三维动作捕捉技术如何应用于VR领域？
说起VR大家绝不陌生，自2014年VR概念瞬间点燃后，VR已然成为各个行业最为火爆的应用风口。可以说VR是一场交互方式的新革命，人们正在实现由界面到空间的交互方式的变迁，这样的交互及其强调沉浸感。
然而，当下绝大部分的VR体验项目还只是停留在让体验者戴着VR眼镜看视频，或者让体验者手握仅可以进行简单的方向和按钮操作的手柄待在某一可以抖动的设备上的层面，以致于很多人在体验结束后给了VR一个“还不如普通的游戏厅刺激好玩”的评价。
用户想要获得完全的沉浸感，真正“进入”虚拟世界，动作捕捉技术才是VR产业中至关重要的隐形钥匙。目前，VR技术似乎找到了一条与以往沉浸式体验不同的道路：通过VR动作捕捉与VR大空间自由行走，完成在特定大空间范围内的虚拟现实体验。而从目前技术领域来看，要实现稳定精准的目标追踪和实时流畅的动作捕捉，需要依靠光学三维动作捕捉技术。
今天我们就大家看看三维动作捕捉技术在虚拟现实领域已经实现的应用案例，看看它是如何提升VR体验，让虚拟现实完成全面互动，并应用于教学、研发、商业等各个领域。
三维动作捕捉系统Qualisys的特点\优势
自1989年以来，Qualisys就成为全球首选的光学动作捕捉设备提供者，Qualisys系统与Unity和Unreal软件经过反复测试，能提供即插即用的VR解决方案，远离复杂的自定义模式。适用于任何HMD（头戴式显示器）和CAVE（洞穴状自动虚拟系统）场景。
不限制追踪对象
Qualisys既可以通过主动发光标记球、又可以通过被动发光标记球进行物体追踪。不仅如此，这两个系统可以同时使用！无论是HMD、控制器或者场景元素。
最佳解决方案
Qualisys能提供精确可靠的数据，并且实时追踪，几乎没有漂移和延迟。无论是在小房间里几个人戴着HMD，还是在十几人的大型VR场景中，Qualisys都能游刃有余。之所以能切换自如，是因为Qualisys拥有分辨率高达12MP的广角镜头。
开放多款第三方插件
QTM能与Unity、Unreal、EON Reality、WorldWiz等软件集成。同时，也能与眼动仪等设备集成。
三维动作捕捉系统在虚拟现实中的应用
结合三维动捕技术的VR游戏
VR Arcade 总部位于荷兰阿姆斯特丹，是欧洲第一家自由漫步式VR游戏中心，能同时满足多人进行VR游戏。VR Arcade结合动作捕捉在内的多种技术建立起一个与众不同的VR体验中心。其中，通过Qualisys动作捕捉系统追踪玩家的动作和位置，将他们置于虚拟环境中。
该公司的游戏Apocalypse可以让玩家在一个超大空间中自由行动。在这个环境里，玩家会遭遇僵尸群的袭击，玩家与僵尸群之间爆发了一场战争。普通消费级的VR游戏往往没有如此空旷的场景，玩家所戴的耳机线会时刻提醒他们不能走动得太远，这就失去了VR游戏的沉浸感。而在VR Arcade的游戏中，玩家尽情享受自由行走所带来的乐趣。
VR Arcade的公关经理Nienke Cusell 公关经理在采访中谈到了采用Qualisys动作捕捉系统的感受：“我们花了一段时间才找到可以同时追踪8个玩家的精确可靠系统。值得庆幸的是，Qualisys的动作捕捉系统不仅久经考验，还能与Unity3D即插即用，这意味着我们可以在不构建复杂的自定义系统的情况下进行工作。所以，我们的游戏很快就与Qualisys结合使用，其出色的性能让人难以置信！”
结合三维动作捕捉技术的巨型VR实验室
巨型VR实验室Cube由维吉尼亚理工大学的创新、艺术和技术研究院（ICAT）建设，由ICAT和莫斯艺术中心共享，它是一个四层高楼，是最先进的剧院和高科技实验室，耗资1500万美元打造而成。该实验室理所当然地引入了动作捕捉技术，24台亚毫米级精度Qualisys Oqus500+镜头可以实时记录或流传输物体和人的移动，包括表情和互动，实现生物力学追踪和角色仿生，让使用者自然地漫步在虚拟环境之中。
这个带有动作捕捉系统的巨型VR实验室可以应用于：
· 实时交互研究
· 虚拟与真实世界研究
· 人体性能的建模和研究
· 高性能计算
· 分布式游戏和社交环境
· 虚拟建筑和环境的多人“漫步”
· 各种规模虚拟环境的教育和培训
· 使用多屏幕显示器和 128个扬声器系统的艺术装置/效果
· 抽象数据交互和研究，包括生物信息学、社交网络、交通、安全、生物和兽医等学科。
结合三维动作捕捉技术的VR用于患者平衡功能研究
平衡能力是一个重要的健康因素。根据美国疾病防控中心（CDC）数据显示，跌倒损伤及其后续的医疗护理使医疗费用每年增加500亿美元，特别是老年人群中。寻找防止跌倒的方法可能会减少这方面的花费。对于年轻人和运动员来说，找到改善平衡问题的方法不仅可以降低医疗成本，还可以防止进一步的损伤发生。
特拉华大学STAR校区的平衡与运动控制（CoBal）实验室的主要研究方向是了解人类直立平衡的中枢神经和生物力学。实验室研究中枢神经系统如何使用感觉信息（视觉、内耳）评估身体动态姿势，并控制身体平衡。
CoBal实验室的研究人员用于控制平衡的三种感觉系统：
· 视觉系统：VR 球幕系统（VR Dome System）
· 本体感觉系统：跟腱上的一对振动器
· 前庭系统（内耳）：前庭电刺激（GVS），通过电流刺激前庭感受器
其中，三维动作捕捉系统Qualisys的镜头安装在VR Dome周围，包括13个M3镜头和1个Miqus视频镜头，用以追踪生物力学运动模式和对受控刺激的响应。受试者在VR Dome前站立或行走时，研究人员可以通过前庭系统、本体感受系统和触觉系统来精确控制视觉环境。
研究人员即可通过融合来自不同感觉系统的信息研究平衡控制机制，结合计算机算法进行感觉融合机制与多体动力学的生物力学研究，开发新技术和“智能健康技术”，从而改善患有平衡障碍人群的活动能力，包括帕金森患者、内耳（前庭）功能丧失患者，面临摔倒风险的老年人以及遭受过脑震荡的运动员。
结合三维动作捕捉技术的VR碰碰车
精密动作捕捉技术公司Qualisy与虚拟现实领域领先的HoloderVR公司合作开发了世界首批VR碰碰车“Steampumk VR Scooter”。
Steampumk VR Scooter将游客带入狂野的西部风格场景，让他们开着复古未来主义风格的蒸汽机相互碰撞、战斗。
Qualisys为此项目提供了多摄像头的Miqus动作捕捉系统，可以同时捕捉80人、数百个标记点，并且保持低延迟性能。
Qualisys与HolodeckVR的合作解决了如何将动作捕捉系统应用到VR场景这一长期存在的难题。Qulisys动作捕捉系统的镜头设置采用“菊花链”，能让大空间、复杂的VR场景中的连接变得简易方便。
从人类发明数学化开始，物理世界的虚拟化趋势已经持续了数千年，计算机IT技术的发展促进了虚拟化后的数据流动趋势，而数字世界在物理世界的重新凝实，将成为全新技术革命的关键环节，虚拟现实技术也将在这个领域发挥非常关键的作用。今天随着动作捕捉技术的不断发展创新，这对于VR的发展既是机遇也是挑战，在未来的数字化时代里，结合动作捕捉技术的虚拟现实又将把整个人类科技的发展带上怎样新阶梯呢？我们拭目以待。
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