現在最強的專業動作捕捉技術是哪家呢,專業的和民用的性能和可用範圍差距如何,定位精度又達到了什麼地步?

想知道現在最好的專業用動作捕捉是哪家的,現在國內有沒有人在做相關研究,我們和國際差多少,以及民用和專業的區別主要在哪些地方,性能會有天壤之別嘛?


先回答第一個問題。目前動捕領域仍處於群雄爭霸階段,各家的技術各有千秋,沒有最強的說法。

進一步回答前,簡單介紹動捕的主要流派吧。

基於光學定位的動捕。這是目前發展最成熟的動捕技術,主要依靠光塔/攝像機捕捉mark點反射/發出的光進行空間定位,通過多mark點的組合實現動作捕捉。優點是,精度高,精度高,精度高,目前的主流技術能達到0.5mm以下的精度。缺點也很明顯,價格高,基本上支持大空間定位的產品每平方米的價格為1萬元人民幣起;設備複雜,需要架設一定數量的光塔或攝像機,人身上還需要布置繁複的marker;易遮擋,光線直線傳播,在做動作的時候部分mark點會被身體遮擋導致定位丟失(解決這個問題的方法就是砸錢多裝攝像機...);受環境影響大,對於部分可見光定位技術而言,工作環境對環境光的要求很高;數據處理量大,由於mark點數量多,處理起來比較耗時。

早期光學動捕主要應用於影視、遊戲、動畫領域,畢竟只有這些土豪產業才上得起動輒數百萬元的設備。

光學動捕又細分為激光、紅外、可見光、機器視覺等。

近幾年VR興起後,各廠商針對VR做了一些優化,推出了不同的VR動捕交互方案,價格相對較低,且能滿足VR的實時交互需求。

介紹以下各家的代表。激光方面,代表是HTC VIVE。VIVE應該是國內應用最廣的VR設備,整套設備包括兩個lighthouse,一個頭顯,兩個控制器。lighthouse布置在指定區域的兩個對角上空,定時發射激光掃描指定區域,控制器和頭顯上有數十個感測器節點,感測器能接收激光信號並記錄收到的時間,通過各感測器接收激光時間的不同,計算出各節點的空間位置,實現空間定位。今年初,VIVE推出了可集成第三方設備的定位器Track,能更方便的用於外設集成和人體動作捕捉。

↑ HTC VIVE

shang

國內採用激光定位的有stepVR。

紅外方面,代表是Oculus Rift和Optitrack。Rift了解不多,就不多介紹了。值得一提的是Rift的控制器Touch設計很棒,交互體驗很自然。Optitrack是老牌光學動捕供應商了,許多好萊塢影片和遊戲都是使用他家的技術進行動作捕捉的。

↑ Oculus Rift

↑ Optitrack

國內的上海青瞳視覺、深圳瑞立視等用的也是紅外技術。

可見光的代表是PSVR,其原理是通過兩個攝像機分別拍攝手柄頂端的光球,通過雙目視差原理獲得景深,從而實現手柄的定位;同時,手柄內置慣性感測器能捕捉手柄的姿態,位置+姿態實現動作捕捉。

↑ PSVR


國內採用這項技術的有廣東虛擬現實Ximmers。


機器視覺是通過雙紅外攝像機拍攝識別人體動作,輔以景深獲得位置信息。代表是Xbox kinect、leapmotion和國內的凌感usens。

↑ Kinect

↑ leapmotion

kinect精度較差,只能捕捉肢體大範圍的動作,一般用於體感遊戲。Leapmotion早幾年就開始作為黑科技出現在人們視線,一開始是手勢控制電腦,能進行點擊、翻頁、縮放等簡單操作。VR火起來後開始在手指動作捕捉上下功夫,取得不錯的成績。Usens也是主要針對手指動作捕捉和手勢識別。然而機器視覺技術對手指動作捕捉有一定的局限性,首先感應範圍受限,必須要在攝像機前方一個錐形範圍內才可被識別,距離大約在30公分以內;另外諸如握拳、手掌翻轉等動作識別起來比較困難。

接下來介紹非光學的動捕技術。

非光學動捕中最主要的是慣性感測器技術。目前的慣性感測器應用最普遍的是九軸感測器,集成了三軸陀螺儀、三軸加速度計以及三軸磁力計。慣性感測器能夠測量節點自身的橫滾角、俯仰角和航向角數據,獲得自身的運動姿態;通過對多個節點數據的分析,可得到節點間的相對位移,從而實現動作捕捉。

慣性動捕有很多優點,價格相對低廉,設備簡單,對環境要求低(九軸感測器易受環境磁場干擾,部分技術團隊開始回到六軸的技術路線上),運算量小,精度較高(仍比不上光學動捕);但仍有一個致命的缺陷,就是感測器的零點漂移問題,慣性感測器在使用一段時間後因為飄逸和誤差累計而出現較大的偏差,需要重新校準。另外大多數慣性動捕設備都需要額外集成光學定位設備來確定手的空間位置。

慣性動捕代表有國內較知名的北京諾亦騰Noitom、廣州幻境、超感spring VR、Xptah等,國外的Manus等。

諾亦騰是較早涉足慣性動捕的團隊之一,早幾年的全身動捕產品據說曾應用於美劇《權力的遊戲》的拍攝過程,今年初在拉斯維加斯的CES上聯合HTC VIVE的Tracker推出了一款動捕手套hi5gloves。

↑ hi5 gloves

廣州幻境則採用慣性感測器+彎曲感測器的技術路線,降低了慣性感測器漂移問題對動捕的影響。幻境主打手勢識別,在剛結束的廣州VR展上,我體驗了幻境自己開發的手勢識別Demo,印象深刻。據了解幻境也將推出完全基於慣性感測器的動捕設備。

↑幻境Null Touch


國外的Manus採用的是與幻境一樣的慣性+彎曲的技術。

非光學還有一種是外骨骼式的動作捕捉。這項技術是在手指上連上支架,利用槓桿原理獲取手指的運動數據,實現動作捕捉,代表是國外的Dexta Robotics。

Dexta Robotics

OK上面也介紹了國內的一些技術團隊,在這個領域國內外的差距並不太大,原因是這項技術並不算前沿技術,難度並不大,受制於多種原因,到目前動作捕捉也沒有出現堪稱完美的產品,各家的差距主要表現在用戶體驗和應用場景等方面。

至於問題中所說的「專業」和「民用」,業內並沒有這種說法。目前行業整體還是以面向B端行業應用為主,面向C端消費者的並不多(雖然去年有不少消費者版本,但是體驗並不佳,現在已經很少了)。差別大概是,十萬元級別的Optitrack能達到亞毫米級的精度,千元級別的HTC VIVE只能達到毫米級的精度。慣性動捕精度普遍不高,但是是目前手指動作捕捉和手勢識別的最佳方案。

有說的不對的地方歡迎指正。謝絕轉載。


謝邀。我能提供的信息可能比較有限,見諒。
就目前來說最好的設備還是光學動作捕捉系統,而這其中首位的應該是魔神。魔神作為老牌的光學動作捕捉設備提供商早在八九十年代就已經活躍在電影中了。最早使用動作捕捉技術的電影應該是施瓦星格的電影(名字忘了。。)裡面短短的幾秒鐘的一個鏡頭。但那不是魔神乾的。。。(那你小子提這幹嘛!)魔神最出名的還是金剛,指環王這些電影的應用。他的強項在演算法上面,至今沒有廠商可以超越。因為魔神是做工業級的設備的,實際上電影特效並不是他主要的業務再加上老闆是個高冷的大叔,所以你可以看到他現在的市場份額已經基本被Vicon吃的差不多了,甚至國內很多人只知道Vicon都不知道魔神。現在市面上最大的魔神場地應該在好萊塢,據說有變態的二百多個攝像頭。。。(土豪啊!一個攝像頭十多萬啊!)
第二強的是Vicon,他和魔神實際上不相上下,只不過原理一樣,演算法不一樣。
光學設備簡單來說就是靠鏡頭拍到的紅外反射來獲取每個鏡頭的二維圖像,這個技術中難點在雜光過濾,成像精度,點雲識別。精度主要是硬體,過濾和識別主要是演算法,當然都可以提高精度。之後就是通過得到的二維圖像和連續的數據流來推算鏡頭位置了,就是我們常做的掃場。這個時候只有魔神和Vicon可以做變焦計算,他們的鏡頭不需要固定的單反鏡頭,可以替換自己算出來,其他的光學設備暫時還不行。這樣在設備的靈活性和適用性上就比較好了,不需要每次捕捉都定製化。通過二維圖像和鏡頭位置可以算出實際MARK點的三維位置,這個演算法我理解上是比較簡單的,他們之間也有些差異,主要是在噪點識別和過濾上。Vicon在這個層面更好一點。之後mark點的識別(分辯出哪個mark點是哪個部位的),這塊演算法也有點區別好壞的,這方面魔神稍微好點,主要是三角面的演算法和連續點雲的計算。最後是MARK點修復,這塊我更喜歡魔神,Vicon更自動化一些,但在較差數據下魔神可能修復能力更強。現在反過來講二維的點雲識別,這個是他們底層上比較顯著的差異,Vicon用的是灰階演算法,灰階在高速運動和超遠距離捕捉下會丟失的比較多。還有灰階在mark點較小的時候也會變差。魔神用的是類似於法線計算的方法,在高速,遠距離和小MARK點(主要是面部)捕捉上會優秀一些。
這兩大巨頭的差距大概就是這樣,不知道我說的大家能不能理解。。。如果通俗點說他們的區別就如同賓士和寶馬,各有所長各有所短。因為這兩家設備我都用過,不過魔神用的多一些,而最後介紹這家Optitrack我沒有實際操作過項目,所以我能提供的知識少一些。
Optitrack這家公司是這兩年的新起之秀,核心人員都是從Vicon和魔神過來的。。(夠狠)他的優勢是價格低,準備時間短,可以快速進行工作。缺點。。。很多,我舉幾個,首先他演員身上的捕捉點數量和位置是固定的,一個模塊化的,不能根據項目隨意增減,只能使用它自己的模板,其次,不支持四足動物的捕捉,然後他的攝像頭精度比較差,有些高速動作他可能無法捕捉的合格,最後一點,他的數據修復功能幾乎就是沒有。。。很多買設備的公司都需要自己研發軟體專門來修復他捕後的點雲數據,比如《爵跡》,雖然是原力捕捉的,但是數據是讓老外來做的,人家關在小屋裡自己弄,不讓你們中國人看,號稱技術保密。(你大爺。。)

最後再說一下慣性動捕,這個是目前除了光學設備以外少數能幹活的動捕設備。他是通過穿戴在演員身體上的模塊來計算運動數據,然後生成捕捉數據的,一定範圍內無線連接,通過藍牙和wifi信號。優點是設置簡單,場地約束小,理論上可以在任何地方工作,缺點是動作還原度比較差,位移計算誤差大,有些動作比如武打和跳舞的動作還原起來就比較難了。然後經常雙人捕捉,干著干著倆人位移誤差變大,無法做交互動作了。
慣性配備我接觸的少所以能提供的信息也不多,目前市面上能用的有兩家,一家是紐西蘭的Xsence,價格大概是七十多萬人民幣一套,另一家是國貨當自強的諾亦騰,一套大概九萬八,(良心啊!)。話說諾亦騰第一次去國際展會的時候,Xsence發現了,然後過來一頓嘲諷說他們抄襲,是小偷。後來才了解到,諾亦騰確實是完全自主研發的,包括硬體,軟體和演算法,都是人家自己弄得,後來Xsence有主動跑去道歉,並且表示以後多聯繫。(長臉)
大概就是這樣了。我所了解的基本就是這些了,如果有新的我想起來的我再來補充。

最後打個廣告,有動作捕捉需求的可以聯繫我,還有一切和二維美術相關的服務也可以聯繫我。


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