眼見并非真 諾亦騰解密動作捕捉技術(shù)

張燕

【圖注：基于傳感器的動作捕捉技術(shù)，可以利用穿戴在人體上的傳感器采集、記錄人體的動作數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型?！?/p>

光學(xué)動作捕捉技術(shù)雖然發(fā)展了很久，但是一直沒有在電影制作以外的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其本身使用過程的繁復(fù)和昂貴的使用成本是根本原因。

57萬美金，這是北京諾亦騰科技有限公司（以下簡稱諾亦騰）最終交出的成績單。就在此輪眾籌結(jié)束前，諾亦騰還沒有意識到自己剛剛創(chuàng)造了中國科技公司在Kickstarter（美國紐約的一個專為具有創(chuàng)意方案的企業(yè)籌資的眾籌網(wǎng)站平臺）上籌款的新紀(jì)錄。創(chuàng)造這項記錄的產(chǎn)品名叫Perception Neuron，是一款由諾亦騰自主研發(fā)的可以自由組合的輕量級動作捕捉系統(tǒng)。

在諾亦騰之前，來自中國的創(chuàng)意產(chǎn)品在Kickstarter上創(chuàng)造的最高紀(jì)錄是近30余萬美金。諾亦騰總經(jīng)理劉昊揚在接受《中國經(jīng)濟周刊》獨家專訪時表示，諾亦騰此次能在Kickstarter上獲得這樣好的成績，與諾亦騰的產(chǎn)品性能有很大的關(guān)系?！跋啾仁袌錾匣蛘逰ickstarter上同類型的產(chǎn)品，我們的系統(tǒng)更便攜、價格更低、功能卻更完備。毫不謙虛地說，諾亦騰在基于可穿戴式傳感器的智能動作捕捉領(lǐng)域，已經(jīng)站在了全世界最領(lǐng)先的隊伍里，而這個隊伍不會超過三家?！?/p>

突破動作捕捉局限：便捷、能耗低、成本低

還記得前段時間熱映的《猩球崛起2：黎明之戰(zhàn)》嗎？在這部科幻巨制里，情感細(xì)膩、性格豐滿的猩猩們成為了電影的主角。當(dāng)然，這些演技高超的猩猩不可能是“真人上陣”，而逼真的效果也不是高超的化妝技術(shù)可以做到的。真相出人意料。在電影中看來聲勢浩大的猿族大軍，其實只用了6到8個人扮演。背后的奧妙就是動作捕捉技術(shù)與計算機圖形處理技術(shù)的完美結(jié)合。

動作捕捉技術(shù)是一種記錄人體動作，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字模式的技術(shù)。從最早的《全面回憶》中的施瓦辛格經(jīng)過X射線時的鏡頭，到《泰坦尼克號》的沉船場景，再到今天《猩球崛起2：黎明之戰(zhàn)》中的表演，都離不開動作捕捉技術(shù)的貢獻。目前最常見的是光學(xué)式動作捕捉系統(tǒng)，使用者在身體各個部位安裝標(biāo)記點，依靠多個攝像機跟蹤標(biāo)記點間位置和角度的變化來識別動作。

“光學(xué)動作捕捉技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，成熟度很高，目前已經(jīng)可以精準(zhǔn)到完美捕捉人的面部表情。但是光學(xué)動作捕捉技術(shù)也有它的局限性?！眲㈥粨P向《中國經(jīng)濟周刊》表示。

在劉昊揚看來，光學(xué)動作捕捉技術(shù)雖然發(fā)展了很久，但是一直沒有在電影制作以外的領(lǐng)域得到廣泛普及。其本身使用過程的繁復(fù)和昂貴的使用成本是根本原因。

光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的原理是捕捉人身上的反光點，一般現(xiàn)場會需要幾十臺到上百臺攝像機。再加上每一個反光點在每個攝像機的位置都不同，因此就要對每一個攝像機的參數(shù)進行修正。

此外，發(fā)光貼片都是綁定在演員的外表皮膚上，所以最終得到的數(shù)據(jù)是皮膚層面的運動數(shù)據(jù)，而動作模擬需要的是骨骼數(shù)據(jù)，后期仍需要根據(jù)表皮運動數(shù)據(jù)去反算人體骨骼數(shù)據(jù)。

“光照是有局限性的，光的傳播最怕被遮擋。” 劉昊揚一邊扳動著手指一邊向《中國經(jīng)濟周刊》解釋，“光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)最難的就是捕捉手部的動作，因為被遮擋的機會太大。而人在運動中難免身體部分會出現(xiàn)互相遮擋，數(shù)據(jù)的采集就會有丟幀的情況出現(xiàn)，你就得后期再去修補?！?/p>

在劉昊揚看來，基于傳感器的動作捕捉技術(shù)的優(yōu)勢可以很好的彌補這些不足。諾亦騰的核心技術(shù)是通過把微型穿戴式的傳感器穿戴在人體身上，利用傳感器采集的組合來采集人的運動數(shù)據(jù)，然后使用無線技術(shù)輸送到電腦上，由諾亦騰的算法與軟件計算恢復(fù)出傳感器穿戴者的連續(xù)人體動作，并形成數(shù)字模型。諾亦騰2013年推出了世界上第一套完全無線人體運動捕捉系統(tǒng)Perception Legacy。14年，諾亦騰最新的核心產(chǎn)品Percepiton Neuron由1到30個指甲蓋大小的高精度九軸傳感器組成，目前是全球范圍內(nèi)最小、最輕的無線動作姿態(tài)捕捉傳感器模塊。根據(jù)劉昊揚的介紹，Percepiton Neuron的精準(zhǔn)度在全球范圍內(nèi)同類產(chǎn)品中目前排名第一。它能以每秒480幀的高速捕捉細(xì)微的人體姿態(tài)變化，而一般電影的播放速率大概是每秒20多幀畫面。

“便攜、能耗低、成本低，這幾個因素對于任何一種技術(shù)的普及都至關(guān)重要。價格下來了，技術(shù)才能從少數(shù)高尖端的應(yīng)用變成消費品?！眲㈥粨P告訴《中國經(jīng)濟周刊》，諾亦騰的目的就是通過提高動作捕捉技術(shù)水平，將其應(yīng)用普及到更多更廣的領(lǐng)域。

擁有自主知識產(chǎn)權(quán)核心算法

今年通過CCTV5觀看世界杯的觀眾，一定會對每場比賽開始之前與評論嘉賓同時出現(xiàn)在演播廳的虛擬球員有著深刻的印象。這些擬真度極高的虛擬球員不但形象逼真，而且會配合嘉賓的話語做出相應(yīng)的動作，進行各種熱身動作，向觀眾招手、歡呼，甚至還能偶爾擺出俏皮的姿勢。這個令人耳目一新的演播方式就應(yīng)用了諾亦騰的傳感器動作捕捉技術(shù)。這并不是諾亦騰動作捕捉技術(shù)在國內(nèi)的第一次亮相，在今年的湖南衛(wèi)視春晚上，著名歌手李谷一與30年前的自己跨時空對唱，也是諾亦騰動作捕捉技術(shù)在舞臺交互效果上的又一次精彩呈現(xiàn)。

雖然光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)是依靠電影制作而發(fā)揚光大，但是諾亦騰的野心并不僅僅局限在電影動漫制作市場上。

“我們最引以為傲的是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心算法?！眲㈥粨P說。諾亦騰截至目前已申請專利16項，其中發(fā)明專利5項、PCT國際專利2項，與多家國際科技公司合作，在各個領(lǐng)域開發(fā)制作硬件產(chǎn)品。

2013年，國務(wù)院發(fā)展研究中心將諾亦騰列為中國經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型的一個典型案例，商務(wù)部實地考察了諾亦騰之后在商務(wù)部內(nèi)部進行了諾亦騰《科技創(chuàng)新調(diào)研報告》的發(fā)放討論。

諾亦騰技術(shù)的優(yōu)勢在于動作感知，姿勢捕捉，可識別的場景會更多，且管理起來更加智能，這給了諾亦騰進入消費市場巨大的機遇。

劉昊揚告訴《中國經(jīng)濟周刊》，諾亦騰的核心算法使載體只需要通過一個模塊，便可以感知到某些特殊場景和姿態(tài)，了解用戶當(dāng)前的狀態(tài)?！耙赃\動舉例，它可以檢測到更多有意思的數(shù)據(jù)。比如打籃球時可以計算出運球次數(shù)、傳球次數(shù)、投籃次數(shù)、空跑時間、籃板球數(shù)量；打高爾夫可以計算出果嶺距離、沙坑情況，可以通過你的揮桿動作和力度計算打球結(jié)果等等?！?/p>

“當(dāng)這項低成本、高精度人體運動捕捉技術(shù)融入生活中的消費級產(chǎn)品，會帶來更出色的生活和工作體驗?！敝Z亦騰CTO戴若犁在接受媒體采訪時表示，消費級穿戴式智能傳感器未來潛力巨大，而“動作”則是穿戴式設(shè)備可提供的重要數(shù)據(jù)類型。

目前諾亦騰的技術(shù)在可穿戴市場已經(jīng)有授權(quán)使用，諾亦騰同時也推出了自己的消費產(chǎn)品，針對高爾夫運動者的姿勢矯正產(chǎn)品 mySwing，用戶把產(chǎn)品夾在球桿上，便可捕捉到揮桿節(jié)奏、速度，桿頭軌跡、角度等數(shù)據(jù)，從而幫助鍛煉者改進姿勢。據(jù)悉，該產(chǎn)品在2014 PGA（簡稱“美巡賽”，是一項美國職業(yè)高爾夫球系列賽事的統(tǒng)稱）大會排名第一。

劉昊揚將諾亦騰定位為一個技術(shù)平臺。他認(rèn)為在現(xiàn)今環(huán)境下，沒有哪家公司有能力完成技術(shù)的全面普及，需要多個公司的共同協(xié)作。目前諾亦騰已在海外成立了分公司，率先開創(chuàng)了海外市場。 “一定是在海外，只能在海外。國內(nèi)對品牌的依賴度很強，作為新產(chǎn)品、新技術(shù)，國外市場的接受能力會更強些。”