【正文】 錄物體移動的過程并將其模擬到數(shù)字模型中。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代后，隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展和人們對動畫制作要求的提高，運動捕捉已經(jīng)進(jìn)入了實用階段，有多家廠商相繼推出了多種商品化的運動捕捉設(shè)備，如MotionAnalysis、Sega Interactive、Polhemus 、FilmBox、MAC等，其應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了演示領(lǐng)域，并成功地用于考古、醫(yī)學(xué)研究、虛擬現(xiàn)實、人體工程學(xué)研究、模擬訓(xùn)練、游戲等許多方面[2] 李明宇，趙亮，姜軍. 動作捕捉技術(shù)應(yīng)用研究調(diào)查報告[Z]. 科技信息。在動作捕捉技術(shù)運用最普及的電影動畫領(lǐng)域，其技術(shù)使用過程如下：首先它實時地檢測、記錄表演者的肢體在三維空間的運動軌跡, 捕獲表演者的動作(包括方向信息), 然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的“抽象運動”, 以便動畫軟件將它“賦予”模型, 使模型做出和表演者一樣的動作, 并生成最終的動畫序列. 實際上, 運動捕捉的對象不僅僅是表演者的動作, 還可以包括物體的運動, 表演者的表情,以及相機、燈光的運動等[5] 馮遠(yuǎn)淑，陳福民. 基于動作捕捉的計算機動畫探討與實現(xiàn)[J]. 同濟大學(xué)學(xué)報，2004，32(7)：956960.. 此外, 運動捕捉技術(shù)在虛擬現(xiàn)實、三維游戲、人體生物工程學(xué)等許多方面都有重要的應(yīng)用.. 基本組成動作捕捉技術(shù)主要是通過對物體在三維空間中的運動進(jìn)行記錄，通過其速度、位置等參數(shù)獲取相關(guān)的物理信息，進(jìn)而進(jìn)行運動軌跡的模擬。[6] 李明宇，趙亮，姜軍. 動作捕捉技術(shù)應(yīng)用研究調(diào)查報告[Z]. 科技信息常見動作捕捉系統(tǒng)主要設(shè)備組成如圖1所示：圖1 動作捕捉系統(tǒng)基本組成. 人體關(guān)節(jié)樹在人體模型樹的基礎(chǔ)上捕獲到的運動數(shù)據(jù)是人體模型中各個關(guān)節(jié)點的三維坐標(biāo)的集合. 采用三維坐標(biāo)來描述運動是一種非層次化方法,運動描述中各個關(guān)節(jié)點的位置參數(shù)相互獨立,其中任意一點的位置變化不會引起其他點的位置變化,這樣就很容易違背人體模型中的骨架長度不變的約束,導(dǎo)致在運動編輯時必須求解復(fù)雜的長度約束方程. 在運動編輯和運動重定向中,希望保留原運動的某些運動屬性(如運動姿勢). 但由于人體角色與動畫角色的骨架長度不同,采用非層次化運動表示很難滿足這種要求. 為建立人體的運動模型,必須對人體模型中相連各肢體和這些肢體之間的運動連帶關(guān)系進(jìn)行描述. 現(xiàn)提出一種層次化的運動描述方法,把人體關(guān)節(jié)看成是一棵樹. 將關(guān)節(jié)看成點,將關(guān)節(jié)之間的骨骼看成是鏈,就可以按照運動關(guān)系將各肢體鏈接起來. 以腰關(guān)節(jié)為根結(jié)點,對于相鄰的兩個關(guān)節(jié),設(shè)定靠近腰關(guān)節(jié)為父結(jié)點,子結(jié)點必須跟著運動. 但是子結(jié)點運動時,可選用樹結(jié)構(gòu)來進(jìn)行描述（圖2）。不僅在電影制作領(lǐng)域，動作捕捉技術(shù)已經(jīng)見見走進(jìn)人們的日常生活。但由于動作捕捉技術(shù)越來越重要的地位，目前國內(nèi)不少高校實驗室開始了此方面的研究。光學(xué)式動作捕捉的優(yōu)點：(1) 表演者活動范圍大，無電纜、機械裝置的限制； (2) 表演者可以自由地表演，使用很方便；(3) 采樣速率較高，一般可達(dá)每秒60幀的速率，可滿足大多數(shù)動作捕捉的需求；(4) Marker的價格便宜，便于擴充。XIst的FullBodyTracker是一種頗具代表性的機械式運動捕捉產(chǎn)品。. 聲學(xué)式動作捕捉1． 傳統(tǒng)聲學(xué)式主要由超聲波產(chǎn)生器，接收器和處理單元組成。. 視頻式動作捕捉技術(shù)[13] 于明卓. 基于DV視頻的動作捕捉系統(tǒng)研究[D]. 沈陽.：沈陽工業(yè)大學(xué).，2007主要模仿人眼的原理，利用空間兩個攝像頭在某一時刻的所拍攝的兩幀影像之間的對比識別出捕捉對象和完成對捕捉對象的定位。視頻動作捕捉技術(shù)缺點：(1) 實現(xiàn)難度大，算法復(fù)雜，處理數(shù)據(jù)量較大；(2) 精度有待提高。（1） 人機交互[15] 董士海. 人機交互的進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2004，16（1）：111.表情和動作是人類情緒、愿望的重要表達(dá)形式，動作捕捉技術(shù)完成了將表情和動作數(shù)字化的工作，提供了新的人機交互手段，比傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標(biāo)更直接方便，不僅可以實現(xiàn)“三維鼠標(biāo)“和”手勢識別”，還使操作者能以自然的動作和表情直接控制計算機，并為最終實現(xiàn)可以理解人類表情、動作的計算機系統(tǒng)和機器人提供了技術(shù)基礎(chǔ)。還可以把成績差的運動員的動作捕捉下來，將其與優(yōu)秀運動員的動作進(jìn)行對比分析，從而幫助其訓(xùn)練。[22] 李豪杰，林守勛，[J]. ，18(17).2． 數(shù)據(jù)處理難題動作捕捉系統(tǒng)需要處理大量的數(shù)據(jù)。難以對復(fù)雜或微小的動作進(jìn)行精確捕捉。1) 電影、游戲產(chǎn)業(yè)將需要大規(guī)模的動作捕捉系統(tǒng)。5. 結(jié)論動作捕捉技術(shù)是目前研究較熱門的領(lǐng)域之一。參考文獻(xiàn)內(nèi)容總結(jié)
（1）人體姿態(tài)捕捉方法綜述
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（大連理工大學(xué) 軟件學(xué)院， 遼寧 大連 116600）
摘要：人體姿態(tài)捕捉技術(shù)在人機交互和虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域的重要性日益突出，為了滿足人們對于高精確度、高效率的動作捕捉技術(shù)的需求，科學(xué)家從各個方面進(jìn)行了創(chuàng)新性的嘗試
（2）常用的運動捕捉技術(shù)從原理上說可分為光學(xué)式、機械式、電磁式、聲學(xué)式、視頻式、慣性式等六種
（3）聲學(xué)式動作捕捉
傳統(tǒng)聲學(xué)式
主要由超聲波產(chǎn)生器，接收器和處理單元組成
15。隨著技術(shù)的進(jìn)步，基于動作捕捉技術(shù)的手勢識別，在未來的發(fā)展中必將為人機交互方式帶來革命性的改變。同時，依靠優(yōu)化的算法設(shè)計和智能的硬件設(shè)備，系統(tǒng)可以智能地處理大量數(shù)據(jù)，并減輕后期制作的工作量，變得更人性化[23] 吳少軍，胡燕紅