影視動漫慣性動作捕捉技術應用發(fā)展

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摘要:隨著科學技術的發(fā)展和人們生活質量的提高，影視動漫已經逐漸成為豐富人們日常娛樂和文化交流的重要手段。基于動作捕捉基礎上發(fā)展起來的慣性動作捕捉技術加快了影視動漫的發(fā)展進程，使影視動畫效果更加豐富多彩，動作更加精確到位。本文將針對慣性動作捕捉技術在影視動漫中的應用和發(fā)展進行探討和研究，希望能夠為相關工作人士提供參考價值。

關鍵詞:慣性動作捕捉;影視動漫;應用;發(fā)展

慣性動作捕捉技術是基于慣性傳感系統(tǒng)和較為尖端的傳感器數據融合算法而研發(fā)的無需攝像機參與的人體動作捕捉系統(tǒng)。慣性動作捕捉技術的出現(xiàn)擺脫了傳統(tǒng)的光學動作捕捉攝像技術的束縛，實現(xiàn)了動作捕捉技術新的飛躍。

1慣性動作捕捉技術概述

慣性動作捕捉技術是一種新型的動作捕捉技術，它的出現(xiàn)打破了光學動作捕捉在影視動漫中的市場主導格局。這種技術是基于傳感器技術與人體動力學、無線傳輸技術和計算機技術的高度融合而研發(fā)的具有綜合性的動作捕捉技術［1］。

2慣性動作捕捉技術在影視動漫中的應用

2．1慣性動作捕捉技術系統(tǒng)原理

慣性動作捕捉系統(tǒng)主要有數據采集系統(tǒng)、數據傳輸系統(tǒng)和數據處理系統(tǒng)構成。數據采集系統(tǒng)關鍵部件由加速度計、陀螺儀和磁力計構成慣性傳感器對人體運動數據進行捕捉和采集，包括人體各部位在不同姿態(tài)下的姿態(tài)和方位信息，這些數據采集后傳輸到數據處理設備中，進行數據的矯正和處理，建立三維立體模型，使三維影像模型具有人體運動的真實、自然的運動效果［2］。

2．1．1慣性動作捕捉技術中加速度計的運用加速度計是慣性動作捕捉系統(tǒng)中主要構件之一，加速度計能夠對來自人體運動產生的加速度和運動方向進行監(jiān)測，監(jiān)測過程主要通過對加速度計軸向受力情況檢測實現(xiàn)的，通過建立三維立體坐標的方式，表現(xiàn)出加速度的方向和大小。加速度計所測量的數據是相對于地面作為參照而產生的運動姿態(tài)，需要通過陀螺儀的補償才能夠使測量精度更加精確。

2．1．2慣性動作捕捉技術中陀螺儀的運用陀螺儀是通過對陀螺轉子在三維坐標內的垂直軸向與設備之間形成的夾角進行測量，對角速度進行精確計算得出人體在三維空間內的運動狀態(tài)。陀螺儀在旋轉運動中具有較好的測量效果。

2．1．3慣性動作捕捉技術中磁力計的運用慣性動作捕捉系統(tǒng)中，陀螺儀能夠對設備旋轉動作做出準確測量，但是在確定設備方位方面存在不足，磁力計能夠對陀螺儀存在的不足進行有效的補償，準確測量出設備在不同方向上的夾角。慣性動作捕捉系統(tǒng)通過加速度計、陀螺儀和磁力計的互相補償協(xié)調應用，實現(xiàn)對人體運動的實時跟蹤監(jiān)測，從而得出人體運動信息數據。

2．2慣性動作捕捉技術傳感器融合算法

2．2．1IK算法概述IK反向運動學理論是根據人體的形成各個動作的主關節(jié)最終角度確定人體骨架的運動，有不同運動約束的關節(jié)連接而成分級結構骨架，分級結構骨架由許多環(huán)節(jié)鏈構成，通過效應器來帶動各個部位的同時運動，只要確定了動作起始位置和結束位置以及運動的途徑，就能夠按反方向運動學算出人體部位的運動信息數據。

2．2．2IK算法在慣性動作捕捉技術中的應用IK反向運動學通常被稱作室內定位技術，在定位過程中，通過激光發(fā)生裝置對佩戴者身上的傳感器進行位置追蹤，獲得位置信息和方向數據，然后利用IK算法進行反向推算，得出人體的運動信息。由于激光定位過程會存在遮擋情況，需要用慣性動作捕捉技術進行補償。

2．2．3慣性動作捕捉技術在影視動漫中的應用慣性動作捕捉系統(tǒng)在影視動漫制作中的應用極大程度上降低了后期制作處理中的難度，降低了后期制作成本，提高影視動漫的拍攝效率。慣性動作捕捉與光學動作捕捉相比，克服了時間和空間的限制，解決了光學動作捕捉技術存在對特殊動作不能實時還原的缺陷，使動作捕捉適應于更多場景下進行，智能化水平更高;慣性動作捕捉技術利用了無線傳感器，演員的佩戴不受束縛，使演員的動作更加協(xié)調，動作更加平穩(wěn)，捕捉的動作幅度更大。因此，這種技術受到各領域的關注和信任。

3慣性動作捕捉對影視動漫產業(yè)的影響和發(fā)展

3．1慣性動作捕捉技術擴大了故事講述的發(fā)揮空間

慣性動作捕捉技術在影視動漫產業(yè)中的應用，讓導演的創(chuàng)意能夠得到更加淋漓盡致的發(fā)揮，尤其在科幻電影拍攝和制作過程中，能夠將虛擬現(xiàn)實效果與實際拍攝效果有機結合起來，場面更加逼真，動作更加接近生活。在國外影視發(fā)達的國家，這種技術已經廣泛應用到了影視拍攝中，帶來了很高的社會效應和經濟效益，影視動漫的故事講述創(chuàng)造了更加廣闊的發(fā)揮空間。

3．2慣性動作捕捉技術提高影視動漫制作效率

慣性動作捕捉技術帶來了影視動漫制作的巨大變革，不僅在成本上具有更大的優(yōu)勢，還大幅度縮短了影視動漫拍攝和制作時間，提高了影視制作的工作效率，為實現(xiàn)影視行業(yè)市場競爭提供了更大的活力，促進影視行業(yè)的快速發(fā)展［3］。

4結語

慣性動作捕捉技術是基于傳統(tǒng)光學動作捕捉技術基礎上的新的發(fā)展階段，在影視動漫行業(yè)中具有較高的應用和推廣價值。相信隨著慣性動作捕捉技術的不斷完善和發(fā)展，定能夠從技術上創(chuàng)造更多的優(yōu)勢，解決掉測量精度上的不足，在各領域發(fā)揮更大的作用。

參考文獻:

［1］王建磊．面部表情捕捉技術及其在動畫游戲中的應用研究［J］．藝術品鑒，2018(11):93－94．

［2］張洪超，史衛(wèi)亞，趙建偉．基于無線慣性傳感器的人體動作捕捉系統(tǒng)［J］．電腦知識與技術，2019，15(5):257－260．

［3］王建磊．動作捕捉技術在三維游戲制作中的應用研究［J］．科技展望，2017(25):133－134．

作者：白國亮 劉芳 單位：黑龍江工程學院