什么是动作捕捉 动作捕捉设备具有不同原理 动作捕捉设备应用现状
什么是动作捕捉
什么是动作捕捉？从字面上看，它可以直观地理解为通过各种技术手段记录观察到的物体（人、物体或动物）的运动，并对其进行有效处理。 从专业角度来看，动作捕捉技术是一种能够在三维实时准确地测量和记录运动物体的运动轨迹和姿态，并在虚拟三维空间中重建运动物体时刻的运动状态的新技术。
具有不同原理的动作捕捉设备
因为它是一种技术，所以总是有不同的实现方法。 在这个阶段，动作捕捉技术可以分为以下几类：光学式、惯性式、机械式、声学式、电磁式。
光学式动作捕捉，顾名思义，就是通过光学原理捕获和定位完场物体。 动作姿态捕捉捕获是通过光学镜头捕获固定在人体或物体上的marker的位置来实现的。 光学式动作捕捉依赖于一套复杂的光学摄像头，这些摄像机采用计算机视觉原理，多台高速摄像机从不同角度跟踪目标的目标特征点，以捕捉全身运动。 光学动作捕捉可分为被动式捕获和主动式捕获。 这种分类与marker不同。 主动式是指marker正在积极发光，甚至可以ID编码，以便镜头能够在其视野内通过发射自己的光观察marker，并记录其运动轨迹以捕获标记物。 被动式光学动作捕捉则是透过镜头本身的灯板发出特定波长的红外光，透过灯板照射marker。标记物以反射镜头灯板发出的红外光的特殊反射处理，使镜头能捕捉和记录marker视野中的运动轨迹。
惯性动作捕捉利用惯性导航传感器AHRS和IMU测量被捕获人员或物体的运动加速度、方位和倾斜角。 惯性动作捕捉需要各种无线控件、电池组、传感器和其他附件。 类似于全身穿戴的整装衣服，人体各个部位的传感器都会捕获关于人体或物体的数据。
机械式动作捕捉系统依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。 典型的系统由多个关节和刚性连杆组成，在可旋转关节中安装角度传感器，测量关节的转动角度。 当装置运动时，根据角度传感器测量的角度变化和连杆的长度，可以得到杆件末端点在空间的位置和运动轨迹。
声学式动作捕捉系统一般由发送装置、接收系统和处理系统组成。 发送装置通常是指超声波发生器，接收系统通常由三个以上的超声探头组成。 通过测量声波从发送装置到传感器的相位差或相位差，并确定到接受传感器的距离，超声发生器到接收器的位置和方向由三个三角形的接收传感器获得的距离信息来确定。
电磁式动作捕捉系统一般由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。 所述发射源在空间中产生按一定时空规律分布的电磁场；接收传感器位于所述表演者体内的关键位置，且当所述表演者穿过所述电磁场时，所述接收传感器通过电缆或无线方式将接收到的信号传输给所述处理单元，从所述接收传感器可求解每个传感器的空间位置和方向。
动作捕捉设备应用现状
机械式动作捕捉虽然成本低、精度高，但由于机械设备的体积和重量，使用起来非常不方便。 声学式动作捕捉具有高的延迟和低的精度，大多数的动作捕捉应用领域都不能使用。 电磁动作捕捉设备对环境的要求非常严格，如果表演场地附近有金属物品，就会造成电磁场畸变，影响精度。 因此，机械式、声学式和电磁式动作捕捉系统在现代已很少使用。
惯性运动捕捉和光学运动捕捉是目前最流行的运动捕捉技术。 在光学动作捕捉中，由于主动式marker需要电源，固定marker所需的附件和线路会影响使用，所以现在主流使用的光学动作捕捉几乎是被动式光学动捕的。 惯性运动捕捉误差会随时间累积，而被动式光学运动捕捉的准确度较被动式光学动作捕捉的准确度低。在操作环境下，长时间暴露于磁场的传感器可能会将传感器磁化，因此使用时要远离磁场(包括但不限于电脑、键盘、电视等)。 在自动化控制、运动分析、步态分析、虚拟现实、人机工效、影视动画等领域，被动式光学动作捕捉具有较大的优势。 鉴于惯性动作捕捉相对于被动式光学动作捕捉的价格优势，惯性运动捕捉通常用于对精确度要求较低的领域，如一些电影和电视节目中的人群捕捉。
