动作捕捉技术综述

概述

动作捕捉是在运动物体的关键部位设置跟踪器。英文名称Motion capture,简称Mocap。Mocap应用方面有电影行业、动画产业、运动分析、虚拟现实等。

主流产品和厂家

动作捕捉分为5类，声学式、光学式、惯性式、电磁式、机械式动作捕捉5类。而现在主流的动作捕捉类型主要是惯性式和光学式。动作捕捉解决方案一般都是硬件加软件的组成（光学式硬件是至少三个以上摄像机，软件主要用来计算和后期处理标记点的三维空间位置。惯性式硬件大多都是绑带+若干个IMU）。
一方面，惯性式主要用的是IMU，IMU主要由陀螺仪、磁力计、加速度计等组成，将IMU放置在人体上，可以测量转向，运动加速度和位置变化。惯性式价格便宜，对于精度要求不高的应用下很适用，所以线下体验店和专业用户大多都会选择惯性式。但是惯性式使用时间一长就会发生位置漂移，这也是一大劣势。

另一方面，光学式主要有被动光学式和主动光学式两种，两者区别就是标记问题，主动标记和被动标记，主动标记自发光，被动标记反射光（涂逆反射材料）。光学式精度高，一个标记点位通过2台以上摄像机拍摄就可以测量出标记点的三维空间位置，但惯性式是通过估计IMU的三维空间位置的，精度自然不如光学式，所以光学式应用的领域大多都是运动估计、电影、动画产业。光学式精度虽高，价格也贵，好一点的系统大多都要百万级。

光学式解决方案比较出名的，国内：Nokov、uSens、青瞳视觉，国外：美国魔神（Motion Analysis）、英国Vicon，美国OptiTrack。价格大概是魔神和Vicon差不多，都是最贵的，价格百万级，Nokov价格比魔神Vicon便宜点，但是顶级的硬件摄像机方面做的跟魔神和Vicon差不多，OptiTrack价格便宜点，精度不如上面三个。这四大厂家最好的摄像机配置就如下图，一般帧率越高，分辨率越高，延时越低，动作捕捉系统精度方面自然更强啊。举个例子，一般传感器的分辨率越高，从标记中获得的细节就越多，跟踪就越精准。

介绍完光学式动捕，接下来就是惯性式动捕，惯性式动捕国内：诺亦腾，幻境，国承万通。国外主要就是Xsens。诺亦腾的Preception Neuron系列的Preception Neuron Pro和Preception Neuron 2还是蛮不错的，也比较有市场。Xsens是惯性式动捕的开山鼻祖，他们根据不同的应用有不同的动捕解决方案（软件：MVN Animate，MVN Analyze 硬件：MVN Link套装，MVN Awinda）。