微課030-動作捕捉技術(shù)簡介目錄什么是動作捕捉動作捕捉的原理和應(yīng)用領(lǐng)域什么是動作捕捉什么是動捕動作捕捉(英文：Motioncapture，以下簡稱動捕)是利用外部設(shè)備來對人或者其他物體的位移或者活動進(jìn)行處理和記錄的技術(shù)。它其實(shí)是一個(gè)比較廣義的概念，其作用的對象并不限定為人，也可以是其他生物，或者個(gè)體的局部信息?，F(xiàn)在常見的面部捕捉或者手指的運(yùn)動追蹤，這兩個(gè)部位的捕捉也被稱為Performancecapture。VR中的手勢動作捕捉動作捕捉的原理和應(yīng)用領(lǐng)域

以動作捕捉技術(shù)為核心的《金剛》《指環(huán)王》《金剛狼》與《阿凡達(dá)》等電影想必大家都耳熟能詳，實(shí)際上動捕早在八九十年代就活躍在影視行業(yè)中了。早期，動作捕捉只是讓演員穿著緊身衣孤獨(dú)地在單調(diào)的設(shè)置場景里通過特殊的相機(jī)和燈光進(jìn)行動作錄制從而為影視后期提供素材。而《指環(huán)王》這部電影則首次將場地從攝影棚換為了拍攝片場，讓動作捕捉演員的先驅(qū)AndySerkis可以作為咕嚕和其他演員進(jìn)行互動。影視除了影視行業(yè)之外，動作捕捉還是體育分析使用的一項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)。傳統(tǒng)的運(yùn)動訓(xùn)練方式對于運(yùn)動員的身體會產(chǎn)生較大的負(fù)荷以及肌肉損傷。雖然這一領(lǐng)域的專家和教練一直在優(yōu)化運(yùn)動員的訓(xùn)練流程和方式，但是人體一些微小的肢體變化是很難用肉眼去觀測到的。動作捕捉的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。為運(yùn)動員佩戴便攜式動作捕捉設(shè)備不但可以防止運(yùn)動員的身體在訓(xùn)練過程中損傷，還可以提高訓(xùn)練效率，作為教練指導(dǎo)運(yùn)動員訓(xùn)練的輔助工具。體育動作捕捉技術(shù)的基本原理每個(gè)慣性傳感器里面都有加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)，它們共同獲取動作捕捉所需的數(shù)據(jù)來源，再通過HUB（數(shù)據(jù)收發(fā)器）通過有線/無線的方式傳輸?shù)诫娔X軟件里面。而軟件則將這些經(jīng)過簡單處理的數(shù)據(jù)，進(jìn)行排差、過濾，篩選出有效數(shù)據(jù)還原成人體姿態(tài)，也就是我們所謂的：動作捕捉數(shù)據(jù)。最后，為了讓大家可以“看”到這些數(shù)據(jù)，軟件會將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到一個(gè)人形的模型中，讓它跟著數(shù)據(jù)做出和我們一模一樣的動作。參考圖10-7，初音未來的演員身穿動捕服，身上的傳感器把數(shù)據(jù)匯集到腰上的數(shù)據(jù)接收器，然后數(shù)據(jù)接收器通過無線WIFI傳輸數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)軟件中，軟件再將姿態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絼?chuàng)作的內(nèi)容里面，與模型同步。這就是動作捕捉設(shè)備驅(qū)動虛擬偶像的整個(gè)流程。數(shù)據(jù)可視化慣性動捕的穿戴方式大多是綁帶式或者衣服式，衣服式傳感器和身體的貼合會更好，節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性高，不容易位移。但是相比綁帶式而言，衣服式重量和舒適度較差，穿戴也略微繁瑣，不適合一些需要減少外部干擾的捕捉環(huán)境，例如體育訓(xùn)練，衣服式的設(shè)備會導(dǎo)致運(yùn)動員受到較大的干擾從而使動作變形，因此我們需要根據(jù)使用場景合理地選擇不同種類的動作捕捉設(shè)備。設(shè)備樣式微課031-使用動捕技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體姿態(tài)檢測工具王少笛目錄案例描述案例實(shí)施案例描述案例描述傳統(tǒng)的體育訓(xùn)練會對運(yùn)動員的肌肉和身體造成許多不可逆的損傷，而且由于這些人體變化都是微小的，所以很難被肉眼或者身體狀態(tài)所察覺。近年來，為了保障運(yùn)動員的訓(xùn)練安全，動作捕捉被大規(guī)模地運(yùn)用于體育運(yùn)動領(lǐng)域。它不但可以作為運(yùn)動員的選拔的輔助工具，檢測運(yùn)動員的身體素質(zhì)，更能成為運(yùn)動訓(xùn)練的輔助工具，輔助運(yùn)動員進(jìn)行科學(xué)地訓(xùn)練，同時(shí)不會損傷肌肉。案例描述案例實(shí)施1.創(chuàng)建并配置新項(xiàng)目（1）打開Unity3D，創(chuàng)建一個(gè)全新的項(xiàng)目，將其命名為Mocap_Neuron。（2）導(dǎo)入PerceptionNeuronUnityIntegration0.2.15（最新版SDK下載地

/article/10.html）創(chuàng)建新項(xiàng)目2.打開并配置好動捕軟件備用穿戴好動作捕捉設(shè)備首先要完成的動作就是讓負(fù)責(zé)測試的人員穿戴好動作捕捉設(shè)備。3.將動捕設(shè)備和軟件進(jìn)行連接打開AxisNeuron軟件（下載地址：/article/10.html），打開軟件后，可以看到系統(tǒng)彈出提示連接窗口動捕軟件設(shè)置4.進(jìn)行姿態(tài)校準(zhǔn)接下來，做ATS-Pose校準(zhǔn)，動作捕捉設(shè)備的校準(zhǔn)系統(tǒng)是用來對人體的朝向，穿戴的位置偏差等信息進(jìn)行一系列檢測和重新糾偏的過程，因此校準(zhǔn)在很大程度上會影響到數(shù)據(jù)采集的精度，所以不論使用什么動作捕捉設(shè)備，都應(yīng)該盡量準(zhǔn)確地進(jìn)行校準(zhǔn)流程?，F(xiàn)在點(diǎn)擊軟件右側(cè)校準(zhǔn)按鈕，開始進(jìn)行校準(zhǔn)動捕軟件設(shè)置5.

在Hierarchy視圖左鍵點(diǎn)擊Avatar對象，在右側(cè)Inspector窗口點(diǎn)擊AddComponent為其關(guān)聯(lián)組件NeuronTransformInstance。6.在Connectionsettings下設(shè)置準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)IP、端口和協(xié)議等信息。需要注意的是：IP地址默認(rèn)為代表本機(jī)，如果是通過局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，則需要輸入本機(jī)的IP地址；端口號和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式（TCP/UDP）需要和軟件中的設(shè)置保持一致，才能正確接收到數(shù)據(jù)。插件設(shè)置7.運(yùn)行AxisNeuron軟件在文件-設(shè)置-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)打開BVH開關(guān)，此處設(shè)置必須與Unity3D內(nèi)組件設(shè)置一致。打開轉(zhuǎn)發(fā)開關(guān)8.運(yùn)行Unity3D項(xiàng)目點(diǎn)擊組件中的ConnectToAxis，此時(shí)Unity3D中的模型和AxisNeuron軟件的數(shù)據(jù)流導(dǎo)通，模型開始運(yùn)動。數(shù)據(jù)接通9.更改動作捕捉數(shù)據(jù)的運(yùn)行模式為了確保我們在觀察模型的時(shí)候更加方便（因?yàn)槭窃剡\(yùn)動），所以要先鎖定模型的位置。點(diǎn)擊Hierarchy視圖的Avatar對象，找到關(guān)聯(lián)的NeuronTransformsInstance組件，將Connectionsettings下的EnableHipMove復(fù)選框取消勾選。插件配置10.將相機(jī)對象的視角調(diào)整到一個(gè)較為舒適的角度，可以剛好看清模型全貌，又在上方留有一定空間。相機(jī)調(diào)整11.創(chuàng)建并關(guān)聯(lián)代碼腳本接著在Assets文件夾點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，創(chuàng)建一個(gè)新的腳本，命名為DataUpdate，雙擊打開。更改其中的代碼，參考DataUpdate.CS。代碼編輯12.設(shè)置Avatar對象在Hierarchy視圖中，點(diǎn)擊Avatar對象的下拉菜單，找到Robot_LeftShoulder和Robot_RightShoulder。將它們拖放到Avatar對象下，DataUpdate腳本對應(yīng)的引用欄中。引用對象13.添加Text控件在Hierarchy視圖中，添加四個(gè)Text控件，并調(diào)整好他們的關(guān)系位置，編輯好文字信息如圖10-25所示。UI設(shè)置14.將添加的兩個(gè)Text控件，同樣應(yīng)用到我們剛才的組件里面