Motion capture

Herec v obleku MoCap

Při nejvyšších nárocích se prakticky výlučně používají optické systémy, kdy je nahrávaný objem obklopen množstvím speciálních kamer a herci jsou označkováni na všech částech těla pomocí speciálních kuliček, markerů – jen ty jsou zaznamenávány, nikoli herec sám. Kamery po kalibraci fungují podobně jako lidské vidění – každá vidí scénu z jiného úhlu a protože systém ví přesně, kde která kamera je v prostoru umístěna, je možno technikou fotogrammetrie zjistit, kde se nachází kterýkoli z markerů v daném okamžiku nachází (protínání paprsků zpětně promítnutých od každé kamery k markeru, který kamera „vidí“ – princip velice blízký např. leteckému snímání mapových podkladů dvojicí kamer na křídlech letadla).

Moderní kamery jsou schopné pracovat i za běžného denního světla, zatímco starší modely vyžadovaly potemnělý prostor, aby dovedly odlišit signatury markerů od pozadí. V současnosti nicméně dochází k posunu, kdy se MoCap výbava stěhuje přímo do terénu a nahrává se kdykoli a kdekoli – ve filmu District 9 nahrávali herce přímo v exteriérech v Jihoafrické republice a okolí v ostrém slunečním světle.

Optický mocap má zásadní výhodu v mimořádné přesnosti a flexibilitě, protože na co jde nalepit marker, to jde v zásadě sledovat. Markery jsou obvykle kuličky o průměru od asi 2 cm až po 3 mm – tak malé se dají už nalepit i na víčko oka. Pro záznam pohybu více lidí stačí dokoupit za malý obnos další markery, navíc markery jsou sledovány v prostoru samém, takže všechny postavy jsou zaznamenány vůči sobě naprosto přesně, pokud si podají např. ruku, v digitálním rekonstruovaném prostoru se počítačové postavy přesně potkají také.

Zásadní nevýhodou je, že marker je trasován úspěšně jen tehdy, když ho registrují alespoň dvě kamery v daném momentu. Pokud herec marker tělem zakryje, případně se herci vzájemně zastíní, trajektorie markeru je ztracena. Tento neduh lze řešit do jisté míry větším množstvím kamer (minimálně asi 7 kamer pro nahrávání 1 herce, 16 kamer stačí na několik herců naráz a extrémní systémy mohou mít až desítky kamer, výjimečně dokonce přes 100), ale většinou je nevyhnutelný náročný postprocessing nahraných dat. Dále je pro nahrávání obvykle nutný velký prostor bez překážek, které by omezovaly kamerám výhled na nahrávaný prostor, proto je typické mocap studio velká prázdná hala – ta celkovou cenu vlastnictví systému podstatně pochopitelně prodražuje.

Momentálně jsou na světě jen dva významní producenti optických MoCap systémů, Motion Analysis a Vicon, obě firmy mají srovnatelné systémy na mimořádně vysoké úrovni.

Využívají se přesné gyroskopy umístěné na jednotlivých částech těla herce. Velkou výhodou je, že zařízení nepotřebuje žádný zvláštní prostor pro nahrávání, z principu systém přímo generuje data nevyžadující jakýkoli významný postprocessing. Základními nevýhodami jsou malá flexibilita (pro přidání nového herce do scény je třeba investice do další sady, tj. cena se násobí, dále pro zvířata je nahrávání jen obtížně představitelné), nízká přesnost (i přes špičkové gyroskopy stejně dochází k driftu v čase), problematické řešení skoků, kdy ani jedna noha nestojí na podlaze (což se děje velice často v běhu, tanci aj. – systém není „zamknutý“ vůči prostoru a nemá jak přímo zjistit, jak daleko se tělo přeneslo během skoku, jen odhaduje podle akcelerace). Kvůli zkvalitnění záznamu výrobci kombinují gyroskopické snímání rotací částí těla a kořen těla trasují hybridně pomocí ultrazvuku nebo mikrovlnami, tj. v principu se částečně blíží optickému systému.

Tyto systémy se kvůli skladnosti a menším nárokům na provoz používají obecně jako doplňkové, na prototypování či tréninkové účely a tam, kde nároky na přesnost nejsou tak vysoké.

Kromě některých spíše okrajových technologií, jako exoskeletonů, se snaží výzkumníci pracovat na bezmarkerové mocap technologii, kdy je postava bez jakékoli předchozí přípravy a markerů přímo nahrávána. Tak jde použít do jisté míry i senzor Kinect pro herní konzoli Microsoft Xbox 360.