動作捕捉技術(shù),VR體驗(yàn)沉浸感的“助燃劑”
能夠加強(qiáng)VR體驗(yàn)沉浸感的動作捕捉技術(shù)市場前景可觀,它是未來VR體驗(yàn)的必備。
在電影《阿凡達(dá)》中,卡梅隆用動作捕捉技術(shù)完成了整部作品,讓我們看到了動作捕捉在電影行業(yè)上的不可估量的潛力。在虛擬現(xiàn)實(shí)中,如果想要增強(qiáng)體驗(yàn)的沉浸感,動作捕捉技術(shù)也是必不可缺的技術(shù)。但是,從目前的發(fā)展來看,想要實(shí)現(xiàn)比肩《阿凡達(dá)》的特效,VR中的動作捕捉技術(shù)還有很長的路要走。
什么是動作捕捉技術(shù)?
動作捕捉抽象的說,就是能夠捕捉你全身的動作,甚至是面部細(xì)微的表情變化,通過數(shù)據(jù)處理后,還原重建成一個(gè)三維模型的你,而且這個(gè)三維虛擬的你會隨著你的動作變化而變化。它就是把現(xiàn)實(shí)中人物的動作復(fù)制到電腦創(chuàng)建的虛擬人物上。然而說起來簡單,但是要實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨刻捕捉你的各種動作,面對的技術(shù)問題非常多。
目前主流的動作捕捉技術(shù)主要有兩種:光學(xué)式動作捕捉和基于慣性的動作捕捉。
光學(xué)式動作捕捉依靠攝像頭來實(shí)現(xiàn),它主要基于計(jì)算機(jī)視覺原理,由多個(gè)高速攝像機(jī)從不用角度對目標(biāo)特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤來完成全身的動作的捕捉。美國大片中的后期特效制作大都是用的這種光學(xué)式動捕技術(shù)。
慣性動作捕捉系統(tǒng)是由傳感器捕捉動作,然后通過數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理最后建成三維模型。一整套系統(tǒng)通常要包括幾十個(gè)傳感器單元,其中每個(gè)慣性傳感器測量單元都包含陀螺儀、加速度計(jì)、磁傳感器以及數(shù)字信號處理器。
其中基于光學(xué)的動捕方案精度比較高,而且不需要佩戴復(fù)雜的一些外設(shè)裝置,但是因?yàn)樾枰罱ú蹲絼幼鞯母鞣N攝像頭,這些攝像頭的造價(jià)非常昂貴,幾萬甚至上十萬,同時(shí)對光線非常敏感,容易受到它們的干擾。對比之下,慣性動捕技術(shù)的每個(gè)傳感器模塊價(jià)格就低很多了,而且不受場地和光線條件的限制。但是相比較攝像頭捕捉的動作,慣性動捕的精度上會有一些誤差,而且隨著使用的頻率變大,誤差也會越大。
國內(nèi)外哪些公司正在做動捕系統(tǒng)?
光學(xué)式的動作捕捉
Optitrack
說到光學(xué)動捕,就不得不提到NaturalPoint,他們研究的動捕系統(tǒng)Optitrack被廣泛運(yùn)用到影視行業(yè)當(dāng)中。而且在有足夠攝像機(jī)情況下,Optitrack定位及動捕技術(shù)可以很好地解決遮擋問題,具有非常高的精度。
英特爾的Realsense
RealSense是普通攝像頭與深度攝像頭相結(jié)合。具體來說,RealSense采用了“主動立體成像原理”,通過打出一束紅外光,以左紅外傳感器和右紅外傳感器追蹤這束光的位置,然后用三角定位原理來計(jì)算出3D圖像中的“深度”信息。
手勢識別的專家Leap Motion
Leap Motion利用雙目IR攝像頭形成深度視野,然后通過算法捕捉手勢。它們最近一直致力于將他們的手勢識別應(yīng)用到VR中,此前Leap Motion還和Unity合作推出了全新交互引擎的測試版本,改進(jìn)了手勢的交互控制。
基于慣性的動作捕捉技術(shù)
諾亦騰
國內(nèi)的諾亦騰時(shí)開創(chuàng)了基于MEMS慣性傳感器的動作捕捉技術(shù),在VR興起之后,諾亦騰又開始將其動作捕捉技術(shù)與VR產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,并推出了一套全沉浸的VR解決方案——Project Alice。除此之外,他們還有目面向高爾夫訓(xùn)練的mySwing Pro、面向高級動作捕捉領(lǐng)域的Perception Legacy、面向中低端動捕的Perception Neuron。
Xsens
荷蘭Xsens的主要產(chǎn)品為MEMS傳感器以及基于傳感器的運(yùn)動捕捉方案,其最早也做光學(xué)動捕方案,但隨后又轉(zhuǎn)型到了慣性動捕領(lǐng)域。他們研制開發(fā)出最先進(jìn)的小型MEMS慣性傳感器、輔助技術(shù)及具有所有權(quán)的“傳感器融合”軟件算法。
布塔
國內(nèi)還有一家也在研究慣性全身動作捕捉的公司——布塔,據(jù)了解,他們研究的動捕技術(shù)能夠在很短的時(shí)間內(nèi)通過一個(gè)簡單的動作就可以完成動作的校準(zhǔn)。同時(shí),布塔表示他們目前正在開發(fā)的有線和無線結(jié)合的動捕產(chǎn)品。
動捕是VR沉浸式體驗(yàn)的“助燃劑”
現(xiàn)在VR設(shè)備,比如說HTC Vive、Oculus Rift等,他們都是通過手柄控制器來實(shí)現(xiàn)手部的動作捕捉,但是這種捕捉并不包括全身。在VR中,你是看不到自己除了手以外的身體部位,所以在體驗(yàn)一些比較激烈的游戲時(shí)候,由于現(xiàn)實(shí)中動作幅度和VR中的幅度不對應(yīng),還很容易產(chǎn)生暈眩的感覺。如果要追求更具有沉浸感和交互性的VR體驗(yàn),必須要實(shí)現(xiàn)全身的動作捕捉技術(shù)。
這種全身的動作捕捉包括手勢識別、面部表情識別以及環(huán)境光識別等等。像英特爾的Realsense 、Leap Motion這些,只是完成了動作捕捉的一部分。不過從現(xiàn)在的技術(shù)和市場發(fā)展情況來看,在VR中實(shí)現(xiàn)全身動作捕捉的成本很高,一般在國外類似The Void的大型主題公園能夠看到,現(xiàn)在國內(nèi)的線下體驗(yàn)店也有運(yùn)用慣性動作捕捉技術(shù)解決方案的VR體驗(yàn)。
上面提到的這些做動作捕捉技術(shù)的公司,有很多也看中了現(xiàn)在的VR熱,都在朝著VR方向發(fā)展。再加上目前國內(nèi)的動作捕捉領(lǐng)域整體發(fā)展還處在初級階段,各個(gè)企業(yè)之間的實(shí)力差距并沒有想象中的那么明顯,行業(yè)的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)還處在混亂和懵懂時(shí)期,所以VR動捕市場可發(fā)揮挖掘的潛力很大。
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