Wprowadzenie
Optyczne systemy motion capture to powszechnie wykorzystywana technologia służąca do rejestracji ruchu aktorów. Charakteryzujea się wysoką precyzją przez co systemy optycznego interpretowania ruchu są bardzo powszechne w filmach, grach komputerowych, animacji oraz VR. W tym artykule chciał bym omówić zalety i wady, oraz przykłady ich zastosowań.
Jak działają systemy optyczne motion capture?
Cały system opiera się o rejestrację obrazu przez kamerę śledzącą markery umieszczone na ciele aktora. Zarejestrowane dane przetwarzane są później przez komputer a finalna rejestracja zostaje zamieniona na ruch rigu w przestrzeni 3d.
Podstawowe elementy systemu:
- Kamery – rejestrują ruch w podczerwieni lub świetle widzialnym.
- Markery (w systemach markerowych) – umieszczone na specjalnym kombinezonie, odbijają światło IR.
- Oprogramowanie – analizuje pozycję markerów i przekształca je w dane 3D.
- Komputer centralny – przetwarza dane i przesyła je do programów animacyjnych.
Jeśli chodzi o kategorie rozróżniamy kilka typów motion capture. Każdy będzie znajdować zastosowanie w innej dziedzinie i będzie wiązać się z większym budżetem produkcyjnym.
Pierwszy typ, który chciałbym przedstawić jest technologia opierająca się o Pasive marker.
Najczęściej wykorzystywany system, w którym zastosowanie kostiumu działającego w oparciu o zasadę systemu odblaskowego IR. Do zalet należy bardzo wysoka precyzja, której odchylenia wąchają się do 0,1mm. Ogromną zaletą jest to, że system nadaję się do użycia w otwartych dużych przestrzeniach. Dokładność tego systemu sprawia, iż sięgają po niego twórcy filmów oraz gier AAA. Wadą tego sprzętu może być cena i sprzęt oprogramowania ceny zaczynają się od około 20 tyś $
Przykładowe systemy:
- Vicon – standard w Hollywood
- OptiTrack – popularny w VR i nauce
- Motion Analysis – wykorzystywany w medycynie
Drugim systemem który ważny jest uwagi jest Active Marker. Tym razem zasada działania opiera się na zostowaniu merkerów LED. Emitacja światła pozwala na o wiele bardziej dokładniejszy pomiar pozycji. Zaletami tego rozwiązania jest brak potrzeby noszenia markerów oraz możliwość stosowania ich w naturalnym środowisku. System jest zdecydowanie droższy od poprzednika i wymaga zasilania markerów emitujących światło.
Przykładowe systemy:
- PhaseSpace – wykorzystywany w badaniach medycznych
Trzecim może najbardziej nowoczesnym rozwiązanie jest rejestracja ruchu bez użycia marekrów w technologii Markless. Zaletą jest komfort a cała zasada opiera się o algorytm sztucznej inteligencji, która analizuje kontur rejestrowanego ciała. System ten jednak nie jest tak precyzyjny i często popełnia błędy. Technologia ta prawdopodobnie będzie przyszłością rejestracji ruchu – jednak w obecnym stanie jest ona dopiero na samym początku swojego rozwoju.
Przykładowe systemy:
- Move.ai – nowoczesny system AI
- Xsens AI Mocap – stosowany w niezależnej animacji
Zalety i wady optycznych systemów motion capture
Zalety:
- Wysoka precyzja – systemy markerowe mają dokładność do 0,1 mm.
- Płynne odwzorowanie ruchu – idealne do filmów i gier.
- Szeroka kompatybilność – współpracują z programami 3D (Maya, Unreal Engine).
Wady:
- Bardzo drogie – systemy jak Vicon mogą kosztować ponad 100 000 USD.
- Problemy z markerami – jeśli aktor zakryje markery, ruch może zostać zniekształcony.
- Konieczność dedykowanego studia – wymaga przestrzeni z kontrolowanym oświetleniem.
Podsumowanie
Optyczne systemy motion capture to najdokładniejsze i najczęściej stosowane technologie w filmach i grach. Choć są drogie i wymagają specjalnych warunków, ich precyzja sprawia, że są niezastąpione w profesjonalnych produkcjach.
