什麽是動作捕捉

什麽是動作捕捉？動作捕捉技術的歷史可以追溯到20世紀初，當時?些科學家和藝術家開始使?攝影機來 記錄?或動物的運動。例如，法國科學家?雷（?tienne-Jules Marey）和美國發明家邁 布?奇（Eadweard Muybridge）分別?攝影機拍攝了?類和?匹奔跑的連續畫?， 並將其轉化為運動圖像 。這些早期的實驗為後來的電影制作和計算機圖形學奠定了基 礎。 隨著計算機圖形學和傳感器技術的發展，動作捕捉技術逐漸成為電影、遊戲、虛擬現實等 領域中創造逼真和場景的重要?段。 動作捕捉技術最初主要?於軍事訓練和航空仿真等，後來逐漸被引?娛樂產業。 1985年?本公司納業NAMCO）開發了第?個商業化的光學動作捕 捉系統VICON ，它可以通過附在演員?上的反光標記來追蹤他們在三維空間中 的位置，並將其轉換為數字模型 。

動作捕捉生成虛擬人物

動作捕捉技術在電影領域中得到了?泛應?，尤其是在創造奇幻或科幻題材的時具有很?優勢.例如：?

1999年美國電影《?客帝國》（The Matrix）使?了?種稱為?彈時間（bullet time）的特效，它可以通過多臺攝像機同時拍攝同?個場景，然後在計算機中合成出?種仿佛時間停?或緩慢流動的效果。這種特效需要?到動作捕捉技術來記錄演員的 運動，並將其與CGI背景和物體相結合。?

2001年美國電影《魔戒》（The Lord of the Rings）系列中的咕嚕（Gollum）是 由英國演員安迪·瑟?斯（Andy Serkis）通過動作捕捉技術來表演的。他不僅負責了咕嚕的?體動作，還負責了他的?部表情和聲?。這是第?次將動作捕捉技術?於表演捕捉（performance capture），也是第?次將動作捕捉技術?於創造?個完全由 CGI?成的。?

2009年美國導演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）執導了?部名為《阿凡達》 （Avatar）的科幻電影，它是當時最昂貴和最賣座的電影之?。這部電影使?了先進 的光學動作捕捉系統，可以在任何光照條件下?作，並且可以實時顯?數字模型在虛擬環境中的運動。這部電影也使?了表演捕捉技術來創造出外星?納美族（Na'vi） 和其他?物。

動作捕捉技術的原理?

動作捕捉技術的原理主要是利?外部設備來對?體結構或其他物體 的位移進?數據記錄 和姿態還原，這些設備可以分為光學、慣性、機械等不同類型，它們各有優缺點和適?範 圍。?

光學動作捕捉設備

光學動作捕捉系統是最常?的?種動作捕捉設備，它主要由多臺攝像機和附在演 員?上的反光標記或發光?極管（LED）組成。攝像機可以從不同?度拍攝演員 的運動，並通過計算機軟件來識別和跟蹤標記在三維空間中的位置。這種系統可以提供?精度和?幀率的數據，但也有?些缺點，例如需要?量的攝像機 和標記，需要專業的?作?員和設備調整，以及容易受到環境光線和遮擋等因素 的影響。?

慣性動作捕捉系統是另?種常?的動作捕捉設備，它主要由附在演員?上的傳感 器組成。傳感器可以測量演員?體各部分的加速度、?速度和磁場等物理量，並通過?線信號發送給計算機軟件來計算出三維空間中的位置和姿態。這種系統可以在任何環境下?作，不受光線和遮擋等因素的影響，?且?較便攜和低成本。 但是，這種系統也有?些缺點，例如需要對傳感器進?校準和同步，以及容易受 到重?、溫度、磁場等因素的?擾。?

機械動作捕捉系統是?種較早出現的動作捕捉設備，它主要由連接在演員?上的 桿件、關節和電位器組成。電位器可以測量桿件和關節之間的相對?度，並通過 有線信號發送給計算機軟件來計算出三維空間中的位置和姿態。這種系統可以提 供穩定且不受?擾的數據，但也有?些缺點，例如需要穿戴笨重和復雜的設備， 限制了演員的?由度和舒適度，以及容易受到電纜和接觸點等因素的磨損。

動作捕捉技術的應常?泛，除了娛樂領域外，還可以?於醫療、教育、軍事、運 動等，例如分析?體姿勢、診斷疾病、模擬訓練、提?運動表現等。以下是?些 具體的例?：

在醫療領域，動作捕捉技術可以?於評估和治療各種神經肌?系統 的疾病或 障礙，例如帕?森?癥（Parkinson's disease）、中?（stroke）、腦性?痹 （cerebral palsy）等。通過對患者進?動作分析， 可以診斷出他們的運動功能?平，並制定合適 的康復計劃或?預措施。

在教育領域，動作捕捉技術可以?於增強學習者的參與度和興趣，例如通過虛擬現實（VR）或增強現實（AR）技術來創建沈浸式的學習環境，讓學習者可以互動地探索和體驗各種知識和場景。例如，學習者可以通過動作捕捉設備來模擬歷史?物或?化的?為和表情，或者通過動作捕捉設備來操作虛擬的科學儀器 或?程設備。

在軍事領域，動作捕捉技術可以?於模擬和訓練各種戰?或救援場景，例如通過 VR或AR技術來創建逼真的戰場環境，讓?兵可以在安全的條件下進?戰術演練或應急演習。例如，?兵可以通過動作捕捉設備來模擬使?各種武器或裝備，或者通過動作捕捉設備來與虛擬的敵?或友軍進?交流和協作。

在運動領域，動作捕捉技術可以?於分析和優化運動員的技術和表現，例如通過 對運動員進?動作測量和反饋，可以幫助他們改善姿勢、平衡、?量、速度等。例如，運動員可以通過動作捕捉設備來模擬各種運動場景或對?，或者通過動作捕捉設備來接收專業的指導和建議。

動作捕捉技術是?個不斷發展和創新的領域，隨著科學技術的進步和社會需求的變 化，它將會有更多的可能性和應?。以下是?些可能的未來趨勢：

動作捕捉技術將會更加普及和便利，例如通過使?智能?機或可穿戴設備等? 常?活中常?的設備來進?動作捕捉，?不需要專業的攝像機或傳感器。這樣可以讓更多的?可以隨時隨地地使?動作捕捉技術來進?娛樂、學習、健康等的活動。

動作捕捉技術將會更加精準和?然，例如通過使?深度攝像機或智能等先 進的技術來提?動作數據的質量和準確度，以及通過使?虛擬現實或增強現實 等沈浸式的技術來提?動作表現的真實度和流暢度。這樣可以讓動作捕捉技術 更好地反映?體結構和運動規律，以及更好地適應不同的環境和場景。

動作捕捉技術將會更加多元和創新，例如通過使?不同的傳感器或材料來進? 動作捕捉，例如使?聲?、溫度、壓?等?視覺的信號來測量動作，或者使? 柔性、可變形、可?物降解等新型的材料來制作動作捕捉設備。這樣可以讓動作捕捉技術更好地適應不同的?體特征和需求，以及更好地保護環境和資源。

動作捕捉技術將會更加互動和社交，例如通過使?雲計算、物聯?、區塊鏈等 ?絡技術來實現動作數據的***享和交換，或者通過使?社交媒體、遊戲平臺、在線教育等應?平臺來實現動作表現的展?和交流。這樣可以讓動作捕捉技術 更好地連接不同的?和組織，以及更好地促進知識和?化的傳播和發展。