動(dòng)作捕捉技術(shù)，VR體驗沉浸感的“助燃劑”

能夠加強VR體驗沉浸感的動(dòng)作捕捉技術(shù)市場(chǎng)前景可觀(guān)，它是未來(lái)VR體驗的必備。

在電影《阿凡達》中，卡梅隆用動(dòng)作捕捉技術(shù)完成了整部作品，讓我們看到了動(dòng)作捕捉在電影行業(yè)上的不可估量的潛力。在虛擬現實(shí)中，如果想要增強體驗的沉浸感，動(dòng)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(lái)看，想要實(shí)現比肩《阿凡達》的特效，VR中的動(dòng)作捕捉技術(shù)還有很長(cháng)的路要走。

什么是動(dòng)作捕捉技術(shù)？

動(dòng)作捕捉抽象的說(shuō)，就是能夠捕捉你全身的動(dòng)作，甚至是面部細微的表情變化，通過(guò)數據處理后，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(huì )隨著(zhù)你的動(dòng)作變化而變化。它就是把現實(shí)中人物的動(dòng)作復制到電腦創(chuàng )建的虛擬人物上。然而說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但是要實(shí)現隨時(shí)隨刻捕捉你的各種動(dòng)作，面對的技術(shù)問(wèn)題非常多。

目前主流的動(dòng)作捕捉技術(shù)主要有兩種：光學(xué)式動(dòng)作捕捉和基于慣性的動(dòng)作捕捉。

光學(xué)式動(dòng)作捕捉依靠攝像頭來(lái)實(shí)現，它主要基于計算機視覺(jué)原理，由多個(gè)高速攝像機從不用角度對目標特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤來(lái)完成全身的動(dòng)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(dòng)捕技術(shù)。

慣性動(dòng)作捕捉系統是由傳感器捕捉動(dòng)作，然后通過(guò)數據傳輸、數據處理最后建成三維模型。一整套系統通常要包括幾十個(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、磁傳感器以及數字信號處理器。

其中基于光學(xué)的動(dòng)捕方案精度比較高，而且不需要佩戴復雜的一些外設裝置，但是因為需要搭建捕捉動(dòng)作的各種攝像頭，這些攝像頭的造價(jià)非常昂貴，幾萬(wàn)甚至上十萬(wàn)，同時(shí)對光線(xiàn)非常敏感，容易受到它們的干擾。對比之下，慣性動(dòng)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(chǎng)地和光線(xiàn)條件的限制。但是相比較攝像頭捕捉的動(dòng)作，慣性動(dòng)捕的精度上會(huì )有一些誤差，而且隨著(zhù)使用的頻率變大，誤差也會(huì )越大。

國內外哪些公司正在做動(dòng)捕系統？

光學(xué)式的動(dòng)作捕捉

Optitrack

說(shuō)到光學(xué)動(dòng)捕，就不得不提到NaturalPoint，他們研究的動(dòng)捕系統Optitrack被廣泛運用到影視行業(yè)當中。而且在有足夠攝像機情況下，Optitrack定位及動(dòng)捕技術(shù)可以很好地解決遮擋問(wèn)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合。具體來(lái)說(shuō)，RealSense采用了“主動(dòng)立體成像原理”，通過(guò)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(lái)計算出3D圖像中的“深度”信息。

手勢識別的專(zhuān)家Leap Motion

Leap Motion利用雙目IR攝像頭形成深度視野，然后通過(guò)算法捕捉手勢。它們最近一直致力于將他們的手勢識別應用到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(dòng)作捕捉技術(shù)

諾亦騰

國內的諾亦騰時(shí)開(kāi)創(chuàng )了基于MEMS慣性傳感器的動(dòng)作捕捉技術(shù)，在VR興起之后，諾亦騰又開(kāi)始將其動(dòng)作捕捉技術(shù)與VR產(chǎn)業(yè)相結合，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練的mySwing Pro、面向高級動(dòng)作捕捉領(lǐng)域的Perception Legacy、面向中低端動(dòng)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動(dòng)捕捉方案，其最早也做光學(xué)動(dòng)捕方案，但隨后又轉型到了慣性動(dòng)捕領(lǐng)域。他們研制開(kāi)發(fā)出最先進(jìn)的小型MEMS慣性傳感器、輔助技術(shù)及具有所有權的“傳感器融合”軟件算法。

布塔

國內還有一家也在研究慣性全身動(dòng)作捕捉的公司——布塔，據了解，他們研究的動(dòng)捕技術(shù)能夠在很短的時(shí)間內通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作就可以完成動(dòng)作的校準。同時(shí)，布塔表示他們目前正在開(kāi)發(fā)的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)結合的動(dòng)捕產(chǎn)品。

動(dòng)捕是VR沉浸式體驗的“助燃劑”

現在VR設備，比如說(shuō)HTC Vive、Oculus Rift等，他們都是通過(guò)手柄控制器來(lái)實(shí)現手部的動(dòng)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，所以在體驗一些比較激烈的游戲時(shí)候，由于現實(shí)中動(dòng)作幅度和VR中的幅度不對應，還很容易產(chǎn)生暈眩的感覺(jué)。如果要追求更具有沉浸感和交互性的VR體驗，必須要實(shí)現全身的動(dòng)作捕捉技術(shù)。

這種全身的動(dòng)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(dòng)作捕捉的一部分。不過(guò)從現在的技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展情況來(lái)看，在VR中實(shí)現全身動(dòng)作捕捉的成本很高，一般在國外類(lèi)似The Void的大型主題公園能夠看到，現在國內的線(xiàn)下體驗店也有運用慣性動(dòng)作捕捉技術(shù)解決方案的VR體驗。

上面提到的這些做動(dòng)作捕捉技術(shù)的公司，有很多也看中了現在的VR熱，都在朝著(zhù)VR方向發(fā)展。再加上目前國內的動(dòng)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(méi)有想象中的那么明顯，行業(yè)的規則和標準還處在混亂和懵懂時(shí)期，所以VR動(dòng)捕市場(chǎng)可發(fā)揮挖掘的潛力很大。

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