【动捕小灶】光学动捕场地的搭建

今年来，感觉泛娱乐的发展推动了内容制作需求的暴涨，越来越多的公司开始引入自己的动捕场地来提高生产力、搭建大空间VR、孵化虚拟IP等。但是私下也不少人过来咨询：为什么同样的动捕场地，捕捉效果却有本质的差异？

这一现象其实受到多个因素的影响，例如对于动画行业，动捕数据的处理本身和传统的手K，本身就是两种不同的方式，还有动捕数据接入需要重定向处理等流程，会影响最终的结果等。而今天主要和大家分享的更多是如何从源头解决问题——如何在搭建和校准环节上提高动捕数据的精度和质量。

1.场地面积

首先，场地的面积符合捕捉要求，例如，魔神的8镜头方案，推荐场地(整个房间，包含动捕和其他使用区域，实际动捕面积大概在一半左右)大小是10m x 15m，这一标准并不统一，跟实际场地情况、镜头好坏、捕捉需求等高度相关。根据实际使用经验，早年的魔神8镜头方案，单人丢点率平均在 20%左右，这些数据可以在后期修复中进行处理。

例如当你有一个项目需要进行大范围的跑动的时候，就要考虑更多将机位对准下半部分的位置，以便采集快速运动状态下脚部的点云数据。优质的相机在同等状态下，能对场地中的数据进行更精准地采集，但是相应的，成本也是可以成倍的上升，因此如果想控制成本的话，可以适当采用高精度相机+低精度相机混用的方式，来对场地进行均匀的布置和处理。

2.排除场地干扰

场地及其周边的反光材料越少越好，除了大家熟知的玻璃和办公椅的金属脚架之外，更多其实是各种你无法想象的巨坑，比如光滑的木制桌面、用来固定相机的钢架、放置在场地中的地毯等（你能想象仿真草地也会反光嘛？）对于这一点相信各位应该深有体会，但是官方的解决方案显得比较笼统，它会建议你移除场地的反光体或者采用哑光喷漆处理，但是，喷的均匀的哑光漆有时候也会反光（也有可能跟油漆质量有关，非化工专业劝退，知识盲区），而且由于场地中的道具是根据拍摄需求不断变化的，因此，反光处理会是光学场地使用过程中的一个常规流程，最理想的光捕环境中，除了相机视野中的其他相机会反光之外，其他的反光干扰因素越少越好，这样在对相机进行MASK处理的过程中，可以减少单个镜头视野中数据的损失量。

补充：

刚好最近在映维网看手部捕捉的技术拆解，了解到了红外相机把一些莫名其妙的东西识别成反光点的原理，于是找到如下解释

3.相机连接线材选择

POE网线也是一个非常重要的考量因素，很多经验不够丰富的动捕师在搭建场地的同时，往往会忽略场地中线材选用的重要性，实际上动捕场地越大，需要即时传递的数据量也会成倍增加，对于计算机性能和交换机都是强有力的考验。部分品牌的光学相机会限定多相机状态下的HUB连接方式，采用定制的HUB进行级联和数据传输，在这个过程中，需要合理地设置场地中的相机和捕捉电脑的位置，减少布线的长度（线路越长，数据传输效率越低），并且，对于超大型动捕场地来说，强烈建议采用七类线进行布场，网线的性能差异表如下。七类网线不但可以保障数据在局域网中的高速传输，同时还可以避免POE供电过程中网线过多产生的电磁干扰，达到理想的数据收发效率

4.相机固定钢架

目前绝大多数市面上的设备是比较受到相机振动干扰的，相机固定的桁架不够稳定的情况下，非常容易导致数据的抖动，影响后期数据修复的效率。因此在搭建的时候，需要严格要求施工采用高稳定性的结构和材料来制作影棚所需要的钢架系统，如果是展会或者其他活动使用的临时动捕房，尽量将固定的架子与稳定的地面连接，或者在底部使用足够的负重进行固定。

5.相机布局

一个合适的场地同样需要合适的相机布局，并且如果在相机数量有限的时候，你需要去考虑场地中相机的排布，例如腿部动作精度要求更高的话，就可以让几个相机集中锚定腰部以下的位置进行捕捉，增强腿部数据的精度。如果是进行直播项目（带货、虚实结合互动等位移较小的需求）的捕捉，可以更多将相机的机位集中在捕捉区域四面的俯视位置，增强对于动捕演员头部和双手的精度，底端的话，仅需要留少量相机保证点位稳定不丢即可。

6.根据需求设置核心捕捉区域

这一点其实官方文档提到的会比较少，其实动捕设备数据质量最高的区域大多集中在场地中心地带，因为镜头FOV有限，所以场地中心区镜头视角的覆盖率最高，点位的识别相比边缘地段会更加地稳定。部分特大场地其实可以根据场地的业务需求定期修改场地内的相机布局，尤其是随着直播业务的兴起，可能会诱发一场多用的情况。也就是说平时场地用于正常的动捕数据拍摄，但是到了特定时间，场地会用于直播项目的使用，这种时候可以适当对场地进行切割使用，也就是在局部场地加大镜头的覆盖量，从而达到这一小块场地的特殊应用，而在正常捕捉的状态下，原始机位能满足日常使用。这一块调整需要对场地有较多的使用经验和了解，清楚当前场地的环境状况，方可进行比较合理地调整。

7.相机预热

由于热胀冷缩导致的元器件膨胀，相机在开机前三十分钟，其实是不适合立即进行扫场处理的，因为随着相机的产热，镜头的CMOS元器件会由于温度变化产生轻微形变。而这一形变会影响到相机的捕捉精度，最好在扫场之前，先将动捕软件与相机进行连接，进行超过半个小时的预热，再进行扫场。

8.相机的调参

跟平常使用单反拍摄照片一样，动捕相机的调参有利于使相机对场地内的点有更加优质的捕捉效果。但是在调节一些增益类参数的时候（曝光度、增益、白平衡等）需要尤其注意，并不是对场地的点位越敏感捕捉效果就会越好，高增益固然能增加点位的捕捉效果。但是同时也会导致，场地中的干扰因素被放大，一些轻微的反光体也被计入Marker点的计算范围。所以针对相机的调参需要较多的实战经验反复尝试，条件允许的话可以在场地中间摆放人体模特多测试几种不同的调参方案进行测试。选择适合自己场地的加以使用。

9.均匀饱和的扫场数据

作为场地标定的重中之重，扫场的样本采集直接决定了相机误差的计算和人体点云数据的重建精度。在所有的光学动捕场地中，这一个工作都是需要严肃对待的一个环节，通常在官方文档中会要求动捕师“均匀地在场地中所有捕捉位置进行扫场，让数据布满相机视图”，但是在实际的扫场过程中，还会出现一些其他的影响因素，比如现在很多鞋服上面都喜欢使用反光材料，这些反光材料在动捕场地中，如果被超过四个（视动捕软件设置而定）相机识别到，就会被当成标记点，影响扫场精度，因此在进行扫场之前，需要检查动捕师身上是否有反光点（裤子拉链、鞋子衣服上的反光材料、眼镜等等），确定没有对场地造成干扰的物件之后再进入场地进行扫场

排除掉这九个因素，还有非常多例如重定向或者前后期准备会对捕捉效果造成影响，本次仅针对场地布局本身进行分析，就不一一赘述了，下回笔者会在其他帖子跟大家分享。同时也欢迎更多同行一起讨论各家动捕技术的优劣性和各种使用技巧，共同推进动捕技术在国内的科普和使用发展。