动作捕捉技术：让虚拟人动起来

随着元宇宙的概念大火，虚拟人也得到了众多关注，目前赋予虚拟人“灵魂”，让其动起来的主要方法是使用动作捕捉技术。

动作捕捉技术是利用外部设备来对人体结构的位移进行数据记录和姿态还原的技术。它广泛应用于军事、娱乐、体育、医疗、计算机视觉以及机器人技术等诸多领域。在电影制作和电子游戏开发领域，它通常记录人类演员的动作，并将其转换为数字模型动作，并生成二维或三维的计算机动画。目前动作捕捉技术主要分为三类：光学动作捕捉、惯性动作捕捉和视觉动作捕捉。

虚拟主播（图片来自网络）

光学式运动捕捉是通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。光学式运动捕捉的优点是表演者活动范围大，无电缆、机械装置的限制，表演者可以自由地表演，使用很方便。其采样速率较高，可以满足多数高速运动测量的需要。而且目前光学式动作捕捉的精度非常高，市场上现有设备已经可以达到毫米级别的精度，因此光学式动作捕捉也多用于影视剧中虚拟角色的动作制作。缺点是系统价格昂贵，它可以捕捉实时运动，但后处理（包括 Marker 的识别、跟踪、空间坐标的计算）的工作量较大。

光学式动作捕捉（图片来自网络）

惯性动作捕捉是在主要的关节点固定惯性传感器（IMU），通过传感器的运动进行计算关节位置变化，因此惯性捕捉不容易受到外界环境的影响。但是出于设备原因，动作局限也比较多，并且需要同时捕捉多人的动作时，成本设备会大大提升。

惯性式动作捕捉（图片来自网络）

视觉动作捕捉在进行动作捕捉操作的时候，一般是不需要佩戴工具，也不需要做标记。在捕捉的时候，只需要在人的活动范围内通过普通的摄像头进行动作的录制，实现人体关键点信息的识别而采用特殊的算法，最终实现动作捕捉。这个动作捕捉技术对硬件几乎没有什么要求，其优势就是算法。视觉动作捕捉现阶段的缺点就是误差，相较于传统的动捕误差较大。但是视觉动作捕捉的成本很低，随着未来技术的突破，有望成为应用最广的动作捕捉技术。

视觉动作捕捉（图片来自网络）

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创作：姜旭阳（网络空间北京市国际合作基地）

指导教师：宁老师

参考资料：

【1】
https://view.inews.qq.com/a/20220409A09ODB00?startextras=0_d990d5f7bad62&from=ampzkqw

【2】
https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI3MTQzOTY3OQ==&mid=2247519591&idx=1&sn=
a36b7aba50a4800d21bde4113c272c82&chksm=
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