动作捕捉技术综谈
作为一名曾经的动捕工程师，现在的游戏动作从业者，简要谈谈我对动作捕捉技术的理解。以下会介绍动作捕捉的相关参数、应用领域，以及常见的动捕品牌，一家之言，欢迎讨论。
- 动作捕捉技术简介与相关参数
动作捕捉是对物体运动进行记录的一种手段，从技术原理上分为光学、惯性、视觉这主要的三类，这里只介绍光学动捕。
我们会在一些网络视频中看到一个挂了很多摄像头的场地，几个演员一袭黑衣，站在中间表演着各种动作，然后电脑里会有对应的骨骼运动，这就是光学动作捕捉。光学动作捕捉主要设备就是两个，一个是摄像头，另一个是反光标记球（Marker），摄像头会发出特定波长的光，经Marker反射后，每个摄像头里都有Marker的二维坐标，经软件的3D重建算法计算后，Marekr在场地里的三维坐标就能得到。摄像机以一定频率传送坐标给软件计算，那么我们就有了不同时间的Marker坐标数据，时间与坐标就是动捕系统能得到的两个原始数据，据此，软件能计算出速度、加速度矢量以及刚体的六自由度位姿信息。把这些信息导入到MotionBuilder里做修复，再导入到3dMax、Unreal等软件里与模型绑定，就能得到我们常见的动捕动画效果了。
所以频率肯定是一个动捕设备的重要参数，这一点在科研应用中尤其重要，没有高频的数据反馈，就不能达到实时的控制效果。那动捕还有那些参数呢——分辨率、像素、视场角等等，介绍起来实在复杂，我们不妨从实用性需求角度去看参数，首先是精度需求，精度越高动作越准确，体现在参数上是分辨率和像素数，懂摄影的朋友应该能明白，不做过多介绍；其次是实时反馈需求，这在科研和虚拟直播中比较重要，体现在参数上是频率和延迟，频率已经介绍过，延迟是数据从捕捉到给出坐标的时间，一般都为毫秒级别；还有就是捕捉范围需求，体现在参数上就是视场角与视距，这决定了同一片场地所需摄像头的多少，做成本控制时需要计算。
二、动作捕捉技术的应用领域
动作捕捉目前主要应用在两个领域，一个是科研，一个是文娱。大家应该对文娱领域动作捕捉的应用了解地更多一些，我们在网上看到的视频往往是动作捕捉在影视、直播方面的应用。
但动作捕捉最开始是一个科研工具，用于生物力学中的研究。在人或者其它生物身上附着Marker，捕捉其运动轨迹，计算出每个marker的运动矢量，从而得到自己想要的信息。比如医院里会集成一套设备，去捕捉患者的静态姿势和步态信息，从而对其健康状态做监测；一些体育研究所也会捕捉运动员的运动过程，从而对其竞技姿势做相应指导。
科研上除了生物力学领域，还有一种常见的应用场景是自动化领域研究。无人机集群，无人车编队的研究中需要有实时的6自由度信息反馈，以形成控制闭环。光学动捕往往是解决这一问题的较好方案。
在文娱领域，动作捕捉技术能大大提高动作资源的产出效率，并且使动作更加真实。效率问题是主要问题，一些RPG游戏中会存在大量的NPC，他们的动作相对主角并不重要，不需要炫丽的表现，但是量又会比较大，这时选用动捕设备去捕捉会有较大优势。我接触过一些音舞游戏公司和3D影视制作公司，也都有自己的动捕棚。
最近元宇宙很火，我没有做深入了解，但是接触过动捕在虚拟直播和VR领域的应用。简易的虚拟直播对设备精度的要求并不高，一套惯性动捕甚至是视觉动捕就可以解决肢体的捕捉问题，面部表情捕捉用苹果手机自带的ARKit来做就可以，在直播平台上搜虚拟主播会发现有很多这样的内容。VR领域我曾搭建过一个简单的场景，在眼镜上放几个Marker，再把坐标对应一下，人就可以在虚拟场景里自由探索了，如果手上拿了枪或者刀的模型，也可以捕捉下来对应到场景中，形成一种更有趣的交互。
三、国内外常见动捕品牌
动捕技术是国外传来的技术，知名品牌都在国外，主要有Vicon、Optitrack、Qualisys、魔神、XSens，其中Xsens是惯性动捕，其它的光学动捕各有特点，不说数据，我只从个人经验给大家勾勒一个设备画像。
Vicon是技术最强，解决方案最多的厂商，但同样价格也是最贵的，具体有多贵，可以自己去官网看看哈，一般是国企或者不差钱的大企业用，像SMG与腾讯都是用的Vicon；Optitrack已经被中国的利亚德收购，在我看来是性价比最高的，各参数都够用，重点是影视游戏领域的解决方案完善，大多数影视动捕棚配的都是这个；Qualisys解决方案主要集中在生物力学上，水下也能做，算是冷门中的高手吧；魔神已经死了，我说的哈哈。
国内光学动捕从南到北主要有三家，瑞立视、青瞳视觉、度量科技，其它还有不少我背不过来了，不过这不重要，国内的设备主要特点就是便宜，但稳定性和解决方案的丰富度会差些，毕竟外国的动捕技术发展那么多年，肯定成熟一些。惯性的有诺亦腾，印象一直不错的。