optiska system använder data som fångats från bildsensorer för att triangulera 3D-positionen för ett motiv mellan två eller flera kameror kalibrerade för att ge överlappande projektioner. Datainsamling implementeras traditionellt med hjälp av speciella markörer kopplade till en skådespelare; nyare system kan dock generera exakta data genom att spåra ytfunktioner som identifieras dynamiskt för varje enskilt ämne. Att spåra ett stort antal artister eller utöka fångstområdet uppnås genom att fler kameror läggs till. Dessa system producerar data med tre frihetsgrader för varje markör, och rotationsinformation måste härledas från den relativa orienteringen av tre eller flera markörer; till exempel axel -, armbåge-och handledsmarkörer som ger armbågens vinkel. Nyare hybridsystem kombinerar tröghetssensorer med optiska sensorer för att minska ocklusion, öka antalet användare och förbättra möjligheten att spåra utan att manuellt behöva städa upp data.
passiv markersEdit
passiva optiska system använder markörer belagda med ett retroreflekterande material för att reflektera ljus som genereras nära kameralinsen. Kamerans tröskel kan justeras så att endast de ljusa reflekterande markörerna samplas, ignorerar hud och tyg.
markörens centroid uppskattas som en position inom den tvådimensionella bilden som fångas. Gråskalevärdet för varje pixel kan användas för att ge subpixelnoggrannhet genom att hitta Centroid för Gaussian.
ett objekt med markörer fästa vid kända positioner används för att kalibrera kamerorna och få sina positioner och linsförvrängningen för varje kamera mäts. Om två kalibrerade kameror ser en markör kan en tredimensionell fix erhållas. Vanligtvis kommer ett system att bestå av cirka 2 till 48 kameror. System med över tre hundra kameror finns för att försöka minska markörbyte. Extra kameror krävs för full täckning kring inspelningsobjektet och flera motiv.
leverantörer har begränsningsprogramvara för att minska problemet med markörbyte eftersom alla passiva markörer verkar identiska. Till skillnad från aktiva markörsystem och magnetiska system kräver passiva system inte att användaren bär ledningar eller elektronisk utrustning. Istället är hundratals gummibollar fästa med reflekterande tejp, som måste bytas ut regelbundet. Markörerna är vanligtvis fästa direkt på huden (som i biomekanik), eller de är velcroed till en artist som bär en full body spandex/lycra kostym utformad speciellt för rörelseinspelning. Denna typ av system kan fånga ett stort antal markörer vid bildhastigheter vanligtvis runt 120 till 160 fps men genom att sänka upplösningen och spåra en mindre region av intresse kan de spåra så högt som 10000 fps.
aktiv markerEdit
aktiva optiska system triangulerar positioner genom att belysa en LED i taget mycket snabbt eller flera lysdioder med programvara för att identifiera dem genom deras relativa positioner, något besläktad med himmelsk navigering. Snarare än att reflektera ljus tillbaka som genereras externt, markörerna själva drivs att avge sitt eget ljus. Eftersom inverse square law ger en fjärdedel kraften vid två gånger avståndet, kan detta öka avstånden och volymen för fångst. Detta möjliggör också högt signal-brusförhållande, vilket resulterar i mycket låg markörjitter och en resulterande hög mätupplösning (ofta ner till 0,1 mm inom den kalibrerade volymen).tv-serien Stargate SG1 producerade episoder med ett aktivt optiskt system för VFX så att skådespelaren kan gå runt rekvisita som skulle göra rörelsefångst svårt för andra icke-aktiva optiska system.
ILM använde aktiva markörer i Van Helsing för att tillåta fångst av Draculas flygande brudar på mycket stora uppsättningar som liknar Wetas användning av aktiva markörer i Rise of the Planet of the Apes. Kraften till varje markör kan tillhandahållas sekventiellt i fas med infångningssystemet som ger en unik identifiering av varje markör för en given infångningsram till en kostnad för den resulterande bildhastigheten. Förmågan att identifiera varje markör på detta sätt är användbar i realtidsapplikationer. Den alternativa metoden för att identifiera markörer är att göra det algoritmiskt kräver extra behandling av data.
det finns också möjligheter att hitta positionen genom att använda färgade LED-markörer. I dessa system tilldelas varje färg en specifik punkt i kroppen.
ett av de tidigaste aktiva markörsystemen på 1980-talet var ett hybrid passivt aktivt mocap-system med roterande speglar och reflekterande markörer i färgat glas och som använde maskerade linjära matrisdetektorer.
tidsmodulerad aktiv markerEdit
aktiva markörsystem kan vidare förfinas genom att strobing en markör på i taget, eller spåra flera markörer över tiden och modulera amplituden eller pulsbredd för att ge markör ID. 12 megapixel rumsliga upplösningsmodulerade system visar mer subtila rörelser än 4 megapixel optiska system genom att ha både högre rumslig och tidsmässig upplösning. Regissörer kan se skådespelarna prestanda i realtid, och titta på resultaten på motion capture driven CG karaktär. De unika markerings-ID: erna minskar vändningen genom att eliminera markörbyte och ge mycket renare data än annan teknik. LED-lampor med inbyggd bearbetning och radiosynkronisering möjliggör rörelseinspelning utomhus i direkt solljus, samtidigt som de fångar 120 till 960 bilder per sekund på grund av en elektronisk slutare med hög hastighet. Datorbehandling av modulerade ID möjliggör mindre handrensning eller filtrerade resultat för lägre driftskostnader. Denna högre noggrannhet och upplösning kräver mer bearbetning än passiv teknik, men den ytterligare behandlingen görs på kameran för att förbättra upplösningen via en subpixel eller centroid-bearbetning, vilket ger både hög upplösning och hög hastighet. Dessa rörelseinspelningssystem är vanligtvis $20,000 för en åtta kamera, 12 megapixel rumslig upplösning 120 hertz-system med en skådespelare.
Semi-passiv omärklig markerEdit
man kan vända det traditionella tillvägagångssättet baserat på höghastighetskameror. System som Prakash använder billiga multi-LED höghastighetsprojektorer. De specialbyggda multi-LED IR-projektorerna kodar optiskt utrymmet. Istället för reflekterande eller aktiva lysdiodmarkörer (led) använder systemet ljuskänsliga markörtaggar för att avkoda de optiska signalerna. Genom att fästa taggar med fotosensorer till scenpunkter kan taggarna beräkna inte bara sina egna platser för varje punkt utan också sin egen orientering, infallande belysning och reflektans.
dessa spårningstaggar fungerar under naturliga ljusförhållanden och kan vara omärkligt inbäddade i klädsel eller andra föremål. Systemet stöder ett obegränsat antal taggar i en scen, med varje tagg unikt identifierad för att eliminera markörreacquisition-problem. Eftersom systemet eliminerar en höghastighetskamera och motsvarande höghastighetsbildström kräver det betydligt lägre databandbredd. Taggarna ger också infallande belysningsdata som kan användas för att matcha scenbelysning när du sätter in syntetiska element. Tekniken verkar idealisk för on-set motion capture eller realtidssändning av virtuella uppsättningar men har ännu inte bevisats.
Underwater motion capture systemEdit
Motion capture technology har varit tillgänglig för forskare och forskare i några decennier, vilket har gett ny inblick i många områden.
undervattens camerasEdit
den vitala delen av systemet, undervattenskameran, har ett vattentätt hölje. Huset har en yta som tål korrosion och klor vilket gör den perfekt för användning i bassänger och simbassänger. Det finns två typer av kameror. Industriella höghastighetskameror kan också användas som infraröda kameror. De infraröda undervattenskamerorna levereras med en cyan light strobe istället för det typiska IR—ljuset-för minsta falloff under vatten och höghastighetskamerorna kon med LED-ljus eller med möjlighet att använda bildbehandling.
mätning volumeedit
en undervattenskamera kan vanligtvis mäta 15-20 meter beroende på vattenkvaliteten, kameran och vilken typ av markör som används. Inte överraskande uppnås det bästa intervallet när vattnet är klart, och som alltid är mätvolymen också beroende av antalet kameror. En rad undervattensmarkörer är tillgängliga för olika omständigheter.
TailoredEdit
olika pooler kräver olika fästen och fixturer. Därför är alla undervattens motion capture system unikt anpassade för att passa varje specifik pool avbetalning. För kameror placerade i mitten av poolen finns specialdesignade stativ med sugkoppar.
MarkerlessEdit
nya tekniker och forskning inom datorseende leder till en snabb utveckling av markörlös inställning till rörelseinspelning. Markörlösa system som de som utvecklats vid Stanford University, University of Maryland, MIT och Max Planck Institute kräver inte att ämnen bär specialutrustning för spårning. Särskilda datoralgoritmer är utformade så att systemet kan analysera flera strömmar av optisk ingång och identifiera mänskliga former, bryta ner dem i beståndsdelar för spårning. ESC entertainment, ett dotterbolag till Warner Brothers Pictures skapade speciellt för att möjliggöra virtuell filmografi, inklusive fotorealistiska digitala look-alikes för filmning av Matrix Reloaded och Matrix Revolutions-filmerna, använde en teknik som kallas Universal Capture som använde 7 kamerainställningar och spårning av det optiska flödet av alla pixlar över alla 2D-plan av kamerorna för rörelse, gest och ansiktsuttryck som leder till fotorealistiska resultat.
traditionella systemsEdit
traditionellt markörlös optisk rörelsespårning används för att hålla reda på olika objekt, inklusive flygplan, lanseringsfordon, missiler och satelliter. Många av sådana optiska rörelsespårningsapplikationer förekommer utomhus, vilket kräver olika objektiv och kamerakonfigurationer. Högupplösta bilder av målet som spåras kan därmed ge mer information än bara rörelsedata. Bilden som erhölls från NASAs långväga spårningssystem på rymdfärjan Challenger dödliga lansering gav avgörande bevis om orsaken till olyckan. Optiska spårningssystem används också för att identifiera kända rymdfarkoster och rymdskräp trots att det har en nackdel jämfört med radar genom att föremålen måste reflektera eller avge tillräckligt med ljus.
ett optiskt spårningssystem består vanligtvis av tre delsystem: det optiska bildsystemet, den mekaniska spårningsplattformen och spårningsdatorn.
det optiska bildsystemet ansvarar för att omvandla ljuset från målområdet till digital bild som spårningsdatorn kan bearbeta. Beroende på utformningen av det optiska spårningssystemet kan det optiska bildsystemet variera från så enkelt som en vanlig digitalkamera till så specialiserat som ett astronomiskt teleskop på toppen av ett berg. Specifikationen för det optiska avbildningssystemet bestämmer den övre gränsen för spårningssystemets effektiva intervall.
den mekaniska spårningsplattformen håller det optiska bildsystemet och ansvarar för att manipulera det optiska bildsystemet på ett sådant sätt att det alltid pekar på målet som spåras. Dynamiken i den mekaniska spårningsplattformen i kombination med det optiska bildsystemet bestämmer spårningssystemets förmåga att hålla låset på ett mål som snabbt ändrar hastigheten.spårningsdatorn ansvarar för att fånga bilderna från det optiska bildsystemet, analysera bilden för att extrahera målpositionen och styra den mekaniska spårningsplattformen för att följa målet. Det finns flera utmaningar. Först måste spårningsdatorn kunna fånga bilden med en relativt hög bildhastighet. Detta ställer ett krav på bandbredden för bildfångsthårdvaran. Den andra utmaningen är att bildbehandlingsprogramvaran måste kunna extrahera målbilden från bakgrunden och beräkna dess position. Flera lärobokens bildbehandlingsalgoritmer är utformade för denna uppgift. Detta problem kan förenklas om spårningssystemet kan förvänta sig vissa egenskaper som är vanliga i alla mål som det kommer att spåra. Nästa problem längs linjen är att styra spårningsplattformen för att följa målet. Detta är ett typiskt kontrollsystemdesignproblem snarare än en utmaning, vilket innebär att modellera systemdynamiken och designa styrenheter för att styra den. Detta kommer dock att bli en utmaning om spårningsplattformen som systemet måste arbeta med inte är utformad för realtid.
programvaran som kör sådana system anpassas också för motsvarande hårdvarukomponenter. Ett exempel på sådan programvara är OpticTracker, som styr datoriserade teleskop för att spåra rörliga objekt på stora avstånd, såsom flygplan och satelliter. Ett annat alternativ är programvaran SimiShape, som också kan användas hybrid i kombination med markörer.