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モーションキャプチャデバイスの方式とそれぞれのメリット・デメリットについてまとめた

モーションキャプチャとは、人や物の動きをデジタル化するシステムで、

  • スポーツやリハビリ等における身体の動きのデータ収集
  • CGで作られるキャラクタの動きを、人間らしく再現
  • 自動車部品や機械製品の挙動、ゴムや布等の素材の伸縮や反応のデータ化・評価

に用いられている。

モーションキャプチャには

  • 光学式
  • 機械式
  • 慣性センサ式
  • 磁気式
  • ビデオ式

がある。

光学式モーションキャプチャ

画像元: 

https://www.tdk.co.jp/techmag/knowledge/201103u/img/kl110302u.gif

デジタル化する空間を複数台のカメラで囲み、「キャプチャボリューム」といわれる空間を作る。 続いて、「キャリブレーション」といわれる空間の校正を行う。

キャリブレーションにより、複数台のカメラの互いの位置と角度が定義され、そのキャリブレーション情報と各カメラの2次元座標の情報を組み合わせることにより、3次元座標が算出される。

デジタル化したい対象に、赤外光を反射する塗料の塗られた軽量の球体(マーカー)をつける。モーションキャプチャのカメラは赤外線を発光するストロボライトが内蔵されていて、マーカーが、そのストロボの光を反射することで、カメラがマーカーの位置を認識する。

キャプチャボリューム内の対象の位置・動きをカメラが捉え、その3次元座標がリアルタイムに算出される。

データの精度、汎用性、拡張性、被験者への負担など総合的に「光学式」が優れており、結果的にモーションキャプチャーシステムの主流だった。

デメリット

専用の服を着て身体中にマーカーをつけなければならない。

機械式モーションキャプチャ

画像元:

https://www.tdk.co.jp/techmag/knowledge/201103u/img/kl110303u.gif

関節などに直接、ジャイロ(角速度)センサや加速度センサなどを付ける。

また、関節と関節の間をテープやシャフト(棒)などで接続する場合もある。

デメリット

これまでは身体に機械を取り付けるため激しい動作はできなかったが、年々軽量化された機器が発売されている。

慣性センサ式モーションキャプチャ

画像元:  http://www.watabe-lab.org/info/items/images/20130318145214.png

モーションキャプチャについて|デジタルアーカイブ研究情報|東北伝統芸能アーカイブス

ジャイロセンサ(角速度計)、加速度計からなる慣性センサを身体各部に装着し、動きとして計測された情報から逆算して位置・姿勢を求める方式。

センサ向きの測定のためこれに地磁気センサを加えたものも多い。

メリット

外部カメラ等が不要なので外で計測できる。

デメリット

光学式に比べ絶対位置の精度が低い。時間経過で誤差が蓄積しやすい。

磁気式モーションキャプチャ

磁気コイルをマーカーとして関節に取り付け、磁界内で動く。磁気コイルが磁界内で動くことで生じる歪みを記録することで、コイルの位置を記録する。

メリット

安い。光学式マーカーに比べて隠れる心配はなく、1つの受信器で位置と姿勢合わせて6自由度の情報が得られるため装着数が3分の2で済む。

デメリット

金属や電気製品が近くにある場合は磁界に影響を受けやすい。 身体各部にセンサーを取り付ける必要があるため衣装に制限がある。

ビデオ式

撮影した映像から、頭、手、腕、脚などの部位を検出し、それぞれがどのように動いているかによって、姿勢を推定する。

メリット

設備が少なくて済む

デメリット

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