动作捕捉系统
动作捕捉系统
动作捕捉是实时地准确测量、记录物体在真实三维空间中的运动轨迹或姿态，并在虚拟三维空间中重建运动物体每一时刻运动状态的高新技术。动作捕捉最典型的应用是对人物的动作捕捉，可以将人物肢体动作或面部表情动态进行三维数字化解算，得到三维动作数据，用来在CG制作等领域中逼真地模仿、重现真人的各种复杂动作和表情，从本质上提升CG动作效果；更重要的是让CG动作制作效率提高数百倍，大大节省了人力成本和制作周期，制作者可以将更多精力投入在CG创意和细节刻画等方面，大幅提升产品的整体制作水平。动作捕捉系统是指用来实现动作捕捉的专业技术设备。
系统组成
不同的动作捕捉系统依照的原理不同，系统组成也不尽相同。总体来讲，动作捕捉系统通常由硬件和软件两大部分构成。硬件一般包含信号发射与接收传感器、信号传输设备以及数据处理设备等；软件一般包含系统设置、空间定位定标、运动捕捉以及数据处理等功能模块。信号发射传感器通常位于运动物体的关键部位，例如人体的关节处，持续发出的信号由定位传感器接收后，通过传输设备进入数据处理工作站，在软件中进行运动解算得到连贯的三维运动数据，包括运动目标的三维空间坐标、人体关节的6自由度运动参数等，并生成三维骨骼动作数据，可用于驱动骨骼动画，这就是动作捕捉系统普遍的工作流程。
系统分类及简介
动作捕捉系统种类较多，一般地按照技术原理可分为：机械式、声学式、电磁式、惯性传感器式、光学式等五大类[1]，其中光学式根据目标特征类型不同又可分为标记点式光学和无标记点式光学两类。近期市场上出现所谓的热能式动作捕捉系统，本质上属于无标记点式光学动作捕捉范畴，只是光学成像传感器主要工作在近红外或红外波段。
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。X-1st是这类产品的代表，其优点是成本低，精度高，采样频率高，但最大的缺点是动作表演不方便，连杆式结构和传感器线缆对表演者动作约束和限制很大，特别是连贯的运动受到阻碍，难以实现真实的动态还原。 机械式系统
声学式系统 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阵列组成。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。这类产品的典型生产厂家有Logitech、SAC等，其最大优点是成本低，但缺点是精度较差，实时性不高，受噪声和多次反射等因素影响较大。
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。Polhemus和Ascension公司是这类产品生产商的代表，其最大特点是使用简单、鲁棒性和实时性好，缺点是对金属物体敏感，金属物引起的电磁场畸变对精度影响大，采样率较低，不利于快速动作的捕捉，线缆式的传感器连接同样对动作表演形成束缚和障碍，不利于复杂动作的表演。
惯性传感器式动作捕捉系统由姿态传感器、信号接收器和数据处理系统组成。姿态传感器固定于人体各主要肢体部位，通过蓝牙等无线传输方式将姿态信号传送至数据处理系统，进行运动解算。其中姿态传感器集成了惯性传感器、重力传感器、加速度计、磁感应计、微陀螺仪等元素，得到各部分肢体的姿态信息，再结合骨骼的长度信息和骨骼层级连接关系，计算出关节点的空间位置信息。代表性的产品有Xsens、3D Suit等，这类产品主要的优点是便携性强，操作简单，表演空间几乎不受限制，便于进行户外使用，但由于技术原理的局限，缺点也比较明显，一方面传感器本身不能进行空间绝对定位，通过各部分肢体姿态信息进行积分运算得到的空间位置信息造成不同程度的积分漂移，空间定位不准确；另一方面原理本身基于单脚支撑和地面约束假设，系统无法进行双脚离地的运动定位解算；此外，传感器的自身重量以及线缆连接也会对动作表演形成一定的约束，并且设备成本随捕捉对象数量的增加成倍增长，有些传感器还会受周围环境铁磁体影响精度。
光学式动作捕捉系统基于计算机视觉原理[2][3]，由多个高速相机从不同角度对目标特征点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。理论上对于空间中的任意一个点，只要它能同时为两部相机所见，就可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹。这类系统采集传感器通常都是光学相机，不同的是目标传感器类型不一，一种是在物体上不额外添加标记，基于二维图像特征或三维形状特征提取的关节信息作为探测目标，这类系统可统称为无标记点式光学动作捕捉系统，另电磁式系统
惯性式系统 一种是在物体上粘贴标记点作为目标传感器，这类系统称为标记点式光学动作捕捉。
无标记点式光学动作捕捉[4]原理大致有三种：第一种是基于普通视频图像的运动捕捉，通过二维图像人形检测提取关节点在二维图像中的坐标，再根据多相机视觉三维测量计算关节的三维空间坐标。由于普通图像信息冗杂，这种计算通常鲁棒性较差，速度很慢，实时性不好，且关节缺乏定量信息参照，计算误差较大，这类技术目前多处于实验室研究阶段；第二种是基于主动热源照射分离前后景信息的红外相机图像的运动捕捉，即所谓的热能式动作捕捉，原理与第一种类似，只是经过热光源照射后，图像前景和背景分离使得人形检测速度大幅提升，提升了三维重建的鲁棒性和计算速率，但热源从固定方向照射，导致动作捕捉时人体运动方向受限，难以进行360度全方位的动作捕捉，例如转身、俯仰等动作并不适用，且同样无法突破因缺乏明确的关节参照信息导致计算误差大的技术壁垒；第三种是三维深度信息的运动捕捉，系统基于结构光编码投射实时获取视场内物体的三维深度信息，根据三维形貌进行人形检测，提取关节运动轨迹，这类技术的代表产品是微软公司的kinect传感器[5]，其动作识别鲁棒性较好，采样速率高，价格非常低廉，有不少爱好者尝试使用kinect进行动作捕捉，效果并不尽如人意，这是因为kinect的应用定位是一款动作识别传感器，而不是精确捕捉，同样存在关节位置计算误差大，层级骨骼运动累积变形等问题。总体来讲，无标记点式动作捕捉普遍存在的问题是动作捕捉精度低，并且由于原理固有的局限导致运动自由度解算缺失（如骨骼的自旋信息等）造成动作变形等问题。
标记点式光学动作捕捉系统一般由光学标识点（Markers）、动作捕捉相机、信号传输设备以及数据处理工作站组成，人们常称的光学式动作捕捉系统通常是指这类标记点式动作捕捉系统。在运动物体关键部位（如人体的关节处等）粘贴Marker点，多个动作捕捉相机从不同角度实时探测Marker点，数据实时传输至数据处理工作站，根据三角测量原理精确计算Marker点的空间坐标，再从生物运动学原理出发解算出骨骼的6自由度运动。这里根据标记点发光技术不同还分为主动式和被动式光学动作捕捉系统：
主动式光学动作捕捉系统的Marker点由LED组成，LED粘贴于人体各个主要关节部位，LED之间通过线缆连接，由绑在人体表面的电源装置供电，市场上最具代表性的产品是美国的PhaseSpace，其主要优点是采用高亮LED作为光学标识，可在一定程度上进行室外动作捕捉，LED受脉冲信号控制明暗，以此对LED进行时域编码识别，识别鲁棒性好，有较高的跟踪准确率；缺点是：第一，时序编码的LED识别原理本质上是依靠相机在不同时刻对不同的Marker采集成像来进行ID标识,相当于在同一个动作帧中分别针对每个Marker进行逐次曝光，破坏了动作捕捉的Markers检测的同步性，无标记点式光学系统
主动式光学系统 导致运动变形，不利于快速动作的捕捉；第二，由于相机帧率很大部分用于单帧内对不同Marker点的识别，因此有效动作帧采样率较低，这点上也不利于快速运动的捕捉和数据分析；第三，LED Marker可视角度小(发射角120度左右)，一个捕捉镜头内部通常集成了两个相机近距离采集，这种窄基线结构导致视觉三维测量精度较低，并且在运动过程中由于动作遮挡等问题仍然不可避免地导致频繁的数据缺失，如果为尽量避免遮挡造成的数据缺失，需要成倍增加动作捕捉镜头的数量弥补遮挡盲区问题，设备成本也随之成倍增加；第四，由于时序编码的原理局限，系统可支持的Marker总数有严格限制，在保证足够的采样率前提下，同时采集人数一般不宜超过2人，且Marker点数量越多，单帧逐点曝光时间越长，运动变形越严重。
被动式光学动作捕捉系统，也称反射式光学动作捕捉系统，其Marker点通常是一种高亮回归式反光球，粘贴于人体各主要关节部位，由动作捕捉镜头上发出的LED照射光经反光球反射至动捕相机，进行Marker的检测和空间定位。这类产品市场上最典型的品牌是美国Motion Analysis、英国的Vicon以及中国的天远，其主要优点是技术成熟，精度高、采样率高、动作捕捉准确，表演和使用灵活快捷，Marker点可以很低成本地随意增加和布置，适用范围很广；主要缺点是：第一，对捕捉视场内的阳光敏感，阳光在地面形成的光斑可能被误识别为Marker点，造成目标干扰，因此系统一般需要在室内环境下正常工作；第二，Marker点识别容易出错，由于反光式Marker点没有唯一对应的ID信息，在运动过程中出现遮挡等问题容易造成目标跟踪出错，导致Marker点ID混淆，这种情况通常导致运动捕捉现场实时动画演示效果不好，动作容易错位，并且需要在后处理过程中通过人工干预进行数据修复，工作量大幅增加。不过新一代的Vicon[6]软件以及天远的3DMoCap[7]都植入了先进的智能捕捉技术，具有很强的Marker点自动识别和纠错能力，很大程度上满足了现场实时动画演示的需要，并且大大降低了人工干预的工作量，从本质上进一步提升了系统的实用性。
系统特点分析
不同原理的动作捕捉系统各有优缺点，一般可从以下几个方面进行性能评估：定位精度、采样频率、动作数据质量、快速捕捉能力、多目标捕捉能力、运动范围、环境约束、使用便捷性、适用性等，据此对当前市场上常见的几种动作捕捉系统进行对比如下：
性能指标 惯性式 无标记点式 主动式光学 被动式光学
定位精度 低 低 一般 高
采样频率 高 低 低 高
动作数据质量 一般 低 一般 高 被动式光学系统 快速捕捉能力 高 低 低 高
多目标捕捉能力 一般
（成本加倍） 低
（成本不变） 一般
（成本不变） 高
（成本不变）
运动范围 大 小 一般 一般
环境约束 铁磁体干扰 阳光、热源干扰 强光源干扰 阳光干扰
使用便捷性 低
（线缆、负重） 高 低
（线缆、电源） 一般
（反光标记点）
适用性 一般
（人体、刚体） 低
（仅人体） 一般
VICON动作捕捉教材分析说明
VICON动作捕捉系统培训教材 一. VICON动作捕捉系统基本原理及课程简介
运动捕捉系统是一种用于准确测量运动物体在三维空间运动状况的高技术设备。它基于计算机图形学原理,通过排布在空间中的数个视频捕捉设备将运
动物体(跟踪器)的运动状况以图象的形式记录下来,然后使用计算机对该图象数
据进行处理,得到不同时间计量单位上不同物体(跟踪器)的空间坐标(X,Y,Z)。该技术在众多的领域中都有十分广泛的应用。在体育训练中它可以帮助教练员从不
同的视角观察运动员的动作,并且将位置、速度、加速度等数据进行量化处理,使教练员能够有的放矢地纠正运动员的技术动作,从而大大提高系列效果;在动
画制作上,它可以轻而易举地制作出各种人物、动物的复杂动作,使动画制作流程
变得简捷高效;在医学的康复治疗领域,它可以准确测量并记录下需要肢体康复治疗的病人的各种运动数据,同时可以为医生观察、分析病人的运动提供诸多帮
助;另外该系统在步态分析、虚拟现实、运动分析、机器人控制等诸多领域都有着将巨大的应用前景。
二.设备软件配置
Vicon设备组件、Vicon IQ动作捕捉软件、MotionBuilder动画软件,工作站级电脑两台。
三. 培训大纲 培训计划时间为10天,以下是详细安排:
项目 细目 时间
交货,安装,调试 根据交货单清点货物 Vicon组件安装 1天
2天 Camera的安装调试
IQ,MotionBuilder软件安装 1天 培训 见后培训大纲 7天
验收 根据验收标准验收 1天
培训大纲 每天上课时间:上午9:30??11:30下午1:30??4:00
一、说明 1 本培训计划根据《动作捕捉技术标准》职业模块标准制定。
2 本培训计划是贯彻能力导向的主要体现,也是培训能容的设置原则。加强
技能培训,注重实际操作能力的培养。 二、对受训人员的资质要求
熟悉会用以下一种软件:Vicon IQ,Workstation ,MotionBuilder , Maya ,3ds
3D动作捕捉的工作原理是什么？
3D动作捕捉的工作原理是什么？
动作捕捉可以将演员的动作转换到数字角色上。使用追踪摄影机的捕捉系统（无论有无追踪标记）都可以被称为是“光学捕捉”，而测量惯性或者机械动作的系统就叫做“非光学”。后者的一个例子是SethRogan在《保罗》中扮演外星人时使用的XSensMVN惯性捕捉套装。最近也出现了一些其他的动作捕捉技术，例如LeapMotion的手指追踪深度摄影系统和MYO腕带，后者能够检测出手臂和手腕的肌肉活动。Google的ProjectTango主要用于测绘，但它也配有类似于Kinect的深度传感器，所以它也有进行动作捕捉的能力。
光学系统通过位置标记或者3D特征的追踪来工作，然后将收集到的数据组合成演员大概的动作。主动的系统会使用会发光或者闪烁的标记，而被动的系统会使用不会发光的物体，比如说白球或者绘制的点（后者通常用于脸部捕捉）。无标记的系统会使用动作匹配软件的算法来追踪独特的特征，例如演员的服装或者鼻子，无需追踪标记。动作在经过捕捉之后会使用AutodeskMotionBuilder这样的软件映射到一副虚拟的动画角色“骨骼”上面。这样做出来的动画角色就像是真实的演员一样。 在捕捉的过程中很难预计演员的动作转换到动画角色上的效果，所以经常会用到JamesCameron为《阿凡达》开发的“虚拟拍摄”（virtualcinematography）技术。简单来说这就是实时显示演员对应的数字角色（在虚拟场景），这样的话导演就可以看到动画角色的粗略“表演”。这种技术需要大量的计算，但是现在的计算机和显卡的计算速度足以胜任这项工作。
北京欧雷新宇动画是国内领先的VR虚拟现实、影视动漫制作整体解决方案供应商。致力于国内VR、影视、动漫、游戏等产业软硬件产品研发、生产、服务。以雄厚的技术实力为数字媒体艺术教育行业提供实训室设备、咨询、方案设计及实施服务。
动作捕捉设备概述
动作捕捉的应用状况及相关产品
动捕系统一般来说，应用都比较广泛呀，只是可能不同品牌，技术略有差别，相对来说国外品牌占的市场份额更大一些，作为一门新兴的动作捕捉技术，惯性动捕的出现，打破了光学动捕占据市场绝对主导的行业格局，被视为动作捕捉界的新生力量。基于惯性传感器系统的动作捕捉技术是一项融合了传感器技术、无线传输、人体动力学、计算机图形学等多种学科的综合性技术，技术门槛要求很高。虽然惯性动作捕捉技术出现的时间并不长，但随着它在各行业中的使用，其卓越的性能很快就显示出来了。惯性动作捕捉，是一种新型的人体动作捕捉技术，它用无线动作姿态传感器采集身体部位的姿态方位，利用人体运动学原理恢复人体运动模型，同时采用无线传输的方式将数据呈现在电脑软件里。
惯性动作捕捉系统出现之前，最常见的是光学动捕技术。它是通过在演员身上贴marker点，然后用高速摄像机来捕捉marker点的准确位移，再将捕捉数据传输到电脑设备上，由此完成动作捕捉的全过程。光学动捕的整套设备的成本极为昂贵，架设繁琐，易受遮挡或光干扰的影响，给后期处理工作带来很多麻烦。对于一些遮挡严重的动作来说，光学动捕无法准确实时还原例如下蹲、拥抱、扭打等动作。而基于惯性传感器系统的动作捕捉技术的出现，大大改善了这一现状。和光学动捕技术相比，惯性动作捕捉技术有着对捕捉环境的高适应性，它的技术优势、成本优势和使用便捷的优势，使得它在各行业有着优异的表现。在影视动画、体验式互动游戏、虚拟演播室、真人模拟演练、体育训练、医疗康复等领域，惯性动作捕捉系统都有着明显优于其他设备的特点。
惯性式动作捕捉系统原理
动作捕捉系统的一般性结构主要分为三个部分：数据采集设备、数据传输设备、数据处理单元，惯性式动作捕捉系统即是将惯性传感器应用到数据采集端，数据处理单元通过惯性导航原理对采集到的数据进行处理，从而完成运动目标的姿态角度测量。
在运动物体的重要节点佩戴集成加速度计，陀螺仪和磁力计等惯性传感器设备，传感器设备捕捉目标物体的运动数据，包括身体部位的姿态、方位等信息，再将这些数据通过数据传输设备传输到数据处理设备中，经过数据修正、处理后，最终建立起三维模型，并使得三维模型随着运动物体真正、自然地运动起来。
光学动作捕捉中的反光标识点(Marker点)
光学动作捕捉系统中的反光标识点（Marker点）
动作捕捉系统本质上是一种定位系统，通常需要在目标物布置定位设备进行追踪。以
红外光学为原理的动作捕捉系统，主要由由光学镜头、动作捕捉软件、反光标识点、POE
交换机、和若干配件组成，其中反光标识点（Marker点）即为布置在目标物上的一种特殊
球体。
红外光学原理的动作捕捉系统分为主动式和被动式，其区别之一就在于反光标识点。主
动式原理的反光标识点需连接电源主动发光，从而光学相机能够获取其空间位置。而被动式
光学原理中的反光标识小球，是一种表面涂有反光材料的小球，无连接线，不需要电源，内
部没有任何电子元件，它固定在被捕捉物表面反射镜头发出的红外光，进而被多个镜头上的
感应器矩阵接收，并获取其球心三维坐标。本文将进行被动式光学原理的动作捕捉系统中反
光标识点（Marker点）的相关介绍。
不同的应用场景下适配不同的反光标识点（Marker点）类型，例如当被捕捉物尺寸偏
小时，需要较小的Marker
与之适配，而当其表面非常光滑时，又需要带有双面粘性底座的反光标识点（Marker点）进行固定。 反光标识点（Marker点）尺寸与固定方式
尺寸
反光标识点的大小选择选择通常与被捕捉物类型与尺寸有关，当捕捉人体全身动作时，
常用直径12~15mm反光标识点（Marker点），而捕捉人体手部、足部、面部的精细动作时，
常使用直径小于8mm的小尺寸反光标识点（Marker点）。而在自动化方向常见的无人机、
机器人等多智能体室内定位与位姿捕捉，通常使用8~12mm反光标识点（Marker点），另
外，如果是使用场景空间与被捕捉物尺寸都比较大的情况，则使用直径大于15mm的Marker。
固定方式
为保证系统正常使用，需要反光标识点（Marker点）能够稳定地固定在被捕捉物表面，
反光标识点（Marker点）主要通过勾面底座、平面底座以及无底座三种方式进行固定。
勾面底座：即尼龙搭扣方式，通过勾面规定到被测物表面的贴有的背胶魔术贴。
体育动作捕捉系统考核试卷
体育动作捕捉系统考核试卷
考生姓名：________________ 答题日期：_______年__月__日 得分：_____________ 判卷人：________________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 体育动作捕捉系统主要应用于以下哪一项？（ ）
A. 影视动画制作
B. 机器人控制
C. 虚拟现实游戏
D. 所有以上选项
2. 以下哪种技术不属于动作捕捉技术？（ ）
A. 机械式捕捉
B. 光学式捕捉
C. 声学式捕捉
D. 磁学式捕捉
3. 在光学式动作捕捉系统中，起定位作用的是？（ ）
A. 反光标记点
B. 摄像头
C. 传感器
D. 计算机
4. 以下哪种设备不是动作捕捉系统中常用的设备？（ ）
A. 数据手套
B. 动作捕捉服
C. 3D扫描仪
D. 跟踪摄像头
5. 在动作捕捉过程中，哪个环节负责将捕捉到的数据转化为可用的信息？（ ）
A. 数据采集
B. 数据处理
C. 数据存储
D. 数据传输
6. 以下哪个软件不是动作捕捉系统中常用的软件？（ ）
A. MotionBuilder
B. Maya
C. 3ds Max
D. Adobe Photoshop
7. 在动作捕捉系统中，哪个环节可以减少动作捕捉数据的误差？（ ）
A. 提高摄像头分辨率
B. 增加反光标记点数量
C. 提高数据处理速度
D. 增加动作捕捉范围
8. 以下哪个因素不会影响动作捕捉数据的准确性？（ ）
A. 摄像头的视角
B. 反光标记点的质量 C. 环境光照
D. 考生的穿着
9. 在动作捕捉系统中，以下哪个环节可以提高动作捕捉的实时性？（ ）
A. 提高数据传输速度
B. 减少反光标记点数量
C. 增加摄像头数量
D. 降低数据处理性能
10. 以下哪种技术在体育动作捕捉系统中应用较少？（ ）
A. 虚拟现实
动作捕捉浅析(一)——惯性动作捕捉
北京搜维尔国际贸易有限公司
地址：北京市海淀区上地七街1号汇众科技大厦819、821室（100085） E-mail：**************电话：0086-10-82772136 62986566 网址： 动作捕捉浅析（一）——惯性动作捕捉
一、理论概述：
动作捕捉英文Motion capture,简称Mocap。技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据。在运动物体的关键部位设置跟踪器，由Motion
capture系统捕捉跟踪器位置，再经过计算机处理后向得到三维空间爱你坐标的数据。当数据被计算机识别后，可以应用在动画制作，步态分析，生物力学，人机工程等领域。
常用的运动捕捉技术从原理上说可分为惯性、光学式、声学式、电磁式。不同原理的设备各有其优缺点，一般可从以下几个方面进行评价：定位精度；实时性；使用方便程度；可捕捉运动范围大小；抗干扰性；多目标捕捉能力；以及与相应领域专业分析软件连接程度。
惯性式：主要工作原理是跟在人的身上主要的关键点绑定惯性陀螺仪，分析陀螺仪的位移变差来判定人的动作幅度和距离；
光学式： 光学式运动捕捉通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动捕捉的任务。目前常见的光学式运动捕捉大多基于计算机视觉原理。从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部相机所见，则根据同一时刻两部相机所拍摄的图像和相机参数，可以确定这一时刻该点在空间中的位置。当相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹；
声学式：常用的声学式运动捕捉装置由发送器、接收器和处理单元组成。发送器是一个固定的超声波发生器，接收器一般由呈三角形排列的三个超声探头组成。通过测量声波从发送器到接收器的时间或者相位差，系统可以计算并确定接收器的位置和方向。Logitech、SAC等公司都生产超声波运动捕捉设备；
电磁式：电磁式运动捕捉系统是目前比较常用的运动捕捉设备。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（通常有10～20个）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,通过电缆或无线方式与数据处理单元相连。
光学动作捕捉系统
动（漫）画专业实训室
建设方案
方案
1 专业实训室建设方案
一、建设意义
目前在国家各项政策的大力扶持下，中国动画产业发展迅速。国产动画片数量大幅增加。2006年国产电视动画片产量已经超过8万分钟。动画质量日益提高，《三毛流浪记》、《蓝猫系列》、《Q版三国》、《勇闯天下》等一大批优秀国产动画片相继问世。与之相适应的国产动画播映体系逐步完善，动画黄金时段播出国产动画片的政策取得了积极效果。国产动画片开始走出国门，动画企业的市场意识不断强化，运营能力不断提高，已开始取得良好的市场回报，国产动画产业链正在形成，国产动画产业已经迎来了新的繁荣时期。
尽管如此，目前国内动漫游戏产业无论在人才还是技术基础上仍然薄弱， 据不完全统计，目前全国动漫游戏从业者不到1万人，只及韩国的1／3。而事实上，全国影视动漫游戏产业人才总需求约在20万人左右，游戏动漫人才总需求量也在15万人左右，每年的动漫游戏类专业毕业生仅有几千人，人才严重缺乏，象北京、上海、杭州、广州、宁波这样的国家重点动漫游戏产业基地，绝大多数动漫游戏生产企业仍停留在加工性质，真正原创的能力严重不足。甚至在广州、宁波很多企业通过吸收学员一边培训一边生产的模式发展自己的人才，这显然影响企业生产专业化的发展，企业事专业的生产单位，学校才是专业的培训场所，在这种大的环境下，近年来众多高校也纷纷设立动漫游戏相关专业，尽管如此，由于缺乏经验及师资，多数学校也是停留在理论和经典教材学习，对学生的实际能力的培训极为缺乏。特别是在当今动漫游戏生产技术已经进入无纸数码化、去鼠标化变革的时代，很多学校连一个动漫游戏无纸化创作实训室都没有， 方案
2 学校只是学习一个概念和软件技术，毕业出来后到生产企业仍旧要一段长时间的培训。
在这种情况下，建立动漫专业实训室具有及其重要的意义。
我们的目标是在实用性的基础上建设一个教学为主、生产为辅的教学生产相结合的实训教学实验室。功能涵盖从传统手工动画到无纸动画整个工艺，逐步建设并达到国内先进性的标准。
动作跟踪系统介绍
动作跟踪系统
技术概述
动作跟踪顾名思义动作捕捉，动作捕捉（Motion capture），简称动捕（Mocap），是指记录并处理人或其他物体动作的技术。它广泛应用于军事，娱乐，体育，医疗应用，计算机视觉以及机器人技术等诸多领域。在电影制作和电子游戏开发领域，它通常是记录人类演员的动作，并将其转换为数字模型的动作，并生成二维或三维的计算机动画。捕捉面部或手指的细微动作通常被称为表演捕捉（performance capture）。在许多领域，动作捕捉有时也被称为运动跟踪（motion tracking），但在电影制作和游戏开发领域，运动跟踪通常是指运动匹配（match moving）。
《魔戒》里的咕噜姆、《泰迪熊》里的毛绒熊、《阿凡达》里的部落公主„„电影里那些经典虚拟形象生动的表演总能深深打动观众，而它们被赋予生命的背后都源于一项重要的科技技术——动作捕捉。
多个摄影机捕捉真实演员的动作后，将这些动作还原并渲染至相应的虚拟形象身上。这个过程的技术运用即动作捕捉，英文表述为Motion Capture。这项上世纪70年代就被利用于电影动画特效制作的技术，如今正在被广泛应用在电影制作和游戏开发等领域。
以《指环王》中的虚拟数字角色咕噜为例：
第一步、捕捉真实演员的肢体和面部运动数据
第二步、将真实演员的动作赋予数字角色
图三、最终合成的效果
对于动画企业而言，在前期脚本、原画完成后，动画制作的主要工作集中在角色动画的调关键帧上，如果面对一个40集的生活动画片，那么其中角色动画部分就有最少320分钟的角色部分，需要6个高级调帧工程师调整几个月才能实现，而且后期的修改还需要很多时间。如果是动作要求更多的动画片，比如说武打题材的动画片，则需要更多的人，更长的周期。运用运动捕捉就可以完全越过这些枯燥的技术操作，将动画师的精力都放在片子的创意上，动画制作只需要找到合适的演员捕捉就可以了，运动捕捉平台可以将捕捉对象的动作实时生成动画，人物的动作、动物的动作、甚至多人的动作都能够迅速生成。可以让动画企业大大提高效率。
Vicon动作捕捉系统操作手册
Vicon动作捕捉系统
操作手册
Vicon动作捕捉系统 操作手册
2目录
目录..........................................2
1.1 仪器简介...................................................................................................................3 1.2 仪器主要部件............................................................................................................4 1.2.1 硬件设施.................................................................................................................4 1.2.2硬件的连接..............................................................................................................6 2.1摄像机设置和采集区域选择.....................................................................................9 2.2标定...........................................................................................................................17 2.2.1定位MX cameras ，使用“Aim MX cameras”选项..........................................17 2.2.2 标定MX cameras ，使用“Calibrate MX cameras”选项.................................19 2.2.3 设定拍摄区域的原点...........................................................................................23 2.3 数据采集..................................................................................................................25 2.3.1 粘贴标志点及形态学测量...................................................................................25 2.3.1.1 两套方案优缺点比较......................................................................................26 2.3.1.2 注意事项............................................................................................................26 2.3.1.3 操作步骤............................................................................................................26 2.3.2 动作采集.........................................................................................................31 2.3.2.1 建立新的database............................................................................................31 2.3.2.2 建立静态模型....................................................................................................34 2.3.2.3 采集实验动作....................................................................................................41 3.1 数据的处理.............................................................................................................43 3.2 数据的输出.............................................................................................................50 3.2.1 查看处理后的数据.............................................................................................50 3.2.2 输出处理后的数据.............................................................................................51 Vicon动作捕捉系统 操作手册
Qualisys光学动作捕捉系统--说明书(中文版)
北京搜维尔国际贸易有限公司
地址：北京市海淀区上地七街1号汇众科技大厦819、821室（100085） E-mail：0086-10-82772136 62986566 Qualisys光学动作捕捉系统
Qualisys光学动作捕捉系统在全球拥有众多用户群体，1989年至今，在全球35个国家安装使用已超过700多套。Qualisys动作捕捉系统是世界上唯一同时支持主动式和被动式动作捕捉的光学式动作捕捉系统,还支持水下捕捉的动作捕捉系统。
Qualisys光学动作捕捉系统使用高速摄像机来精确捕捉带有主动或被动标记点的可测量物体的运动。 该技术可以准确、可靠、实时地将高质量的数据传送给使用人员。 强大的软件分析工具使对基本动作的计算（如速度、加速度、旋转、角度）变得简单，目前光学动作捕捉已经被广泛接受并应用在全球各个领域。它让使用其他方式难以测量的动作捕捉变得简单。
Oqus 500高速视频动作捕捉摄像机为Qualisys动作捕捉系统提供了一个新的平台，除了精密度和实时标记以外，该像机还能录制高速度、高分辨率的视频。此双重功能性为全新的应用领域开启了一扇大门。Qualisys第三代高质量像机，装置了独特的实时计时器。
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Oqus 500高速视频动作捕捉摄像机主要特色:
●高速运动捕捉
●高速视频
●传感器分辨率：0.3，1.3，像素4M
●与网络实时
●适合于较低滞后时间的体系机构
●无拍摄限制
●无标记限制
●防水机架
●无风扇，无噪音
●便携式或固
QTM是Qualisys 动作捕捉系统特有的跟踪管理软件，用于和任何型号的Qualisys像机进行无缝的结合，确保快速和准确的数据。用户可以使用该系统实时的进行2D, 3D和 6DOF运动的捕捉，将延迟降到最低。QTM可以满足具有丰富经验使用者的所有先进性应用要求，包括从医药学方面到生物工程学。它不仅能够和强电金属和 EMG设备的无缝结合并同步，还能够将数据及时的导入到第三方软件中，从而促使QTM成为最流行的艺术软件。