Motion Capture adalah proses merekam gerakan (posisi, rotasi dan percepatan) benda, binatang atau orang. Ini memiliki berbagai aplikasi dalam berbagai bidang, termasuk animasi dan pengembangan game, ilmu kehidupan, militer, dan realitas / simulasi virtual.

Sejarah Motion Capture

Sejarah Analisis Gerak pertama berbasis teknologi, studi sistematis gerak dilakukan oleh Eadweard Muybridge pada abad ke-19, sebelum munculnya sinematografi, dan menjabat selama beberapa dekade sebagai dasar untuk memahami bagaimana manusia dan hewan bergerak.

Pada awal abad ke-20, ketika Walt Disney dan lain-lain adalah animasi perintis, pemahaman rinci tentang gerak manusia - dan kemampuan untuk mereproduksi dengan cepat dan mudah - menjadi mendesak. Mereka mengadopsi teknik yang disebut rotoscoping, ditemukan sebelumnya oleh Max Fleisher, dimana frame individu film film dijiplak ke sel animasi sebagai sarana mempercepat proses animasi.

Pada saat 3D animasi komputer mendominasi industri hiburan, teknik baru berusaha untuk menangkap gerakan manusia dengan cara yang lebih fleksibel. Tapi kebutuhan untuk menangkap gerakan manusia yang akurat tidak terbatas pada bidang animasi. Dokter dan para ilmuwan telah menekan kebutuhan untuk lebih memahami bagaimana pasien bergerak untuk mendiagnosa atau mempelajari penyakit dan cedera. Lebih canggih, fleksibel, teknologi berbasis komputer menangkap gerakan yang diperlukan, dan sejumlah teknologi dikembangkan untuk mengatasi masalah ini.

Teknologi

Modern sistem menangkap gerakan telah mengambil berbagai pendekatan untuk memecahkan masalah gerak pelacakan akurat. Secara umum, ini jatuh ke dalam dua kategori umum, optik dan non-optik. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan dalam praktek bila diterapkan pada bidang masalah tertentu.

Sistem Optical

Optical teknologi Motion capture menggunakan visi komputer - proses dimana gambar digital diproses oleh perangkat lunak untuk mengidentifikasi objek - dalam rangka untuk melacak gerak. Biasanya, sebuah array dari kamera video yang terhubung ke komputer yang menjalankan perangkat lunak khusus. Benda atau orang yang bergerak dilacak terlihat dari kamera dan perangkat lunak khusus menganalisa setiap frame video untuk mencoba untuk membuat model 3D dari tindakan.

Berbasis Marker Optical Sistem Tangkap Gerak

Bidang visi komputer jauh dari matang, replikasi dengan teknologi apa yang mata manusia dan otak dapat melakukannya dengan mudah - cepat mengidentifikasi dan melacak benda gerakan mereka - adalah masalah yang sangat sulit dan masih bidang penelitian aktif. Untuk membuat hal-hal sederhana, pendekatan yang paling awal untuk menangkap gerakan optik memanfaatkan penanda khusus yang melekat pada subjek. Penanda ini dirancang agar mudah dikenal oleh perangkat lunak pengolah gambar. Biasanya, tanda-tanda yang baik bola yang sangat reflektif atau lampu terang kecil yang menonjol dari latar belakang dan sederhana untuk algoritma visi komputer untuk mengidentifikasi.

Sementara ini memungkinkan awal sistem menangkap gerakan untuk bekerja, sisi negatifnya adalah bahwa ia memerlukan subjek untuk memakai jas khusus dengan spidol atau memiliki penanda diterapkan pada pakaian atau tubuh mereka. Aplikasi yang tepat dari penanda sangat penting, karena software ini memperkirakan posisi subjek (misalnya, lokasi dan rotasi lengan seseorang) dengan interpolasi posisinya antara serangkaian penanda ia mampu mengidentifikasi dalam gambar video. Jika slip penanda, yang keliru, atau tersumbat oleh benda lain, pelacakan akan tidak akurat. Selanjutnya, waktu dan overhead yang diperlukan untuk benar menerapkan penanda membuat banyak aplikasi tidak layak. Sebagai contoh, pelacakan anak dalam lingkungan klinis berarti menghabiskan banyak waktu melampirkan spidol untuk anak yang aktif bahkan sebelum mereka dapat masuk ke ruang capture. Untuk animator atau pengembang game, waktu yang dihabiskan di setup dan tahap persiapan menghilangkan waktu dari benar-benar menangkap gerak, waktu tidak selalu tersedia mengingat jadwal biasanya ketat produksi modern.

Markerless Sistem Tangkap Gerak

Markerless gerak sistem penangkapan menggunakan teknologi komputer visi canggih untuk mengidentifikasi dan melacak subjek tanpa perlu untuk setiap pakaian khusus atau spidol. Tanpa bantuan penanda untuk memberikan petunjuk untuk perangkat lunak pengolah gambar, algoritma mutakhir diperlukan, terutama ketika harapan adalah untuk melacak gerakan secara real-time. Ini teknologi terdepan merupakan bidang penelitian aktif di universitas-universitas terkemuka di seluruh dunia. OpenStage Gerak Organic 2 adalah satu-satunya yang tersedia secara komersial markerless motion capture system profesional di pasar saat ini.

Ada banyak keuntungan yang jelas untuk motion capture markerless. Karena tidak ada pakaian khusus, spidol atau peralatan yang diperlukan, subyek hanya bisa masuk ke volume penangkapan untuk memulai pelacakan. Ini berarti bahwa animator dan pengembang game dapat menangkap data gerak yang lebih akurat dalam waktu kurang, dan untuk total biaya yang jauh lebih rendah. Hal ini juga membuat banyak aplikasi klinis dan penelitian lebih praktis. Karena tidak ada pengaturan khusus yang dibutuhkan, lebih mudah untuk melacak gerakan anak-anak atau orang-orang yang kondisinya membuat aplikasi setelan khusus sulit. Kesulitan, bagaimanapun, adalah menerapkan algoritma pelacakan akurat yang tampil cukup baik untuk digunakan real-time, tanpa bantuan penanda untuk memberikan petunjuk untuk perangkat lunak. Kemampuan ini merupakan inti dari teknologi Gerak Organic.

Non-Optical Sistem Tangkap Gerak

Ada beberapa pendekatan untuk menggunakan sistem non-optik untuk melacak gerak. Yang paling umum ini didasarkan pada sensor inersia dan fleksibel. Idenya adalah bahwa subjek memakai sensor yang mengukur rotasi, akselerasi dan fleksi, dan mengirimkan data ke komputer yang menganalisis hasil. Misalnya seorang aktor bisa memakai sensor inersia pada tungkai dan melenturkan sensor pada sendi nya untuk menangkap data tentang bagaimana dia bergerak. Ini memiliki keuntungan tidak membutuhkan visi teknologi komputer yang rumit untuk mengumpulkan data akurat tentang gerakan relatif. Namun, keterbatasannya adalah bahwa ia hanya menyediakan data relatif terhadap posisi terakhir, membuat penangkapan beberapa pelaku bermasalah. Juga, ia memiliki masalah yang sama seperti sistem optik berbasis penanda, yaitu bahwa hal itu memerlukan setup ekstra dan memakai peralatan khusus subjek untuk dilacak. 

Ringkasan

motion capture yang akurat sangat penting dalam beberapa industri mulai dari animasi dan pengembangan game untuk ilmu kehidupan dan obat-obatan. Sementara studi metodis manusia dan hewan tanggal gerakan kembali setidaknya ke abad ke-19, munculnya komputer berbasis sistem motion capture yang modern baru-baru ini memberikan kemampuan untuk menangkap gerakan 3D yang akurat dengan cara baru dan fleksibel. Berbagai teknologi telah digunakan untuk memenuhi tujuan ini, termasuk sistem optik berbasis penanda dan berdasarkan sistem sensor inersia. Teknologi baru yang memberikan gerak markerless capture berdasarkan algoritma visi komputer canggih merupakan lapangan terbuka penelitian di universitas terkemuka, dan tersedia secara komersial saat ini in Motion Organic OpenStage 2.