[發(fā)明專利]基于被動式光學(xué)動作捕捉的多人虛擬預(yù)演系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810017818.2
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108304064A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃東晉;李賀娟;姚院秋;丁友東;祖厚超;張海威
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T13/40
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發(fā)明公開一種基于被動式光學(xué)動作捕捉的多人虛擬預(yù)演系統(tǒng)，它包括演員表演平臺、多位演員身穿貼有多個標記點的動作捕捉服、動作捕捉攝像機、數(shù)據(jù)處理設(shè)備及數(shù)據(jù)顯示設(shè)備；所述演員表演平臺包括多位演員在配備動捕設(shè)備的指定場地內(nèi)按照劇本預(yù)演；所述多位演員身穿貼有多個標記點的動作捕捉服用以準確定位人體各關(guān)節(jié)位置；所述動作捕捉攝像機選擇若干臺，采集多位演員的動作數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理采集到的演員動作數(shù)據(jù)，傳輸給所述數(shù)據(jù)顯示設(shè)備；所述數(shù)據(jù)顯示設(shè)備利用接收的動作數(shù)據(jù)驅(qū)動多個虛擬人物模型，實時顯示在屏幕上，并以此建立演員動作數(shù)據(jù)庫；借助虛擬引擎，依據(jù)劇本調(diào)用演員動作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，可為特效電影的預(yù)演做準備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及影視娛樂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于被動式光學(xué)動作捕捉的多人虛擬預(yù)演系統(tǒng)。

背景技術(shù)

特效電影的投資較大，技術(shù)要求高，制作周期較長，導(dǎo)演會根據(jù)現(xiàn)有的成本拍攝最好的效果，甚至做幾個特技鏡頭、哪幾個機位的特技鏡頭，都有詳細的要求，所以在特效電影制作流程中預(yù)演環(huán)節(jié)非常重要。

預(yù)演系統(tǒng)及方法是影視領(lǐng)域最新形式的3D技術(shù)應(yīng)用，演員預(yù)演通常采用光學(xué)定位跟蹤技術(shù)進行高精度的全身運動捕捉。技術(shù)的進步推動預(yù)演系統(tǒng)及方法朝著虛擬化方向發(fā)展，呈現(xiàn)出更加清晰的三維立體效果。將虛擬預(yù)演技術(shù)應(yīng)用到電影中，為電影制作提供了比較直觀的生產(chǎn)力工具。通過使用虛擬預(yù)演技術(shù)可以提高電影的藝術(shù)創(chuàng)造力,同時也節(jié)省影片的拍攝時間，提高拍攝效率。

預(yù)演技術(shù)目前已應(yīng)用到教育、醫(yī)療、影視、工業(yè)等多個領(lǐng)域。將虛擬預(yù)演應(yīng)用到電影中，為電影制作提供了比較直觀的生產(chǎn)力工具，提高電影的藝術(shù)創(chuàng)造力，同時也節(jié)省影片的拍攝時間，提高拍攝效率。

預(yù)演技術(shù)在《美國隊長》、《木星上行》、《Hubble 3D》等國外電影應(yīng)用較早，且技術(shù)發(fā)展較為成熟，但制作成本較高。國內(nèi)2014年《尋龍訣》制作60分鐘、創(chuàng)下本土電影記錄的預(yù)演片段，由此按照嚴格的工業(yè)流水線，做出了亞洲頂級水準的特效。在2018年即將上映的電影《刀背藏身》，在拍攝過程中同樣使用虛擬拍攝系統(tǒng)，進行實時預(yù)演。對未來電影制作而言，美國的電影完全是院線制。并且電影制作的行業(yè)細分完善，從策劃到拍攝、后期特效、合成、配樂等都有專業(yè)的公司。而國內(nèi)還未出現(xiàn)如此細致的細分。相比國外，國內(nèi)的電影預(yù)演技術(shù)應(yīng)用案例較少，預(yù)演技術(shù)在國內(nèi)還屬于新興技術(shù)，這就對預(yù)演系統(tǒng)的完善程度要求較高，為了真實模擬大部分的電影畫面，優(yōu)秀的預(yù)演系統(tǒng)至少包括人物造型、動作捕捉、面部捕捉、音樂、特效、鏡頭運動等功能，能夠極大地提高設(shè)置效率，節(jié)約制作成本。動作捕捉作為預(yù)演系統(tǒng)中的一部分同樣不容忽視。

目前動作捕捉用于影視動畫制作虛擬現(xiàn)實、生物力學(xué)、醫(yī)療康復(fù)、教學(xué)訓(xùn)練等許多領(lǐng)域。目前動作捕捉技術(shù)在影視行業(yè)已成為一種相對普遍的應(yīng)用，如經(jīng)典影片《阿凡達》、《指環(huán)王》的咕嚕、《丁丁歷險記》的阿道克、《猩球崛起》的凱撒等人物的塑造都采用了動作捕捉技術(shù)，2015年上映的《尋龍訣》的制作采用慣性動作捕捉技術(shù)，該項技術(shù)使用的設(shè)備操作簡單，價格相對較低，將預(yù)演的難度和成本的投入都有很大程度的降低。但是，前期預(yù)演的精度對中期拍攝和后期制作有很大幫助。因此，光學(xué)動作捕捉精確度高被廣泛使用。

然而，國內(nèi)光學(xué)動捕的技術(shù)水平有限，成本較高，計算復(fù)雜度高，跟蹤數(shù)據(jù)不穩(wěn)定等問題都限制了光學(xué)動捕技術(shù)在預(yù)演系統(tǒng)中的應(yīng)用普及。成本和技術(shù)方面存在諸多問題：精確度較低，易受電磁干擾；采用儀器定位標記點會對人體動作有一定的約束；由于人體關(guān)節(jié)點多且活動自由度高，尤其在光學(xué)動作捕捉過程中，易出現(xiàn)標記點被遮擋或扭曲變形、定位不準確、數(shù)據(jù)丟失等問題。運動序列存在頻率上的差異，相同的動作速度差別較大，數(shù)據(jù)追蹤不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出的動畫片段出現(xiàn)抖動現(xiàn)象；由于硬件和算法定位問題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸較慢，系統(tǒng)延遲性較高。

因此，有必要設(shè)計一種基于被動式光學(xué)動作捕捉的多人虛擬預(yù)演系統(tǒng)及方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容