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运动捕捉系统行业应用报告
      2006-7-6 12:05:00     CGM硬件评测室     

    就我个人认为,运动捕捉系统目前在国内的应用状况还不是很理想。尤其是对人物面部与手部等细微动作的捕捉,难以达到我们所需求的效果。当然,还是希望运动捕捉技术在国内三维领域的进一步推广和普及,毕竟这是行业未来的发展趋势。                          
                           水晶石公司动画CG组执行导演——杨剑锋

DVMC-8820光学运动捕捉系统

    大连东锐软件有限公司是国内一家从事运动捕捉系统研发的企业,于2000年7月成立于大连软件园。DVMC系统在国内的用户相对较少,其中较为典型的应用是在2004年8月对“航海世纪”网游项目的运动捕捉。东锐软件目前拥有独立的技术开发队伍,集聚了在数字图像处理技术、三维计算机图形技术、三维运动捕捉技术以及虚拟现实等技术领域技术人才。同时他们的产品也拥有独立的知识产权,而价格依据系统使用摄像机的数量,基本维持在国外同类品牌的一半左右。东锐公司是大连市科学技术委员会认定的软件开发生产企业之一。

设备组成

运动数据捕捉工作站 

采用DELL服务器保证了系统软件对数据的准确快速处理。在工作站中可以完成多路图像同步实时捕捉(A/D)和多路图像数据同步实时处理。

视频控制器

控制器通过专用电缆连接各摄像机,通过视频传输电缆(BNC)与工作站进行连接。DVMC采用单机12通道模式,可支持配置12个摄像机的运动捕捉系统。级联端口,可无限扩充。

摄像机

近红外高感度摄像机,通过近红外CCD传感器采集记录反射近红外线的标志球,记录标志球的运动轨迹。同时通过对摄像机焦距、光圈、灰度色阶和云台的调节,对不同空间、不同环境下的动作进行捕捉。

IRC-L100专用电缆

将视频同步信号传输,视频信号传输,摄像机电源连线,LED同步信号传输,LED照明电源连线集于一身,使同步信号控制与视频数据传输的质量有所提升。

静态标定杆和标定仪

通过高精度三维空间标定软件用于摄像机在捕捉空间的坐标系标定。600mm定距动态标定杆,通过高精度三维空间标定软件用于摄像机在有效捕捉空间的全范围的精确标定。

反射标志球

反射标志球固定在演员服装的关节点上,通过摄像机和系统软件的共同作用,计算出标志球球心在空间中的精确坐标。有直径100mm、30mm、25mm、2mm多种规格,分别用于四足动物捕捉,人物肢体捕捉和面部表情捕捉。

技术介绍
    DVMC-8820三维运动捕捉系统是大连东锐软件有限公司开发的具有自主知识产权的光学运动捕捉系统。系统采用多台红外摄像机来摄取空间的运动目标,通过对连续多视角视频图像的处理来完成运动捕捉过程。东锐利用独自研发的“S/D三维空间标定算法”,实现运动目标上特征点的三维运动轨迹数据的捕捉,并利用捕捉到的三维运动轨迹数据分析运动目标的三维运动特性,计算相关运动参数。由于系统减少了对专用硬件的使用,利用自主开发的软件算法弥补常规硬件在图像处理能力、处理速度等方面的不足,使得系统的制造成本相对低廉。DVMC-8820系统可支持32点多目标运动捕捉、外部设备同步捕捉、面部表情捕捉和群集动画捕捉。

应用实例之「航海世纪」网游
    2004年8月,蜗牛电子有限公司推出全新3D航海网络游戏「航海世纪」,在游戏制作过程中应用了东锐DVMC-8820运动捕捉系统。目前,「航海世纪」已经全面推向游戏市场,并出口韩国和欧洲,在网游市场上取得巨大成功。
在对游戏角色的运动捕捉工作中,大连东锐在三个工作日内完成了全套人物动作460套的系列复杂的运动捕捉工作,再现了动作演员的精彩演出。以下是系统软件的部分截图,其中包括实时三维运动数据捕捉软件、三维运动数据编辑、现场的角色模型捕捉。

 
心动不如行动
    看了上面介绍的琳琅满目的运动捕捉系统,有没有自己亲手来做真人运动捕捉动画的冲动?俗话说得好:“与其临渊羡鱼,不如结网以捕之。”这里我们就介绍一下如何在Maya里使用运动捕捉数据来制作逼真的动画?这里使用从BVH运动捕捉文件格式转换得出的动画数据,例子的文件在附带光盘的Mocap文件夹里,共有三个文件:HOVSkel.mel,dataloader.mel,nite_club_16.mov。第一个文件是创建人体全身骨架的脚本文件,第二个是导入动画数据文件nite_club_16.mov的脚本文件,第三个就是mov格式的动画文件。只要打开在Maya窗口右下角的Script Editor,然后在Script Editor的菜单项File—>source....,打开一个文件对话窗,找到HOVSkel.mel后按确定就行了,在Maya的主视窗中已自动创建了一副全身人体骨架,接着按理循章,Script Editor的菜单项File—>source....,继续源化(source...) dataloader.mel,这时会看到一个文件对话窗,要求确定动画文件的路径,找到nite_club_16.mov的存储路径,打开它后就完成第一个运动捕捉动画制作啦!祝贺你,嘻嘻,想不到吧,做个真人动画竟然这么简单和傻瓜化。且慢,在回放动画前,记住一定要把Maya里的动画播放速度改为real-time(24 fps)。现在你可以自豪地欣赏一个摩登女郎在夜总会里跳迪斯科的动画。忘了告诉你,这只是一副骨架在舞动,想要看sexy的胴体摇头扭臀的话,你还得自己建模女性身体,然后把模型绑定在骨架上,这一步骤是源化(source...) HOVSkel.mel之后,源化(source...) dataloader.mel之前。最后你可以渲染出让你同事啧啧称奇的动画片断。享受一下控制虚拟角色的快感吧!
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