Captura de movimento

Marcadores de captura de movimento nas pernas de um sujeito durante um exame biomecânico

Em captura de movimento , literalmente detecção de movimento , significa um método de rastreamento para a detecção e registro de movimentos para que os computadores os reproduzam, analisem o uso do processo e controle de aplicativos.

Um exemplo de tal aplicação é a transferência de movimentos humanos para modelos 3D gerados por computador. Exemplos de outros tipos são rastreamento da cabeça e rastreamento ocular , por exemplo, B. para controlar as saídas da tela ou para fins de análise e medição de movimento estereoscópico . Outro processo especial de captura de movimento é a captura de desempenho (literalmente: captura de representação ), que inclui a captura de movimentos faciais e dos dedos humanos, ou seja, expressões faciais e gestos .

Enquanto isso, a detecção de movimento também se tornou comum em videogames, e. B. com Kinect , PlayStation Move e o controle remoto do Wii .

Procedimento

Estudo de movimento 3D na ciência do exercício com a ajuda de rastreamento óptico

Basicamente, pode-se fazer uma distinção entre vários métodos, que também podem ser usados ​​em combinação.

Rastreamento com marcadores

Animação dos movimentos do marcador de uma pessoa que sinaliza, cujos movimentos foram registrados por captura de movimento.

No rastreamento óptico com marcadores, as câmeras são usadas para rastrear marcadores ativos (ou seja, emissores de sinal) ou passivos nas pessoas ou objetos a serem detectados. Usando os movimentos do marcador nas imagens individuais da câmera, a posição do marcador pode ser calculada em 3D usando a triangulação .

Rastreamento sem marcador

Reconhecimento de padrões

Entre outras coisas, o reconhecimento de padrões no processamento de imagem torna possível rastrear sem marcadores. Métodos estereoscópicos geralmente facilitam o reconhecimento, uma vez que o objeto pode ser reconhecido a partir da triangulação das duas (várias) posições da câmera.

Rastreamento de silhueta

Rastreamento de silhueta

Desde o início do século 21, foram desenvolvidos sistemas que podem gerar detecção de movimento 3D com base em silhuetas . Depois que a silhueta foi extraída da sala usando algoritmos de processamento de imagem, um modelo virtual é usado para registrar as posições das juntas. Os parâmetros cinemáticos são calculados com base neles. Acima de tudo, esses sistemas oferecem vantagens significativas em comparação com a antiga análise convencional com marcadores, uma vez que erros potenciais nos marcadores são evitados (deslocamento na pele; aplicação imprecisa dos marcadores, etc.) e o registro requer muito menos esforço.

precursor

A primeira série de fotografias de Eadweard Muybridge destinava-se a analisar os movimentos de humanos ou animais. Fotógrafos e cineastas posteriores colocaram marcas claramente identificáveis ​​em seus modelos para simplificar a análise dos movimentos. Essa tecnologia sobreviveu até a era do vídeo e do computador, com as marcações ainda sendo transferidas para o software de análise, quadro a quadro, à mão. As áreas de aplicação dessa tecnologia foram principalmente a medicina (esportiva), a pesquisa de acidentes ( testes de colisão ) e a racionalização das sequências de movimento no mundo do trabalho.

Essa tecnologia não poderia contribuir muito para a produção de filmes, embora as fotos de Muybridge ainda sejam modelos para animadores de todo o mundo. Foi apenas Max Fleischer quem inventou a rotoscopia, um processo capaz de transferir movimentos complexos com relativa facilidade para a animação. O Senhor dos Anéis (1978) de Ralph Bakshi foi criado dessa forma, assim como dois filmes mais recentes de Richard Linklater . No entanto, nenhum dado de movimento é gerado por meio da rotoscopia, apenas a aparência externa dos atores (parcialmente suportada por software) é transferida para a animação.

Captura de movimento para filmes animados

Processamento adicional

Após a digitalização, os dados brutos podem ser importados para os sistemas 3-D atuais usando um plug-in adequado e processados ​​lá. Eles são transferidos para um esqueleto virtual (uma espécie de boneco tridimensional). Este esqueleto, por sua vez, está vinculado a um modelo de estrutura de arame que segue os movimentos registrados. A construção do esqueleto ( cordame ) e sua conexão com a figura a ser movida ( esfola ) contribuem significativamente para a reprodução confiável dos dados de movimento registrados.

Após a renderização , parece ao visualizador como se o personagem virtual estivesse executando os movimentos do ator original. Essa técnica é cada vez mais usada em filmes gerados por computador, como Final Fantasy: The Powers Within You ou Shrek . Mas essa tecnologia também é usada em muitos novos jogos para PC e videogames (por exemplo, Tony Hawk's Project 8 ou a série FIFA da EA Sports ). Além disso, o foco de produção e marketing do jogo LA Noire da Rockstar Games foi colocado na tecnologia de captura de desempenho usada no jogo. Todos os personagens do jogo receberam um rosto o mais realista possível e as expressões faciais associadas por meio de captura de desempenho para aumentar o efeito atmosférico.

A "qualidade do movimento" dos modelos de computador depende de vários fatores:

  • Número de movimentos semelhantes a serem avaliados:
    O mesmo movimento é realizado várias vezes pelo ator, os padrões de movimento são comparados e um valor médio é formado a partir deles.
  • "Articulações do modelo de computador":
    Um modelo de computador consiste em várias articulações e ossos (semelhantes ao de um ser humano). Se o número de articulações do braço e da mão do modelo for menor que o do ator, nem todos os dados do movimento real podem ser usados. Surgem movimentos "afiados".
  • Atenção aos detalhes:
    Com a animação do esqueleto (em contraste com a captura de desempenho, veja abaixo), movimentos sutis como a deformação muscular, o movimento das dobras cutâneas e similares não são capturados pelos sistemas MoCap. O movimento (invisível) do esqueleto, no entanto, reproduz apenas parte da impressão geral de um movimento, que, portanto, depende não só da qualidade dos dados brutos, mas também da habilidade do artista de animação na construção da figura.

A animação de personagens de quadrinhos, que ganham vida através de um claro exagero de sequências de movimentos naturais, tem se mostrado mais simples na prática do que a reprodução realista que seria teoricamente possível com o uso de técnicas de captura de movimento. A pesquisa mostrou que as animações são percebidas como mais desconcertantes quanto mais tentam ser realistas e evitam o exagero deliberado. Essa "depressão" na curva de percepção é conhecida como Vale Estranho . Superar este “vale misterioso” ainda não está totalmente resolvido, apesar do uso de configurações de captura de movimento.

vantagens

Através da captura de movimento, sequências de movimento complexas podem (z. B. correr, dançar) podem ser realizadas com relativamente pouco (tempo) esforço, (z. B. sobre outros métodos de animação, animação de quadro-chave ou inglês. Animação de quadro- chave ) difícil ou possível apenas com um grande dispêndio de tempo teria sido.

desvantagem

Os movimentos na captura de movimento podem parecer artificiais, embora os dados subjacentes sejam de origem natural. Isso se deve ao fato de que o chamado retargeting (a transferência de dados de animação para um personagem virtual com estatura possivelmente diferente) é um processo complexo. Se o artista humano e a figura do computador diferem em sua fisionomia, os dados devem ser convertidos de alguma forma. Se os movimentos de um ator humano normal são usados, por exemplo, para mover um anão com pernas muito curtas, deve-se decidir se o tipo de movimento é transmitido ao caminhar (então o anão caminha, é claro, mas dá passos muito pequenos ) ou a distância absoluta é usada (nesse caso, o anão dará passos gigantes, que podem parecer não naturais ou até mesmo impossíveis). Uma vez que o problema fundamental surge com cada adaptação de dados de captura de movimento para uma figura artificial, este processo é na verdade a parte mais complexa do todo se alguém tiver dados de captura de movimento em funcionamento disponíveis. Em produções maiores, os dados de movimento são, portanto, mais frequentemente retrabalhados por animadores experientes ou mesmo usados ​​apenas como um modelo para o trabalho manual (Titanic - o termo para isso é a chamada roto-animação).

Captura de desempenho

Marcadores óticos de captura de movimento em um rosto para captura de desempenho

A captura de performance é mais um desenvolvimento da tecnologia de captura de movimento, na qual não apenas os movimentos corporais, mas também as expressões faciais dos atores são digitalizadas. Outra característica frequentemente usada para diferenciar entre captura de movimento e captura de performance é a extensão da diferença entre o ator gravado e o personagem animado: se a diferença for muito pequena, o movimento pode ser usado com poucos retoques; se houver grandes diferenças, processos de conversão complexos devem transferir o movimento para a nova figura.

A captura de desempenho foi usada para animar personagens totalmente gerados por computador nos seguintes filmes:

Captura de desempenho integrada

Filmes que oscilam entre pessoas gravadas no mundo real e figuras geradas pelo computador, sem que uma fronteira se torne visível aqui.

Filmes com personagens de captura de desempenho individual:

O filme Avatar (2009, diretor: James Cameron ) desempenha um papel especial aqui, já que grandes partes dos personagens foram animadas com a captura da performance . Além dos dados de captura dos movimentos dos atores, os da câmera também foram gravados para poder transferi-los para o ambiente virtual.

Veja também

Evidência individual

  1. ↑ Mori, Masahiro: The Eerie Valley . Tradução do Japonês: MacDorman, Karl F .; Schwind, Valentin. em: Haensch, Konstantin Daniel; Cravo, lara; Planitzer, Matthias (Ed.): Uncanny Interfaces. Textem Verlag, Hamburgo 2019. pp. 212-219. ISBN 978-3-86485-217-6 [republicação]
  2. ↑ MacDorman, Karl F .: Masahiro Mori e o vale misterioso: Uma Retrospectiva em: Haensch, Konstantin Daniel; Cravo, lara; Planitzer, Matthias (Ed.): Uncanny Interfaces. Textem Verlag, Hamburg 2019. pp. 220–234. ISBN 978-3-86485-217-6

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