【正文】 錄物體移動(dòng)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(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)動(dòng)畫制作要求的提高，運(yùn)動(dòng)捕捉已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段，有多家廠商相繼推出了多種商品化的運(yùn)動(dòng)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(shí)、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(dòng)作捕捉技術(shù)應(yīng)用研究調(diào)查報(bào)告[Z]. 科技信息。在動(dòng)作捕捉技術(shù)運(yùn)用最普及的電影動(dòng)畫領(lǐng)域，其技術(shù)使用過程如下：首先它實(shí)時(shí)地檢測(cè)、記錄表演者的肢體在三維空間的運(yùn)動(dòng)軌跡, 捕獲表演者的動(dòng)作(包括方向信息), 然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的“抽象運(yùn)動(dòng)”, 以便動(dòng)畫軟件將它“賦予”模型, 使模型做出和表演者一樣的動(dòng)作, 并生成最終的動(dòng)畫序列. 實(shí)際上, 運(yùn)動(dòng)捕捉的對(duì)象不僅僅是表演者的動(dòng)作, 還可以包括物體的運(yùn)動(dòng), 表演者的表情,以及相機(jī)、燈光的運(yùn)動(dòng)等[5] 馮遠(yuǎn)淑，陳福民. 基于動(dòng)作捕捉的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫探討與實(shí)現(xiàn)[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32(7)：956960.. 此外, 運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)、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(dòng)作捕捉技術(shù)主要是通過對(duì)物體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡的模擬。[6] 李明宇，趙亮，姜軍. 動(dòng)作捕捉技術(shù)應(yīng)用研究調(diào)查報(bào)告[Z]. 科技信息常見動(dòng)作捕捉系統(tǒng)主要設(shè)備組成如圖1所示：圖1 動(dòng)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(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)是人體模型中各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)的集合. 采用三維坐標(biāo)來描述運(yùn)動(dòng)是一種非層次化方法,運(yùn)動(dòng)描述中各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置參數(shù)相互獨(dú)立,其中任意一點(diǎn)的位置變化不會(huì)引起其他點(diǎn)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(yùn)動(dòng)編輯時(shí)必須求解復(fù)雜的長度約束方程. 在運(yùn)動(dòng)編輯和運(yùn)動(dòng)重定向中,希望保留原運(yùn)動(dòng)的某些運(yùn)動(dòng)屬性(如運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)). 但由于人體角色與動(dòng)畫角色的骨架長度不同,采用非層次化運(yùn)動(dòng)表示很難滿足這種要求. 為建立人體的運(yùn)動(dòng)模型,必須對(duì)人體模型中相連各肢體和這些肢體之間的運(yùn)動(dòng)連帶關(guān)系進(jìn)行描述. 現(xiàn)提出一種層次化的運(yùn)動(dòng)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(diǎn),將關(guān)節(jié)之間的骨骼看成是鏈,就可以按照運(yùn)動(dòng)關(guān)系將各肢體鏈接起來. 以腰關(guān)節(jié)為根結(jié)點(diǎn),對(duì)于相鄰的兩個(gè)關(guān)節(jié),設(shè)定靠近腰關(guān)節(jié)為父結(jié)點(diǎn),子結(jié)點(diǎn)必須跟著運(yùn)動(dòng). 但是子結(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),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(dòng)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(dòng)作捕捉技術(shù)越來越重要的地位，目前國內(nèi)不少高校實(shí)驗(yàn)室開始了此方面的研究。光學(xué)式動(dòng)作捕捉的優(yōu)點(diǎn)：(1) 表演者活動(dòng)范圍大，無電纜、機(jī)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(dòng)作捕捉的需求；(4) Marker的價(jià)格便宜，便于擴(kuò)充。XIst的FullBodyTracker是一種頗具代表性的機(jī)械式運(yùn)動(dòng)捕捉產(chǎn)品。. 聲學(xué)式動(dòng)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(dòng)作捕捉技術(shù)[13] 于明卓. 基于DV視頻的動(dòng)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(gè)攝像頭在某一時(shí)刻的所拍攝的兩幀影像之間的對(duì)比識(shí)別出捕捉對(duì)象和完成對(duì)捕捉對(duì)象的定位。視頻動(dòng)作捕捉技術(shù)缺點(diǎn)：(1) 實(shí)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(jī)交互[15] 董士海. 人機(jī)交互的進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2004，16（1）：111.表情和動(dòng)作是人類情緒、愿望的重要表達(dá)形式，動(dòng)作捕捉技術(shù)完成了將表情和動(dòng)作數(shù)字化的工作，提供了新的人機(jī)交互手段，比傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標(biāo)更直接方便，不僅可以實(shí)現(xiàn)“三維鼠標(biāo)“和”手勢(shì)識(shí)別”，還使操作者能以自然的動(dòng)作和表情直接控制計(jì)算機(jī)，并為最終實(shí)現(xiàn)可以理解人類表情、動(dòng)作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和機(jī)器人提供了技術(shù)基礎(chǔ)。還可以把成績差的運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作捕捉下來，將其與優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作進(jìn)行對(duì)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(dòng)作捕捉系統(tǒng)需要處理大量的數(shù)據(jù)。難以對(duì)復(fù)雜或微小的動(dòng)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(dòng)作捕捉系統(tǒng)。5. 結(jié)論動(dòng)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(jī)交互和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的重要性日益突出，為了滿足人們對(duì)于高精確度、高效率的動(dòng)作捕捉技術(shù)的需求，科學(xué)家從各個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新性的嘗試
（2）常用的運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)從原理上說可分為光學(xué)式、機(jī)械式、電磁式、聲學(xué)式、視頻式、慣性式等六種
（3）聲學(xué)式動(dòng)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(dòng)作捕捉技術(shù)的手勢(shì)識(shí)別，在未來的發(fā)展中必將為人機(jī)交互方式帶來革命性的改變。同時(shí)，依靠優(yōu)化的算法設(shè)計(jì)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