动作捕捉技术综述

概述
动作捕捉通过在运动物体的关键部位设置跟踪器来实现对物体运动的记录。其英文名称为 Motion capture（Mocap）。其应用领域涵盖电影产业、动画制作以及虚拟现实等多个方面。

主流产品与厂家
动作捕捉技术可划分为声学式、光学式、惯性式、电磁式及机械式五大类。当前市场的主要应用方向集中在惯性式与光学式两种类型上。动作捕捉系统一般由硬件设备与软件系统共同构成（其中光学式的硬件设备通常配置至少三台摄像机以实现图像采集，并通过软件对标记点的空间位置进行计算与后期处理）。相比之下，在惯性式系统中常用的是绑定人体并搭载多个小型IMU（惯性测量单元）的方案（其核心组件包括陀螺仪、磁力计与加速度计）。
从性能角度来看，在实际应用中惯性式系统的成本较低且操作较为简便，在对定位精度要求不高的场合下表现良好（适用于线下体验店及专业用户的日常操作）。然而随着使用时间的延长会出现定位漂移问题（这也是其局限性之一）。

除此之外，在光栅领域中还主要分为被动光栅与主动光栅两大类。它们的核心区别在于标记方式的不同：主动型与被动型的区别主要体现在对光源利用的方式上——主动型具有自主发光特性而被动型则依赖于反射光线（通常采用逆反射材料）。一个标定点位可以通过多台摄像机的协同拍摄实现三维空间坐标的精确确定；而惯性测量单元（IMU）本身不具备空间定位能力，则需要依靠外部辅助手段才能完成定位任务。因此，在运动估计技术、影视制作以及动画产业等领域中...

光学式方案较为知名，在国内包括Nokov、uSens、青瞳视觉等品牌，在国外则以美国魔神（Motion Analysis）、英国Vicon以及美国OptiTrack为主打产品系列。这些解决方案的价格普遍较高，在百万级预算范围内；其中Nokov的产品价格略低于魔神与Vicon；但在高端摄像机技术方面与之不相上下；而OptiTrack虽然价格较低但其动作捕捉系统的精度相对逊色于前两者。从这四个厂家中获得的最佳摄像机配置可参考下图；通常情况下，在帧率越高时分辨率越高则动作捕捉系统的延迟越低这些因素共同作用下动作捕捉系统的精度更高则整体性能自然更强；高分辨率传感器能够提供更为细致的位置数据而高帧率则能保证系统在快速动作下的稳定追踪；因此选择适合的工作环境参数对于提升定位精度尤为关键

介绍完光学式动捕之后，则是惯性式动捕技术 stack。从国内品牌来看，则包括诺亦腾、幻境以及国承万通等企业；而在国外市场则以Xsens为首导企业。诺亦腾旗下 Precision Neuron 系列中的 Precision Neuron Pro 和 Precision Neuron 2系列均获得了较高的市场认可度。作为这一领域的重要先驱,Xsens 根据不同的应用场景提供了一系列创新性的解决方案（软件平台：MVN Animate 和 MVN Analyze；硬件设备：MVN Link 套装与 MVN Awinda）。