utilisent des données capturées par des capteurs d’image pour trianguler la position 3D d’un sujet entre deux caméras ou plus calibrées pour fournir des projections qui se chevauchent. L’acquisition de données est traditionnellement mise en œuvre à l’aide de marqueurs spéciaux attachés à un acteur; cependant, des systèmes plus récents sont capables de générer des données précises en suivant les caractéristiques de surface identifiées dynamiquement pour chaque sujet particulier. Le suivi d’un grand nombre d’artistes ou l’extension de la zone de capture sont réalisés par l’ajout de plus de caméras. Ces systèmes produisent des données avec trois degrés de liberté pour chaque marqueur, et les informations de rotation doivent être déduites de l’orientation relative de trois marqueurs ou plus; par exemple des marqueurs d’épaule, de coude et de poignet fournissant l’angle du coude. Les nouveaux systèmes hybrides combinent des capteurs inertiels avec des capteurs optiques pour réduire l’occlusion, augmenter le nombre d’utilisateurs et améliorer la capacité de suivre sans avoir à nettoyer manuellement les données.
markersEdit passif
Les systèmes optiques passifs utilisent des marqueurs revêtus d’un matériau rétroréfléchissant pour réfléchir la lumière générée près de l’objectif des caméras. Le seuil de la caméra peut être ajusté de sorte que seuls les marqueurs réfléchissants brillants seront échantillonnés, en ignorant la peau et le tissu.
Le centroïde du marqueur est estimé comme une position dans l’image bidimensionnelle capturée. La valeur en niveaux de gris de chaque pixel peut être utilisée pour fournir une précision de sous-pixel en trouvant le centroïde de la Gaussienne.
Un objet avec des marqueurs fixés à des positions connues est utilisé pour calibrer les caméras et obtenir leurs positions et la distorsion de l’objectif de chaque caméra est mesurée. Si deux caméras calibrées voient un marqueur, une correction tridimensionnelle peut être obtenue. Généralement, un système sera composé d’environ 2 à 48 caméras. Des systèmes de plus de trois cents caméras existent pour essayer de réduire l’échange de marqueurs. Des caméras supplémentaires sont nécessaires pour une couverture complète autour du sujet de capture et de plusieurs sujets.
Les fournisseurs disposent d’un logiciel de contrainte pour réduire le problème de l’échange de marqueurs, car tous les marqueurs passifs semblent identiques. Contrairement aux systèmes de marqueurs actifs et aux systèmes magnétiques, les systèmes passifs n’exigent pas que l’utilisateur porte des fils ou des équipements électroniques. Au lieu de cela, des centaines de balles en caoutchouc sont attachées avec du ruban réfléchissant, qui doit être remplacé périodiquement. Les marqueurs sont généralement attachés directement à la peau (comme en biomécanique), ou ils sont velcroés à un artiste portant un costume complet en spandex / lycra conçu spécifiquement pour la capture de mouvement. Ce type de système peut capturer un grand nombre de marqueurs à des fréquences d’images généralement d’environ 120 à 160 images par seconde, bien qu’en abaissant la résolution et en suivant une région d’intérêt plus petite, ils puissent suivre jusqu’à 10000 images par seconde.
Active markerEdit
Les systèmes optiques actifs triangulent les positions en éclairant très rapidement une LED à la fois ou plusieurs LED avec un logiciel pour les identifier par leur positions relatives, un peu semblables à la navigation céleste. Plutôt que de réfléchir la lumière générée à l’extérieur, les marqueurs eux-mêmes sont alimentés pour émettre leur propre lumière. Étant donné que la loi carrée inverse fournit un quart de la puissance à deux fois la distance, cela peut augmenter les distances et le volume pour la capture. Cela permet également un rapport signal sur bruit élevé, ce qui entraîne une gigue de marqueur très faible et une résolution de mesure élevée (souvent jusqu’à 0,1 mm dans le volume calibré).
La série télévisée Stargate SG1 a produit des épisodes en utilisant un système optique actif pour les effets visuels permettant à l’acteur de se promener autour des accessoires qui rendraient la capture de mouvement difficile pour d’autres systèmes optiques non actifs.
ILM a utilisé des marqueurs actifs dans Van Helsing pour permettre la capture des épouses volantes de Dracula sur de très grands ensembles similaires à l’utilisation de marqueurs actifs par Weta dans Rise of the Planet of the Apes. L’alimentation de chaque marqueur peut être fournie séquentiellement en phase, le système de capture fournissant une identification unique de chaque marqueur pour une trame de capture donnée à un coût par rapport à la fréquence de trame résultante. La possibilité d’identifier chaque marqueur de cette manière est utile dans les applications en temps réel. La méthode alternative d’identification des marqueurs consiste à le faire de manière algorithmique nécessitant un traitement supplémentaire des données.
Il est également possible de trouver la position en utilisant des marqueurs LED colorés. Dans ces systèmes, chaque couleur est affectée à un point spécifique du corps.
L’un des premiers systèmes de marqueurs actifs dans les années 1980 était un système mocap hybride passif-actif avec des miroirs rotatifs et des marqueurs réfléchissants en verre coloré et qui utilisait des détecteurs linéaires masqués.
markerEdit actif modulé dans le temps
les systèmes de marqueurs actifs div>
peuvent encore être affinés en allumant un marqueur à la fois, ou en suivant plusieurs marqueurs au fil du temps et en modulant l’amplitude ou la largeur d’impulsion pour fournir un identifiant de marqueur. les systèmes modulés à résolution spatiale de 12 mégapixels montrent des mouvements plus subtils que les systèmes optiques de 4 mégapixels en ayant une résolution spatiale et temporelle plus élevée. Les réalisateurs peuvent voir la performance des acteurs en temps réel et regarder les résultats sur le personnage CG piloté par capture de mouvement. Les ID de marqueurs uniques réduisent le délai d’exécution, en éliminant l’échange de marqueurs et en fournissant des données beaucoup plus propres que les autres technologies. Les LED avec traitement intégré et synchronisation radio permettent la capture de mouvement à l’extérieur en plein soleil, tout en capturant de 120 à 960 images par seconde grâce à un obturateur électronique à grande vitesse. Le traitement informatique des ID modulées permet moins de nettoyage des mains ou de résultats filtrés pour des coûts opérationnels réduits. Cette précision et cette résolution plus élevées nécessitent plus de traitement que les technologies passives, mais le traitement supplémentaire est effectué au niveau de la caméra pour améliorer la résolution via un traitement de sous-pixels ou de centroïde, offrant à la fois une haute résolution et une grande vitesse. Ces systèmes de capture de mouvement coûtent généralement 20 000 $ pour un système à huit caméras, résolution spatiale de 12 mégapixels et 120 hertz avec un seul acteur.
Marché imperceptible semi-passif
On peut inverser l’approche traditionnelle basée sur les caméras à grande vitesse. Des systèmes tels que Prakash utilisent des projecteurs à haute vitesse multi-LED peu coûteux. Les projecteurs IR multi-LED spécialement conçus codent optiquement l’espace. Au lieu de marqueurs rétro-réfléchissants ou à diodes électroluminescentes actives (DEL), le système utilise des marqueurs photosensibles pour décoder les signaux optiques. En attachant des balises avec des capteurs photo aux points de scène, les balises peuvent calculer non seulement leurs propres emplacements de chaque point, mais également leur propre orientation, éclairage incident et réflectance.
Ces balises de suivi fonctionnent dans des conditions d’éclairage naturel et peuvent être imperceptiblement intégrées dans des vêtements ou d’autres objets. Le système prend en charge un nombre illimité de balises dans une scène, chaque balise étant identifiée de manière unique pour éliminer les problèmes de réacquisition des marqueurs. Étant donné que le système élimine une caméra haute vitesse et le flux d’images haute vitesse correspondant, il nécessite une bande passante de données nettement inférieure. Les étiquettes fournissent également des données d’éclairage incident qui peuvent être utilisées pour correspondre à l’éclairage de scène lors de l’insertion d’éléments synthétiques. La technique semble idéale pour la capture de mouvement sur le plateau ou la diffusion en temps réel d’ensembles virtuels, mais reste à prouver.
Système de capture de mouvement sous-marinmodifier
La technologie de capture de mouvement est disponible pour les chercheurs et les scientifiques depuis quelques décennies, ce qui a donné de nouvelles perspectives dans de nombreux domaines.
Caméras sous-marinesmodifier
La partie essentielle du système, la caméra sous-marine, est dotée d’un boîtier étanche. Le boîtier a une finition qui résiste à la corrosion et au chlore, ce qui le rend parfait pour une utilisation dans les bassins et les piscines. Il existe deux types de caméras. Les caméras industrielles à grande vitesse peuvent également être utilisées comme caméras infrarouges. Les caméras sous-marines infrarouges sont livrées avec un stroboscope à lumière cyan au lieu de la lumière IR typique — pour une chute minimale sous l’eau et le cône des caméras à haute vitesse avec une lumière LED ou avec la possibilité d’utiliser le traitement d’image.
Volume de mesuredit
Une caméra sous-marine est généralement capable de mesurer 15 à 20 mètres en fonction de la qualité de l’eau, de la caméra et du type de marqueur utilisé. Sans surprise, la meilleure plage est atteinte lorsque l’eau est claire et, comme toujours, le volume de mesure dépend également du nombre de caméras. Une gamme de marqueurs sous-marins est disponible pour différentes circonstances.
TailoredEdit
Différentes piscines nécessitent des fixations et des fixations différentes. Par conséquent, tous les systèmes de capture de mouvement sous-marins sont conçus de manière unique pour s’adapter à chaque tranche de piscine spécifique. Pour les caméras placées au centre de la piscine, des trépieds spécialement conçus, utilisant des ventouses, sont fournis.
MarkerlessEdit
Les techniques émergentes et la recherche en vision par ordinateur conduisent au développement rapide de l’approche markerless de la capture de mouvement. Les systèmes sans marquage tels que ceux développés à l’Université de Stanford, à l’Université du Maryland, au MIT et à l’Institut Max Planck n’exigent pas que les sujets portent un équipement spécial pour le suivi. Des algorithmes informatiques spéciaux sont conçus pour permettre au système d’analyser plusieurs flux d’entrée optique et d’identifier les formes humaines, en les décomposant en parties constitutives pour le suivi. ESC entertainment, une filiale de Warner Brothers Pictures créée spécialement pour permettre la cinématographie virtuelle, y compris les sosies numériques photoréalistes pour filmer les films Matrix Reloaded et Matrix Revolutions, a utilisé une technique appelée Capture universelle qui utilisait la configuration de 7 caméras et le suivi du flux optique de tous les pixels sur tous les plans 2D des caméras pour la capture de mouvements, de gestes et d’expressions faciales conduisant à des résultats photoréalistes.
Systèmes traditionnelsmodifier
Le suivi de mouvement optique sans marquage est traditionnellement utilisé pour suivre divers objets, notamment des avions, des lanceurs, des missiles et des satellites. Beaucoup de ces applications de suivi de mouvement optique se produisent à l’extérieur, nécessitant des configurations d’objectif et de caméra différentes. Les images haute résolution de la cible suivie peuvent ainsi fournir plus d’informations que de simples données de mouvement. L’image obtenue à partir du système de suivi à longue portée de la NASA lors du lancement fatal de la navette spatiale Challenger a fourni des preuves cruciales sur la cause de l’accident. Les systèmes de poursuite optique sont également utilisés pour identifier les engins spatiaux et les débris spatiaux connus malgré le fait qu’ils présentent un inconvénient par rapport au radar en ce sens que les objets doivent réfléchir ou émettre suffisamment de lumière.
Un système de suivi optique se compose généralement de trois sous-systèmes: le système d’imagerie optique, la plate-forme de suivi mécanique et l’ordinateur de suivi.
Le système d’imagerie optique est chargé de convertir la lumière de la zone cible en image numérique que l’ordinateur de suivi peut traiter. Selon la conception du système de suivi optique, le système d’imagerie optique peut varier d’aussi simple qu’un appareil photo numérique standard à aussi spécialisé qu’un télescope astronomique au sommet d’une montagne. La spécification du système d’imagerie optique détermine la limite supérieure de la portée effective du système de suivi.
La plate-forme de suivi mécanique contient le système d’imagerie optique et est chargée de manipuler le système d’imagerie optique de telle sorte qu’il pointe toujours vers la cible suivie. La dynamique de la plate-forme de suivi mécanique combinée au système d’imagerie optique détermine la capacité du système de suivi à maintenir le verrou sur une cible qui change de vitesse rapidement.
L’ordinateur de suivi est chargé de capturer les images à partir du système d’imagerie optique, d’analyser l’image pour extraire la position de la cible et de commander la plate-forme de suivi mécanique pour suivre la cible. Il y a plusieurs défis. Tout d’abord, l’ordinateur de suivi doit être capable de capturer l’image à une fréquence d’images relativement élevée. Cela affiche une exigence sur la bande passante du matériel de capture d’image. Le deuxième défi est que le logiciel de traitement d’image doit être capable d’extraire l’image cible de son arrière-plan et de calculer sa position. Plusieurs algorithmes de traitement d’images de manuels sont conçus pour cette tâche. Ce problème peut être simplifié si le système de suivi peut s’attendre à certaines caractéristiques communes à toutes les cibles qu’il suivra. Le problème suivant est de contrôler la plate-forme de suivi pour suivre la cible. Il s’agit d’un problème typique de conception de système de contrôle plutôt que d’un défi, qui consiste à modéliser la dynamique du système et à concevoir des contrôleurs pour le contrôler. Cela deviendra cependant un défi si la plate-forme de suivi avec laquelle le système doit fonctionner n’est pas conçue pour le temps réel.
Les logiciels qui exécutent de tels systèmes sont également personnalisés pour les composants matériels correspondants. Un exemple d’un tel logiciel est OpticTracker, qui contrôle des télescopes informatisés pour suivre des objets en mouvement à de grandes distances, tels que des avions et des satellites. Une autre option est le logiciel SimiShape, qui peut également être utilisé hybride en combinaison avec des marqueurs.