传感器采集身体部位的姿态方位，利用人体运动学原理恢复人体运动模型，同时采用无线传输的方式将数据呈现在电脑软件里。 惯性动作捕捉系统出现之前，最常见的是光学动捕技术。它是通过在演员身上贴marker点，然后用高速摄像机来捕捉marker点的准确位移，再将捕捉数据传输到电脑设备上，由此完成动作捕捉的全过程。光学动捕的整套设备的成本极为昂贵，架设繁琐，易受遮挡或光干扰的影响，给后期处理工作带来很多麻烦。对于一些遮挡严重的动作来说，光学动捕无法准确实时还
原例如下蹲、拥抱、扭打等动作。而基于惯性传感器系统的动作捕捉技术的出现，大大改善了这一现状。 和光学动捕技术相比，惯性动作捕捉技术有着对捕捉环境的高适应性，它的技术优势、成本优势和使用便捷的优势，使得它在各行业有着优异的表现。在影视动画、体验式互动游戏、虚拟演播室、真人模拟演练、体育训练、医疗康复等领域，惯性动作捕捉系统都有着明显优于其他设备的特点。 1.惯性式动作捕捉系统原理 动作捕捉系统的一般性结构主要分为三个部分：数据采集设备、数据传输设备、数据处理单元，惯性式动作捕捉系统即是将惯性传感器应用到数据采集端，数据处理单元通过惯性导航原理对采集到的数据进行处理，从而完成运动目标的姿态角度测量。 在运动物体的重要节点佩戴集成加速度计，陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，传感器设备捕捉目标物体的运动数据，包括身体部位的姿态、方位等信息，再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中，经过数据修正、处理后，最终建立起三维模型，并使得三维模型随着运动物体真正、自然地运动起来。
动作捕捉系统
动作捕捉系统 不同的动作捕捉系统依照的原理不同，系统组成也不尽相同。总体来讲，动作捕捉系统通常由硬件和软件两大部分构成。硬件一般包含信号发射与接收传感器、信号传输设备以及数据处理设备等；软件一般包含系统设置、空间定位定标、运动捕捉以及数据处理等功能模块。信号发射传感器通常位于运动物体的关键部位，例如人体的关节处，持续发出的信号由定位传感器接收后，通过传输设备进入数据处理工作站，在软件中进行运动解算得到连贯的三维运动数据，包括运动目标的三维空间坐标、人体关节的6自由度运动参数等，并生成三维骨骼动作数据，可用于驱动骨骼动画，这就是动作捕捉系统普遍的工作流程。 系统分类及简介/动作捕捉系统编辑 动作捕捉系统种类较多，一般地按照技术原理可分为：机械式、声学式、电磁式、惯性传感器式、光学式等五大类[1] ，其中光学式根据目标特征类型不同又可分为标记点式光学和无标记点式光学两类。近期市场上出现所谓的热能式动作捕捉系统，本质上属于无标记点式光学动作捕捉范畴，
只是光学成像传感器主要工作在近红外或红外波段。 机械式动作捕捉系统机械式动作捕捉系统图 册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。X-1st是这类产品的代表，其优点是成本低，精度高，采样频率高，但最大的缺点是动作表演不方便，连杆式结构和传感器线缆对表演者动作约束和限制很大，特别是连贯的运动受到阻碍，难以实现真实的动态还原。 声学式系统图册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阵列组成。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。这类产品的典型生产厂家有Logitech、SAC等，其最大优点是成本低，但缺点是精度较差，实时性不高，受噪声和多次反射等因素影响较大。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
动作捕捉技术服务收费标准参考
动作捕捉技术服务收费标准参考 动作捕捉技术服务主要内容包括：动作现场捕捉、动作捕捉数据后处理以及动作捕捉数据动画绑定三部分，各部分内容有独立的收费方式和标准。其中现场捕捉和数据后处理两项为技术服务的必要环节，动画绑定为可选环节，客户可以选择自行动画绑定（客户可以方便地在绑定过程中根据自身需要进行动作的调整和修改），也可以选择技术服务方代理动画绑定并导出标准骨骼动作文件（客户可以直接在其他三维制作软件中导入动作驱动角色动画）。 收费标准参考如下： 说明： 1. 现场捕捉时间按照从演员更换动作捕捉专用服装开始，直到采集动作全部完成为止计算； 2. 数据处理收费与动作复杂程度相关，对于常规行为动作（没有过于快速或遮挡频繁的动作），归为简单动作，如坐、立、行走、跑步、举高、太极拳及常规肢体表演等；复杂动作指动作剧烈或遮挡频繁的行为动作，如舞蹈、街舞、武术、翻滚、抱身、多人交互动作等； 3. 若为多人交互动作，该动作数据处理收费按照动作中的人数倍增； 4. 数据处理最终为客户提供的是TRC 格式文件，即与三维动作制作软件Motion Builder 的标准数据接口；若客户选择自行在Motion Builder 中进行动画绑定，技术服务以交付客户TRC 文件为完成标志；若客户选择服务提供方代理动画绑定，技术服务以交付客户BVH 骨骼动作文件为完成标志，此项需要另行收费。 5. 动画绑定次数是指在Motion Builder 中与虚拟演员模型匹配标记点的处理次数。同一个 演员标记点位相同的不同动作文件，只需要进行绑定一次；不同演员或同一演员的标记点位每一次发生较大改变时，都需要重新进行绑定。例如，演员A 和演员B 每人各一次 动作需要动画绑定两次；演员在没有改变身上标记点位的情况下，捕捉了5段动作，只服务项目 收费方式 收费标准 备注 现场捕捉 按捕捉时长 800‐1000元/小时单人动作800元/小时； 双人以上动作1000元/小时 数据处理 按有效数据时长及 多人动作中的人数 300‐500元/分钟×人数 简单动作300元/分钟； 复杂动作500元/分钟 动画绑定 按绑定次数 200元/次 每绑定一次数据200元
动作捕捉实验报告分析
湖北民族学院信息工程学院实验报告 （数字媒体技术专业用） 班级：031341320姓名：王璧莹学号：031341320实验成绩： 实验时间：2016年4月13日实验地点：数字媒体实验室 课程名称：动作捕捉技术实验类型：设计型 实验题目：建模 一、实验目的 1、熟练掌握maya各种模型的创建过程。 2、复习使用骨骼的创建、装配过程。 3、复习maya材质的绘制，并能熟练应用biln、Lamber等材质。 二、实验环境： 计算机、maya2012 三、实验内容 1、模型的创建：ploygon建模与nurbs建模的结合使用。 2、材质的创建于与赋予：bilnn，Lambert，phong等材质的制作。 3、骨骼的创建与装配。 4、蒙皮以及权重的绘制。 四、实验步骤： （一）模型的创建 1、导入素材图片 2、创建一个盒子物体，缩放适当的大小，执行圆滑命令，使立方体变圆滑，切换到面元素级别，选择一半的面删除，选择一半的模型，单击edit--duplicate special命令后的小方块，打开复制面板，勾选instance，再把缩放的x轴改为-1,。 3、利用挤出命令挤出鼻子 4、执行edit mesh --insert edge loop tool命令，在鼻子位置加线，确定鼻
子的宽度，和高度（挤出） 5、加线，切换到点or面or线元素级别，细致调节模型，制作完头部 6、创建立方体适当缩放大小、调整方块段数，摆放到身体位置，把立方体在顶视图调整为扁圆柱，删除一半的面，进行关联复制 7、加线，切换点面线元素调节细节，使其出现身体的形状 8、创建圆柱，调整参数subdivisions axis段数，将圆柱摆放到胳膊的位置，加线，选择线元素，利用挤出使其产生肘部效果，调节细节，选择点元素，选择胳膊处的点依次吸附到身体上，再选择连接处的所有点，执行edit mesh --merge 命令，缝合点。 9、腿部的制作过程与胳膊的制作过程基本一致。 10、模型创建完成。 （二）材质的赋予 选择身体的面，给予一个Lamber材质球，修改颜色为红色 （三）骨骼绑定。 1、创建定位骨骼。执行Skeleton->Joint命令，勾选Orient joint to world 选项，以世界坐标方式，在侧视图从胯的位置依次向上创建骨骼。分别调节每个骨骼的位置到合适的位置(调节的时候按insert，这样调整的时候不会影响到其他骨骼)，定位骨骼创建完成之后，创建一个层，将鼠标放在层的上方，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Add select objects,将调节好位置的定位骨骼放入层中。 2、手臂骨骼的创建。执行create->EP curve tool命令，单击工具条后的小方块，进入EP曲线的编辑器面板中，设置curve degree为1 Linear,在前视图中沿着上臂斜向下到掌骨的位置创建一条曲线，选择线，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择curve point，单击鼠标左键在线的肘部位置增加一个点，此时线上会出现一个黄色的点，在surface模块中执行Edit curve->insert knot,在肘部位置插入关键点。转入到透视图，选择线，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择control vertex,选择肘部的点，将肘部的点沿z轴向后移动一些，以保持线上的点的共面向。再次在辅助线上增加手腕和手臂旋转的辅助点，选择线单击鼠标右键，选择Edit point,选择肘部的点，按住shift加选手腕和手臂的辅助点，执行Edit curve->detach curves,将线从肘部、手腕及手臂的辅助点打断。执行skeleton->joint tool,按住c键从肩部向下一次创建骨骼。 3、创建手指的骨骼。执行skeleton->joint tool，勾选Orient joint to world 选项，以世界坐标方式，在前视图按照手指的形状创建骨骼，然后在透视图中调整手指骨骼的位置。 4、指骨与掌骨的连接。先选择指骨的根关节，按p键将指骨连接到掌骨上，将拇指的骨骼连接到腕骨上。 5、肩部骨骼的创建。执行skeleton->joint tool，勾选Orient joint to world 选项，以世界坐标方式创建骨骼，在前视图按照锁骨的形状在模型的肩部创建骨骼，然后切换到透视图调节骨骼的位置，锁骨的位置确定好之后，将手臂的骨骼与之连接，再将其连接到身体的骨骼上。 6、腿部骨骼的创建。执行skeleton->joint tool，在侧视图中从大腿的根部向下创建骨骼。 7、创建脚部的骨骼。执行skeleton->joint tool，勾选Orient joint to world
基于惯性传感器系统的动作捕捉技术
基于惯性传感器系统的动作捕捉技术 作为一门新兴的动作捕捉技术，惯性动捕的出现，打破了光学动捕占据市场绝对主导的行业格局，被视为动作捕捉界的新生力量。基于惯性传感器系统的动作捕捉技术是一项融合了传感器技术、无线传输、人体动力学、计算机图形学等多种学科的综合性技术，技术门槛要求很高。虽然惯性动作捕捉技术出现的时间并不长，但随着它在各行业中的使用，其卓越的性能很快就显示出来了。 惯性动作捕捉，是一种新型的人体动作捕捉技术，它用无线动作姿态传感器采集身体部位的姿态方位，利用人体运动学原理恢复人体运动模型，同时采用无线传输的方式将数据呈现在电脑软件里。 惯性动作捕捉系统出现之前，最常见的是光学动捕技术。它是通过在演员身上贴marker 点，然后用高速摄像机来捕捉marker点的准确位移，再将捕捉数据传输到电脑设备上，由此完成动作捕捉的全过程。光学动捕的整套设备的成本极为昂贵，架设繁琐，易受遮挡或光干扰的影响，给后期处理工作带来很多麻烦。对于一些遮挡严重的动作来说，光学动捕无法准确实时还原例如下蹲、拥抱、扭打等动作。而基于惯性传感器系统的动作捕捉技术的出现，大大改善了这一现状。 和光学动捕技术相比，惯性动作捕捉技术有着对捕捉环境的高适应性，它的技术优势、成本优势和使用便捷的优势，使得它在各行业有着优异的表现。在影视动画、体验式互动游戏、虚拟演播室、真人模拟演练、体育训练、医疗康复等领域，惯性动作捕捉系统都有着明显优于其他设备的特点。 惯性式动作捕捉系统原理 动作捕捉系统的一般性结构主要分为三个部分：数据采集设备、数据传输设备、数据处理单元，惯性式动作捕捉系统即是将惯性传感器应用到数据采集端，数据处理单元通过惯性导航原理对采集到的数据进行处理，从而完成运动目标的姿态角度测量。
3D动作捕捉技术的缺陷
3D动作捕捉技术的缺陷 实验者在做动作，动作捕捉工程师在电脑上进行“动作捕捉”。 实验者的动作被电脑上的机器人同步“模仿”出来。因为反射了照相机闪光灯的光，实验 者身上的反光点闪闪发亮。
还记得电影《阿凡达》中逼真的动作效果吗?片中“外星人”的一举一动、一颦一笑，简直和真人一般无二。也是在那之后，越来越多的人知道了令《阿凡达》如此逼真的拍摄技术—动作捕捉技术。不仅如此，目前上市的很多3D游戏也应用了这一技术，使得其中的人物在动作细节上更趋近于真实，以便让玩家有更加身临其境的感觉。 到底何谓“动作捕捉”?根据业内的定义，所谓动作捕捉，是“在运动物体的关键部位设置跟踪器，由特定的技术软件系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作等领域”。对于大部分人来说，这样的描述未免因太过专业而显得枯燥晦涩，于是，实验者走进了国家动漫园公共服务技术平台，通过体验动作捕捉的全过程，直观了解了动作捕捉及其实现方式。 【业内揭秘】 动画质量受“演员水平”影响 坐落于天津中新生态城的国家动漫园公共服务技术平台拥有国内最大的动作捕捉系统。走进面积为400平方米、高度接近10米的动作捕捉工作室，最吸引人眼球的是分布于墙壁上的40个摄像头和屋顶上的威亚及马道(负责灯光、音响、舞台机械等的工作人员在高空行走和工作的走道)。据悉，工作室内的这40个摄像头可同时跟踪5000个标记点、对6个人进行动作捕捉，并能配合威亚完成空中运动的捕捉。 在体验之前，动作捕捉工程师张哲向实验者介绍了动作捕捉的过程和原理：“首先穿上一套专业的动作捕捉服，衣服一般为亚光材质，然后根据动作的需求在身体的关节处贴上相应的反光点。和摄像头相连的电脑软件有一套准确的运算体系，通过摄像头采集，能准确地运算出每个闪光点的运动轨迹，然后再把这些运动轨迹以点源的形式记录，并匹配给对应模型的骨骼，最后，骨骼驱动模型来运动。”张哲说，这样就能使模型和模特的动作同步，用电脑拍摄下来之后，再经过点源修复、动画穿插修复、删减帧等后期处理，就能制作成我们熟悉的3D动画或者游戏。 公共服务技术平台的工作人员告诉实验者，《阿凡达》等众多影视作品中的动作其实都是由真人演出、通过动作捕捉生成的。从这个意义上说，很多动画影视作品，其质量还是受到“演员表演水平”的影响。 【体验】 动作捕捉的演员不好当 心得一：捕捉服越紧越好 在公共服务技术平台工作人员的帮助下，实验者穿上了捕捉服—一套黑色的紧身衣。面对实验者“颜色是否影响捕捉效果”的疑问，张哲解释说“只要是亚光的衣服都可以”。 虽然实验者身高165厘米，但张哲还是让实验者穿上了最小号即“S号”的衣服，并说：“很多175厘米的模特也穿最小号捕捉服。衣服越紧，捕捉效果越好。”捕捉服由上衣、裤子和帽子组成，上衣袖子上有类似手套的部分，用于套在手指上以便让衣服紧贴皮肤，裤子则类似于上世纪九十年代流行的“脚蹬裤”。衣服虽然紧紧贴在身上，但因为材质不厚、质地柔软，穿上后非但不觉得热和拘束，反而觉得做动作更加轻便、利落。
虚拟动点：动作捕捉技术让科幻走近现实
虚拟动点：动作捕捉技术让科幻走近现实 如果说科技是建设未来世界的砖瓦，那么幻想就是设计未来世界的蓝图；如果说马良是天马行空的奇想家，那么虚拟动点就是他手中化幻梦为现实的神笔。当虚拟的光辉照进了现实，我们的生活会与它碰撞出怎样的化学反应呢？ 日前，一场以“展望未来”主题的大规模科幻交流盛会——中国科幻大会，在北京市石景山区首钢园三高炉内落下了帷幕。在此次盛会上，其主办方北京市石景山区人民政府，协同北京虚拟动点科技有限公司和首钢集团一起，为观众奉上了一场令人叹为观止的酷炫科幻大秀。无论是气势磅礴的光影互动秀、虚拟动点品牌极具科技感的产品展示，还是生态合作启航仪式背后所代表着的意义价值，都让在场的每一个人感受到了，虚拟动点能给未来生活带来的巨大可能性。 以现场的手指舞表演和虚拟偶像歌舞秀为例，舞台上的虚拟形象之所以能做到大到舞蹈动作灵活自然，小到发丝表情宛如真人，都是因为依靠着OptiTrack动作捕捉技术的支撑。这项技术不仅能够在影视制作、虚拟演播、线上直播、品牌发布会等数字文娱领域可运用的虚拟可视化拍摄解决方案中发挥至关重要的作用，也能为神经医疗领域专家们的科研需求提供帮助（例如目前用于帮助研究治疗自闭症、阿兹海默症及外伤性脑损伤的MoBI系统中就使用到了OptiTrack 动作捕捉技术）。 此外，虚拟动点在现场发布的OptiTrack最新产品也让人眼前一亮。其PrimeX系列，从外表到内在都有显著变化：枪灰色外观更显精炼、简约、时尚；高功率红外LED灯使摄像机看得更远，图像更清晰。超远距离追踪系列摄像机PrimeL，最远追踪距离达到150m，3D精度在6mm 以内，同时追踪155个目标。而Motive 3.0通过升级骨骼解算器及AI软件算法，达到了实时输出骨骼数据，无惧遮挡；此外还有如支持热键设置、自定义脚本文件、鼠标交互界面设置和新的灰度图像视口模式等全新功能，大幅减少用户校准系统的工作量，同时不断提高追踪数据质量。
人体惯性运动捕捉系统和动捕手套技术要求
人体惯性运动捕捉系统和动捕手套技术要求人体惯性运动捕捉系统技术要求： PN PRO子节点数据 子节点尺寸≤45mm x 35mm x 20mm 子节点重量≤16 g 动态范围 360 deg 加速度范围±16 g 陀螺仪范围±2000 dps 分辨率0.02 deg 数据发射/接受频率 2401-2480 MHz 射频输出功率-1.71 dBm 供电方式内置电池 校准方式 17个子节点可同时校准 工作时长≥3.5 hours 充电时长≤1 hours 指示灯颜色RGB 静态精度 滚动角< 1 deg 俯仰角< 1 deg 偏航角< 2 deg PN PRO HUB主节点数据 主节点尺寸≤85mm x 50mm x 15mm
主节点重量≤32g 最大子节点连接数17 数据输出方式USB 2.0 (full-speed) 数据发射/接受频率 2401-2480 MHz 射频输出功率10.31 dBm 最大输出频率120 fps 时延< 20 ms 射频工作范围室内 (全向天线位于中心/墙角) 半径3.5m/ 10m*10m；室外(全向天线位于中心/墙角) 半径2.5m/ 8m*8m 产品特点 SDK C/C++ API 端口，Unity3D? and Unreal?插件 软件随套装包含实时运动捕捉数据采集与三维动画显示软件数据格式.bvh与传感器原始数据，可导出.fbx文件支持MotionBuilder?, Maya?, Blender?等 实时输出是 配件全身绑带、全向天线、防磁手提箱等 工作温度范围0°C - 50°C 动捕手套技术要求 传感器9-DOF IMU (低磁滞) ；：IMU*7 /单手 精度滚转/俯仰角精度（动态） 1.0°（有效值）航向角精度2.0°（有效值）分辨率 0.1°
动作捕捉浅析(一)——惯性动作捕捉
动作捕捉浅析（一）——惯性动作捕捉 一、理论概述： 动作捕捉英文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惯性、光学式、声学式、电磁式。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。 惯性式：主要工作原理是跟在人的身上主要的关键点绑定惯性陀螺仪，分析陀螺仪的位移变差来判定人的动作幅度和距离； 光学式：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； 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。Logitech、SAC等公司都生产超声波运动捕捉设备； 电磁式：电磁式运动捕捉系统是目前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。 目前国内使用较多的两种技术为惯性和光学两种技术，所以我们在本文中所讨论的也就对这两种技术进行一下浅析。 二、惯性动作捕捉： 要了解惯性动作捕捉，我们就要首先了解它的重要部件—陀螺仪 陀螺仪： 简介 绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺(top)。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。由苍蝇后翅（特化为平衡棒）仿生得来。 在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。陀螺旋进是日常生活中常见的现象，许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。 人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动、
维动作捕捉分析系统
三维动作捕捉分析系统 美国魔神公司是全球最大的以光学动作捕捉系统为基础的高性能电脑生产商，专业为用户提供3D光学动作捕捉系统。 Motion Analysis 为行业用户提供首选的动作捕捉系统。实时功能使用户可以在同一时间观察到目标某个细微动作。强大的功能、简单的安装、方便的操作和精准的测量使得 Motion Analysis 公司数字捕捉镜头成为动作捕捉的标准配置。系统精度高达，并且无线，不放光、
不发热、无辐射、耐压、耐磨、中/英文操作界面。 它可以进行最精确的运动捕捉，六自由度测量，微动测量，三维平台运动测量。Raptor系列已突破了技术难关，成为了全球唯一可在室内、室外及日光直射条件下使用的系统。 成熟的Motion Analysis数字影像捕捉分析系统已经为全球近千用户提供了完善的解决方案，涉及运动分析、动画制作和工业测量与控制等广泛领域。 应用领域 ●步态分析 Motion Analysis数字影像捕捉分析系统在步态分析上的应用体现了技术发展的最高水平，病人走动时，系统可以实时地进行数据采集、分析并以三维动画的形式进行展示。 同时，Motion Analysis系统还可以与测力台、表面肌电等输出模拟信号的设备进行同步。结合OrthoTrak、SIMM等软件，可以同时对受试者的步态、肌肉长度、表面肌电、受力等数据进行分析。 ●运动分析和运动医学 Motion Analysis能够给用户在许多方面提供准确的分析或者评估。如：提高运动成绩、预防损伤、状态恢复、运动装备/康复治疗装备等。 基于Motion Analysis提供的准确数据，教练、队员、队医、康复师能更加有效地制定训练计划、治疗方法和康复原则。 ●理疗康复 Motion Analysis系统可以提供一个没有任何约束也无限制的动作采集环境。无论在脊柱紊乱还是功能评定方面，Motion Analysis系统都可为用户提供迅速简洁的解决方案。 ●假肢与矫形 ●神经系统