电影动作捕捉原理

❶ 动作捕捉的动作捕捉技术对比

上世纪七、八十年代，动作捕捉开始是作为生物力学研究中的摄影图像分析工具，随着技术的日渐成熟，该技术开始拓展到教育、训练、运动、电脑动画、电视、电影、视频游戏等领域。使用者在各个关节处配备有标记点（Marker），通过标记点间位置和角度的变化来识别动作。
动作捕捉系统有机械链接、磁传感器、光传感器、声传感器和惯性传感器。每种技术各有优点，但不论何种技术，用户都会受到某些限制。
● 光学式使用光学感知来确定对象的实时位置和方向。光学式设备主要包括感光设备（接收器）、光源（发射器）以及用于信号处理的控制器。感光设备多种多样，例如普通摄像机、光敏二极管等。光源可以是环境光，也可以是结构光。为了防止可见光的干扰，通常采用红外线、激光等作为光源。由于光的传播速度很快，因此光学式设备最显著的优点是速度快、具有较高的更新率和较低的延迟，较适合实时性强的场合，在小范围内工作效果好。红外被动光学式动捕工作原理：多个相机组成的捕捉空间，相机上的近红外LED照射目标物上的反射标记点（上图中周围的一圈光源就是近红外光源），相机对标记点进行红外成像，提取标记点的二维信息，通过多个相机对同一标记点反馈的空间数据，计算出Marker点的三维位置信息，动捕系统将完成对表演者的动作连续拍摄、图像存储、分析、处理，完成对运动轨迹的实时记录。
● 惯性式通过盲推得出被跟踪物体的位置，也就是说完全通过运动系统内部的推算。优点是不存在发射源、不怕遮挡、没有外界干扰，有无限大的工作空间。缺点是快速积累误差。
● 机械式是比较古老的跟踪方式，使用连杆装置组成。是价格比较便宜、精确度较高和响应时间短的系统。它可以测量物体整个身体运动，没有延迟，而且不受声、光、电磁波等外界干扰。另外，它能够与力反馈装置组合在一起。缺点是比较笨重，不灵活，而且有惯性。由于机械连接的限制，其工作空间也受到一定的限制，而且工作空间中还有一块中心地带是不能进入的，俗称机械系统死角，使机械设备不能进入。
● 电磁式利用磁场的强度进行位置和方位跟踪。一般包括发射器、接收器、接口和计算机。优点是不存在遮挡问题，接收器与发射器之间允许有其他物体，也就允许用户走动。相对于其他运动捕捉设备，它的价格较低、精度适中、采样率高（可达120次/秒）、工作范围大（可达60m），允许多个磁跟踪器跟踪整个身体运动，并且增加了跟踪运动的范围。缺点是易受电子设备、铁磁场材料的干扰，可能导致磁场变形引起误差。测量距离加大时误差增加，时间延迟交大（33ms），有小的抖动。

❷ 动作捕捉仪的系统分析

截止到今天，常见的动作捕捉技术从原理上说可分为以下五种：光学式，惯性式，机械式，声学式，电磁式。

人体运动捕捉设备

1）光学式动作捕捉，顾名思义，是通过光学原理来完场物体的捕捉和定位的。是通过光学镜头捕捉固定在人体或是物体上面的marker的位置信息来完成动作姿态捕捉。光学式动作捕捉依靠一整套精密而复杂的光学摄像头来实现，它通过计算机视觉原理，由多个高速摄像机从不同角度对目标特征点进行跟踪来完成全身的动作的捕捉。光学动作捕捉可分为被动式和主动式两种。这个分类是从marker来区别的。主动式是指marker是主动发光甚至可以自带ID编码的，这样镜头在视野中可以通过marker自身发光来观测它，并记录捕捉到其的运动轨迹。而被动式光学动作捕捉是通过镜头本身自带的灯板发出特定波长的红外光，照射到marker上，marker是通过特殊反光处理，可以反射镜头灯板发出的红外光，这样镜头就能在视野里捕捉记录该marker的运动轨迹。

2）惯性动作捕捉则是采用惯性导航传感器AHRS(航姿参考系统)、IMU(惯性测量单元)测量被捕捉者或物体的运动加速度、方位、倾斜角等特性。惯性动作捕捉需要各类无线控件，电池组，传感器等一些配件。类似一个整装衣服穿在身上，通过各个部位的传感器来捕捉人体或物体的数据。

3）机械式动作捕捉系统依靠机械装置来跟踪和测量运动轨迹。典型的系统由多个关节和刚性连杆组成，在可转动的关节中装有角度传感器，可以测得关节转动角度的变化情况。装置运动时，根据角度传感器所测得的角度变化和连杆的长度，可以得出杆件末端点在空间中的位置和运动轨迹。

4）声学式动作捕捉系统一般由发送装置、接收系统和处理系统组成。发送装置一般是指超声波发生器，接收系统一般由三个以上的超声探头组成。通过测量声波从一个发送装置到传感器的时间或者相位差，确定到接受传感器的距离，由三个呈三角排列的接收传感器得到的距离信息解算出超声发生器到接收器的位置和方向。

5）电磁式动作捕捉系统一般由发射源、接收传感器和数据处理单元组成。发射源在空间产生按一定时空规律分布的电磁场；接收传感器安置在表演者身体的关键位置，随着表演者的动作在电磁场中运动,接收传感器将接收到的信号通过电缆或无线方式传送给处理单元，根据这些信号可以解算出每个传感器的空间位置和方向。

❸ 三维动作捕捉技术是指什么

字面意思可以直观地理解为通过各种技术手段记录被观察对象（人或物，或是动物）的动作，并做有效的处理。从专业角度来看，动作捕捉是一项能够实时地准确测量、记录运动物体在实际三维空间中的各类运动轨迹和姿态，并在虚拟三维空间中重构这个物体每个时刻运动状态的高新技术。

❹ 国外动作捕捉做的比较好的大片是怎么实现的比如阿凡达和哥斯拉大战金刚

《哥斯拉大战金刚》在特效制作方面很是抢眼，是一部必须到影院观看才过瘾的特效制作大片。这些特效的制作很大程度归功于三维光学动作捕捉器的大量使用。我公司在这方面有很深的研究。在三维光学动捕设备中国产的NOKOV度量可是首屈一指的，这款系统无论室内室外都可以转换使用。顶级的镜头已完全取代美国大牌品牌产品，是目前国内很多影视公司采用的动作捕捉产品。随着国内三维光学动作捕捉技术的不断完善和成熟。相信会有越来越多像《刺杀小说家》这样的超级特效片出现，不会比国外差。

❺ 动作捕捉的介绍

动作捕捉字面意思可以直观地理解为通过各种技术手段记录被观察对象（人或物，或是动物）的动作，并做有效的处理。从专业角度来看，动作捕捉是一项能够实时地准确测量、记录运动物体在实际三维空间中的各类运动轨迹和姿态，并在虚拟三维空间中重构这个物体每个时刻运动状态的高新技术。

既然是一项技术，那么总是有各类不同方式实现这项技术的。动作捕捉技术现阶段可以分为以下几种：光学式，惯性式，机械式，声学式，电磁式。

光学式动作捕捉，顾名思义，是通过光学原理来完场物体的捕捉和定位的。是通过光学镜头捕捉固定在人体或是物体上面的marker的位置信息来完成动作姿态捕捉。光学式动作捕捉依靠一整套精密而复杂的光学摄像头来实现，它通过计算机视觉原理，由多个高速摄像机从不同角度对目标特征点进行跟踪来完成全身的动作的捕捉。光学动作捕捉可分为被动式和主动式两种。这个分类是从marker来区别的。主动式是指marker是主动发光甚至可以自带ID编码的，这样镜头在视野中可以通过marker自身发光来观测它，并记录捕捉到其的运动轨迹。而被动式光学动作捕捉是通过镜头本身自带的灯板发出特定波长的红外光，照射到marker上，marker是通过特殊反光处理，可以反射镜头灯板发出的红外光，这样镜头就能在视野里捕捉记录该marker的运动轨迹。

惯性动作捕捉则是采用惯性导航传感器AHRS(航姿参考系统)、IMU(惯性测量单元)测量被捕捉者或物体的运动加速度、方位、倾斜角等特性。惯性动作捕捉需要各类无线控件，电池组，传感器等一些配件。类似一个整装衣服穿在身上，通过各个部位的传感器来捕捉人体或物体的数据。

目前主流的动作捕捉技术是惯性动作捕捉与光学动作捕捉。光学动作捕捉中，由于主动式marker需要供电，在固定marker时需要的配件和线路会影响使用，所以现在主流使用的光学动作捕捉几乎为被动式光学动捕。与被动式光学动作捕捉亚毫米级的精度相比，惯性动作捕捉的误差随着时间而累积，精度上不如被动式光学动作捕捉；在使用环境上，由于惯性动作捕捉的传感器长时间暴露在磁场中可能会造成传感器磁化，所以在使用时要远离磁场（包括但不限于电脑、键盘、电视等）。在自动化控制、运动分析、步态分析、虚拟现实、人机工效、影视动画等领域，被动式光学动作捕捉往往更具优势。考虑到惯性动作捕捉相对被动式光学动作捕捉具有的价格优势，在一些对精度要求不那么高的领域（如部分电影电视中的人群的动作捕捉），往往会选用惯性动作捕捉。

❻ 电影特效采用了超多动作捕捉设备来协助拍摄，是怎样实现的

太空科幻大片《星际迷航：暗黑无界》难得一见的用IMAX摄影机拍摄了其中三十多分钟的场景，堪称科幻题材片中IMAX3D版先河之作，同时也受到超过90%的科幻迷热烈期待。

电影特技作为电影艺术中一个重要的组成部分，为其提供了强大的技术支持，旨在为观众营造出一个独一无二的视觉盛宴，给观众们真切地感受到"身临其境"的观影感受。

好莱坞大片大量运用了电影后期制作技术，尤其是数字特效，在创造影视艺术中的现实世界时，又在创造异乎寻常的"梦幻世界"及"超人"故事

一些高难度、大投入的科幻片、灾难片、动作片广泛地使用了数字特效，变幻出了"虚拟现实"和"未来世界"。

那么，这些电影特效到底是如何运用的呢？

人、妖怪、建筑物，以及交通工具的模型都被用来制作电影特效。

当模型必须被移动的时候，我们可以通过以下三种方式中的任意一种来移动它们：用手、机械，或者电来使它们移动。运用手工来移动它们需要很长时间，因为模型在银幕上一秒种内的活动，至少需要有24个动作。

人、妖怪、建筑物，以及交通工具的模型都被用来制作电影特效。

当模型必须被移动的时候，我们可以通过以下三种方式中的任意一种来移动它们：用手、机械，或者电来使它们移动。运用手工来移动它们需要很长时间，因为模型在银幕上一秒种内的活动，至少需要有24个动作。电影摄制者利用它们来避免让演员处于危险的境地、减少电影的制作成本，或者理由更简单，只是利用它们来让电影更扣人心弦。在影视拍摄中，经常用微型模型，例如：人、妖怪、建筑物等各种，来实现电影中特效的需要。

伴随着计算机图形计算技术的发展，使电影特效的制作速度和质量有了巨大的进步，制作者可以在电脑在完成更细腻、真实、震撼的画面效果。

比如可以使用Maya软件来制作风雨雷电、山崩地裂、幽灵出没、异形、房屋倒塌、火山爆发、海啸等用实际拍摄或道具无法完成的效果，也可以使用Maya软件制作仿真的角色，例如：精灵鼠小弟中的老鼠，冰河世纪中的松鼠、星球大战中的Yoda大师等等。

在影视电影中，人们通过计算机技术制造出来的假象和幻觉，被称为影视特效。

特效可以分成两大部分，一是三维特效，二是后期特效。两者在特效领域都非常重要，缺一不可，相铺相成。

三维特效很容易理解，即通过三维软件技术，制作三维相关的内容。

后期特效指通后实拍内容、照片素材和三维软件渲染的素材进行合成，得到最终的效果。

这两部分相辅相成，熟知后期特效，可以帮忙制作人员在三维制作过程中提供更多的想法思路和解决方案。有些效果可以在三维中完成，也可以后期下完成，而有些效果只能在后期下完成。如果制作人员熟练掌握后期特效和三维特效的应用，可以选择一条最好的制作方案，在高效率情况下追求最好的品质。

抠像，属于后期特效部分，抠像就是抠素材，去除实拍素材中的多余部分。比如我们在看电影时经常看到很壮观的场景，有一个人站在山上，在远处火山爆发，火光冲天，实际上拍的时候一般找不到这种景观，这就需要做后期处理。

我们经常在电影花絮中看到，演员站在以蓝色或绿色布为背景的前面进行拍摄，这样使前景角色和背景之前产生颜色差异，由制作人员将蓝色或绿色拍摄区域抠掉，然后再通过电脑图形技术将特效场景与拍摄人物合成在一起，得到真实的震撼效果。

❼ 动作捕捉是什么

字面意思可以直观地理解为通过各种技术手段记录被观察对象（人或物，或是动物）的动作，并做有效的处理。从专业角度来看，动作捕捉是一项能够实时地准确测量、记录运动物体在实际三维空间中的各类运动轨迹和姿态，并在虚拟三维空间中重构这个物体每个时刻运动状态的高新技术。

光学动作捕捉运用于虚拟现实VR

❽ 《毒液》这款电影的影视特效团队在拍摄现场是怎么处理动作捕捉特效制作的

《毒液》这部电影中特效镜头巨多，很多观众观看后大呼过瘾。这些特效很多都是在拍摄现场运用了三维光学动作捕捉设备来制作的。而在这一技术层面，我国的产品发展速度迅猛，在高博会上我见到了国内顶尖的三维光学捕捉技术产品NOKOV度量，这款动作捕捉系统应用下的实现了实时跟踪、采集目标人体运动信息，重建肢体关节点的空间位置与姿态参数，精度高，将虚拟角色与人物或动物绑定后，可实现角色与被捕捉物的同步运动，实时观看捕捉效果，提高影片或动画的制作效率和质量。这款产品主体全部实现了自主技术产权，性价比高。有了这么高精尖的技术保