虛擬動(dòng)作捕捉是一個(gè)技術(shù)術(shù)語(yǔ)，用于描述將真實(shí)人類運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為虛擬環(huán)境中的數(shù)字角色動(dòng)畫(huà)的技術(shù)。

在某些情況下，虛擬動(dòng)作捕捉可以代表基于攝像頭的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)僅根據(jù)視頻來(lái)預(yù)估身體運(yùn)動(dòng)。在其他的一些專業(yè)制作環(huán)境中，它也可以指代動(dòng)作捕捉工作流程，其中表演者的動(dòng)作實(shí)時(shí)應(yīng)用于虛擬角色，數(shù)據(jù)可來(lái)自相機(jī)或可穿戴傳感器又或是兩者的組合。

這些方法的共同點(diǎn)是結(jié)果——捕捉真實(shí)的人體動(dòng)作并立即驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫(huà)軟件、游戲引擎或虛擬制作工具中的數(shù)字角色。不同之處在于運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取方式。

本文從實(shí)際應(yīng)用角度解釋了虛擬動(dòng)作捕捉的類型、適用的場(chǎng)景以及該技術(shù)的實(shí)際使用案例，闡明了當(dāng)今虛擬動(dòng)作捕捉使用的主要方法，并展示了每種方法分別適用于現(xiàn)代動(dòng)畫(huà)、游戲開(kāi)發(fā)和虛擬制作工作流程等情況的用例。

動(dòng)作捕捉：主要方法

動(dòng)作捕捉是記錄人類運(yùn)動(dòng)并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字動(dòng)畫(huà)的技術(shù)的總稱。隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)了不同的方法，每種方法都適合不同的工作流程和生產(chǎn)需求。了解這些類別有助于明確虛擬動(dòng)作捕捉的適用范圍。

當(dāng)今最常見(jiàn)的動(dòng)作捕捉類型有：

• 光學(xué)動(dòng)作捕捉，使用攝像頭和視覺(jué)跟蹤來(lái)記錄定義的捕捉空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)

• 慣性動(dòng)作捕捉，使用可穿戴傳感器直接測(cè)量表演者的動(dòng)作

• 基于視覺(jué)的動(dòng)作捕捉，依靠人工智能和計(jì)算機(jī)視覺(jué)來(lái)預(yù)估標(biāo)準(zhǔn)視頻中的動(dòng)作

所有這些方法都旨在解決同一問(wèn)題，捕捉可信的人體運(yùn)動(dòng)。區(qū)別在于如何捕獲數(shù)據(jù)以及如何在生產(chǎn)中使用這些數(shù)據(jù)。

Xsens 實(shí)時(shí)慣性運(yùn)動(dòng)捕捉。

虛擬動(dòng)作捕捉適合的地方

虛擬動(dòng)作捕捉不是一種單獨(dú)的捕捉技術(shù)。它描述了一種工作流程，其中捕獲的運(yùn)動(dòng)通常是實(shí)時(shí)直接應(yīng)用于虛擬環(huán)境中的數(shù)字角色身上。

這意味著虛擬動(dòng)作捕捉可以由不同的底層技術(shù)提供支持?；跀z像頭的系統(tǒng)、基于傳感器的系統(tǒng)或混合設(shè)置只要結(jié)果是現(xiàn)場(chǎng)或近現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字表演都可以使用。

這個(gè)區(qū)別很重要。虛擬指的是運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的使用方式和位置，而不一定是指運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的捕獲方式。

虛擬動(dòng)作捕捉的工作原理

虛擬動(dòng)作捕捉專注于捕捉真實(shí)的人體動(dòng)作并將其直接應(yīng)用于虛擬環(huán)境中的數(shù)字角色。這種運(yùn)動(dòng)的捕捉方式可能會(huì)有所不同，但在專業(yè)制作工作流程中，它通常由慣性運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)提供支持。

慣性動(dòng)作捕捉使用放置在身體關(guān)鍵點(diǎn)上的小型可穿戴傳感器。這些傳感器測(cè)量方向、加速度和角速度。之后，軟件使用生物力學(xué)模型和算法在數(shù)字骨架上重建全身運(yùn)動(dòng)。

使用慣性技術(shù)的典型虛擬動(dòng)作捕捉工作流程如下所示：

• 表演者穿著帶有嵌入式慣性傳感器的動(dòng)作捕捉服

• 傳感器無(wú)線傳輸運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以捕獲軟件

• 該軟件在數(shù)字骨架上重建表演者的動(dòng)作

• 可以在虛擬場(chǎng)景中實(shí)時(shí)預(yù)覽運(yùn)動(dòng)或錄制運(yùn)動(dòng)以供以后使用

• 動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù)被發(fā)送到游戲引擎或數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)建工具

由于慣性運(yùn)動(dòng)捕捉不依賴外部攝像頭，因此該方法支持靈活的捕捉環(huán)境。表演可以在小空間、大舞臺(tái)或現(xiàn)場(chǎng)錄制，同時(shí)仍可將數(shù)據(jù)直接輸入虛擬制作和動(dòng)畫(huà)工作流程。

視頻游戲中的虛擬動(dòng)作捕捉

在游戲開(kāi)發(fā)中，虛擬動(dòng)作捕捉允許團(tuán)隊(duì)快速制作游戲動(dòng)畫(huà)、戰(zhàn)斗動(dòng)作和角色交互。動(dòng)畫(huà)師可以直接在引擎中測(cè)試想法、優(yōu)化時(shí)間并預(yù)覽動(dòng)作。

這對(duì)于需要高質(zhì)量動(dòng)畫(huà)且無(wú)需完整光學(xué)工作室開(kāi)銷的獨(dú)立和中型工作室來(lái)說(shuō)尤其有價(jià)值。虛擬動(dòng)作捕捉可幫助團(tuán)隊(duì)更快地從概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭赏娼巧?/p>

KONAMI在《寂靜嶺 f》中使用Xsens 慣性動(dòng)作捕捉來(lái)捕捉游戲中角色的動(dòng)作。

用于電影和虛擬制作的虛擬動(dòng)作捕捉

對(duì)于電影、視覺(jué)特效和虛擬制作，虛擬動(dòng)作捕捉通常用于預(yù)覽、分塊和實(shí)時(shí)可視化。導(dǎo)演和表演者可以看到數(shù)字角色在虛擬場(chǎng)景中實(shí)時(shí)移動(dòng)，從而更快地做出創(chuàng)意決策。

由于虛擬動(dòng)作捕捉是便攜式的，因此可以部署在攝影棚、外景地或 LED 燈旁邊，而不會(huì)影響制作進(jìn)度。

《那不勒斯-紐約》中的Xsens 動(dòng)作捕捉VFX 。

實(shí)時(shí)虛擬動(dòng)作捕捉

虛擬動(dòng)作捕捉的主要優(yōu)勢(shì)之一是實(shí)時(shí)反饋。表演者和導(dǎo)演可以看到立即應(yīng)用于數(shù)字角色的動(dòng)作，從而提高表演質(zhì)量并減少返工。

實(shí)時(shí)虛擬動(dòng)作捕捉廣泛應(yīng)用于：

• 現(xiàn)場(chǎng)虛擬表演

• VTuber 流媒體

• 廣播圖形和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

• 互動(dòng)體驗(yàn)

數(shù)據(jù)質(zhì)量和清理

現(xiàn)代虛擬動(dòng)作捕捉系統(tǒng)非常注重?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量。先進(jìn)的生物力學(xué)模型和傳感器融合算法可生成需要最少清理的干凈運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

這使得動(dòng)畫(huà)師可以花更少的時(shí)間來(lái)修復(fù)動(dòng)作，花更多的時(shí)間來(lái)改進(jìn)表演。

虛擬動(dòng)作捕捉適合您的項(xiàng)目嗎？

虛擬動(dòng)作捕捉非常適合重視速度、靈活性和實(shí)時(shí)工作流程的團(tuán)隊(duì)。它可以從小型獨(dú)立團(tuán)隊(duì)擴(kuò)展到大型工作室流程，并與現(xiàn)有動(dòng)畫(huà)和引擎工具集成。

如果您的項(xiàng)目需要快速迭代、便攜式捕捉和高質(zhì)量結(jié)果，那么虛擬動(dòng)作捕捉將非常適合您的工作流程。

使用 Xsens 進(jìn)行虛擬動(dòng)作捕捉

幾十年來(lái)， Xsens一直是慣性動(dòng)作捕捉領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，深受游戲、電影和現(xiàn)場(chǎng)制作領(lǐng)域?qū)I(yè)人士的信賴。 Xsens虛擬動(dòng)作捕捉解決方案旨在通過(guò)輕松的工作流程提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

借助 Xsens，專業(yè)人士可以隨時(shí)隨地捕捉運(yùn)動(dòng)、實(shí)時(shí)預(yù)覽結(jié)果，并無(wú)縫集成到現(xiàn)代動(dòng)畫(huà)流程中。