什么是動作捕捉
? 動作捕捉？什么是動作捕捉？字面意思可以直觀地理解為通過各種技術(shù)手段記錄被觀察對象（人或物，或是動物）的動作，并做有效的處理。從專業(yè)角度來看，動作捕捉是一項(xiàng)能夠?qū)崟r地準(zhǔn)確測量、記錄運(yùn)動物體在實(shí)際三維空間中的各類運(yùn)動軌跡和姿態(tài)，并在虛擬三維空間中重構(gòu)這個物體每個時刻運(yùn)動狀態(tài)的高新技術(shù)。
不同原理的動作捕捉設(shè)備
? 既然是一項(xiàng)技術(shù)，那么總是有各類不同方式實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的。動作捕捉技術(shù)現(xiàn)階段可以分為以下幾種：光學(xué)式，慣性式，機(jī)械式，聲學(xué)式，電磁式。
? 光學(xué)式動作捕捉，顧名思義，是通過光學(xué)原理來完場物體的捕捉和定位的。是通過光學(xué)鏡頭捕捉固定在人體或是物體上面的marker的位置信息來完成動作姿態(tài)捕捉。光學(xué)式動作捕捉依靠一整套精密而復(fù)雜的光學(xué)攝像頭來實(shí)現(xiàn)，它通過計(jì)算機(jī)視覺原理，由多個高速攝像機(jī)從不同角度對目標(biāo)特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤來完成全身的動作的捕捉。光學(xué)動作捕捉可分為被動式和主動式兩種。這個分類是從marker來區(qū)別的。主動式是指marker是主動發(fā)光甚至可以自帶ID編碼的，這樣鏡頭在視野中可以通過marker自身發(fā)光來觀測它，并記錄捕捉到其的運(yùn)動軌跡。而被動式光學(xué)動作捕捉是通過鏡頭本身自帶的燈板發(fā)出特定波長的紅外光，照射到marker上，marker是通過特殊反光處理，可以反射鏡頭燈板發(fā)出的紅外光，這樣鏡頭就能在視野里捕捉記錄該marker的運(yùn)動軌跡。
? 慣性動作捕捉則是采用慣性導(dǎo)航傳感器AHRS(航姿參考系統(tǒng))、IMU(慣性測量單元)測量被捕捉者或物體的運(yùn)動加速度、方位、傾斜角等特性。慣性動作捕捉需要各類無線控件，電池組，傳感器等一些配件。類似一個整裝衣服穿在身上，通過各個部位的傳感器來捕捉人體或物體的數(shù)據(jù)。
? 機(jī)械式動作捕捉系統(tǒng)依靠機(jī)械裝置來跟蹤和測量運(yùn)動軌跡。典型的系統(tǒng)由多個關(guān)節(jié)和剛性連桿組成，在可轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)中裝有角度傳感器，可以測得關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度的變化情況。裝置運(yùn)動時，根據(jù)角度傳感器所測得的角度變化和連桿的長度，可以得出桿件末端點(diǎn)在空間中的位置和運(yùn)動軌跡。
? 聲學(xué)式動作捕捉系統(tǒng)一般由發(fā)送裝置、接收系統(tǒng)和處理系統(tǒng)組成。發(fā)送裝置一般是指超聲波發(fā)生器，接收系統(tǒng)一般由三個以上的超聲探頭組成。通過測量聲波從一個發(fā)送裝置到傳感器的時間或者相位差，確定到接受傳感器的距離，由三個呈三角排列的接收傳感器得到的距離信息解算出超聲發(fā)生器到接收器的位置和方向。
? 電磁式動作捕捉系統(tǒng)一般由發(fā)射源、接收傳感器和數(shù)據(jù)處理單元組成。發(fā)射源在空間產(chǎn)生按一定時空規(guī)律分布的電磁場；接收傳感器安置在表演者身體的關(guān)鍵位置，隨著表演者的動作在電磁場中運(yùn)動,接收傳感器將接收到的信號通過電纜或無線方式傳送給處理單元，根據(jù)這些信號可以解算出每個傳感器的空間位置和方向。
動作捕捉設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀
? 機(jī)械式動作捕捉雖然成本低，精度也較高，但是由于機(jī)械設(shè)備有尺寸及重量等問題，使用起來非常不方便。而聲學(xué)式動作捕捉的延遲很大，精度不高，大部分動作捕捉的應(yīng)用領(lǐng)域都無法使用。電磁式的動作捕捉設(shè)備對于環(huán)境的要求很嚴(yán)格，如果表演場地附近有金屬物品，就會造成電磁場畸變，影響精度。所以，機(jī)械式、聲學(xué)式與電磁式的動作捕捉系統(tǒng)在現(xiàn)代已較少應(yīng)用。
? 目前主流的動作捕捉技術(shù)是慣性動作捕捉與光學(xué)動作捕捉。光學(xué)動作捕捉中，由于主動式marker需要供電，在固定marker時需要的配件和線路會影響使用，所以現(xiàn)在主流使用的光學(xué)動作捕捉幾乎為被動式光學(xué)動捕。與被動式光學(xué)動作捕捉亞毫米級的精度相比，慣性動作捕捉的誤差隨著時間而累積，精度上不如被動式光學(xué)動作捕捉；在使用環(huán)境上，由于慣性動作捕捉的傳感器長時間暴露在磁場中可能會造成傳感器磁化，所以在使用時要遠(yuǎn)離磁場（包括但不限于電腦、鍵盤、電視等）。在自動化控制、運(yùn)動分析、步態(tài)分析、虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)工效、影視動畫等領(lǐng)域，被動式光學(xué)動作捕捉往往更具優(yōu)勢?？紤]到慣性動作捕捉相對被動式光學(xué)動作捕捉具有的價(jià)格優(yōu)勢，在一些對精度要求不那么高的領(lǐng)域（如部分電影電視中的人群的動作捕捉），往往會選用慣性動作捕捉。
