Motion Capture. Menschliche Bewegungen digital erfassen. Dipl.Ing. Sophie Jörg

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1 Motion Capture Menschliche Bewegungen digital erfassen Dipl.Ing. Sophie Jörg

2 Arbeitsumfeld Feste MitarbeiterInnen: 48 männlich 20 weiblich WissenschaftlerInnen: 41 männlich Studierende: 13 männlich Projektleiter und Projektmanager: 2 männlich 1 weiblich Freie MitarbeiterInnen und Gäste: 10 männlich 2 weiblich 4 weiblich Assistenz Projektmanagement: 1 weiblich Webmaster: 1 männlich Quelle: Quelle:

3 Übersicht 1. Motion Capture: Allgemeines, Techniken 2. Vorstellung des Projektes Virtual Human 3. Aufbau des Motion Capture Systems am IMK

4 Was ist Motion Capture? Motion Capture ist eine Technik, mit der eine reale Bewegung in eine vergleichbare digitale Bewegung umgewandelt werden kann. Motion capture is the process of recording a live motion event and translating it into usable mathematical terms by tracking a number of key points in space over time and combining them to obtain a single three-dimensional representation of the performance. Alberto Menache, 2000

5 Einsatzgebiete Bewegungsanalyse Medizin Ergonomie Rehabilitation Forschung Psychologie Sport 3D-Animation Computerspiele Filme Virtual Reality Prozesskontrolle Vibrationsanalyse Industrielle Fertigung

6 Techniken Optisch, Bilderfassungssysteme Elektromagnetisch Elektromechanisch Akustisch Inertial Datenhandschuhe Face Tracker Meist werden reflektierende Sensoren von Infrarotkameras aufgezeichnet Ortung durch Bilderkennung + - präzise, hohe Abtastraten möglich Verdeckungen, hohe Kosten, rechenintensiv

7 Techniken Optisch, Bilderfassungssysteme Elektromagnetisch Elektromechanisch Akustisch + Inertial - Datenhandschuhe Face Tracker Transmitter generiert elektromagnetisches Feld, Sensoren messen Feldstärke, Receiver empfängt Daten echtzeitfähig, relativ günstig, keine Verdeckungen, 6DOF Jitter, magnetische Störfelder, geringe Abtastrate

8 Techniken Optisch, Bilderfassungssysteme Elektromagnetisch Elektromechanisch Akustisch Inertial Datenhandschuhe Face Tracker Außenskelett + - umgebungsunabhängig schränkt Bewegungen ein, unflexibel

9 Techniken Optisch, Bilderfassungssysteme Elektromagnetisch Elektromechanisch Akustisch Inertial Datenhandschuhe Face Tracker Akustisch: Sender emittieren Ultraschallwellen, Empfänger misst Phasenkohärenz oder Time of Flight + kostengünstig Hintergrundgeräusche, Reflektionen, viele Sender/Empfänger nötig Inertial: Beschleunigungssensoren und Gyroskope + - umgebungsunabhängig Aufsummierung der Fehler

10 Techniken Optisch, Bilderfassungssysteme Elektromagnetisch Elektromechanisch Akustisch Inertial Datenhandschuhe Face Tracker

11 Virtuelle Charaktere Skelett + Geometrie durch Skinning verbunden

12 Das Projekt Virtual Human Projektziel: Entwicklung von glaubwürdigen autonomen Interaktionsagenten BMBF-Projekt Laufzeit Partner in Deutschland Budget 6,8 M (1,6 M IMK)

13 Virtual Human: Partner Konsortialführung Fraunhofer Institut für graphische Datenverarbeitung Fraunhofer Institut für Medienkommunikation Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz Zentrum für graphische Datenverarbeitung e.v.

14 Motion Capture am IMK Verwenden von vorhandenen Komponenten - VR-Displaysystem icone - 5 Infrarot-Kameras von ART - Software: Dtrack - Cybergloves

15 Ergebnis: Optisches Echtzeitsystem Messen der Körperhaltung: Kameras und Sensoren Auswerten der Kameradaten: DTrack virtueller Charakter Schauspieler Messen der Fingerhaltung: Datenhandschuhe Animieren des Charakters: Motionbuilder

16 Messen der Körperhaltung Herstellen des Anzugs Zusammenfassen mehrerer Sensoren als 6DOF-Bodies Flexible Anbringung am Körper Kauf und Positionierung von vier ARTrack2 Kameras Schliessen den icone-halbkreis Erfassung auch von unten Aufteilung in drei Syncgruppen

17 Auswerten der Kameradaten Software DTrack Senden der 6DOF Daten

18 Messen der Fingerhaltung Kauf von zwei neuen CyberGloves Anbindung an Motionbuilder

19 Animieren des Charakters PlugIn zum Verwenden der DTrack Daten Anpassen des Actors Kalibrieren der Cybergloves Anbinden des Charakters Visualisierung in Echzeit

20 Vor- und Nachteile Vorteile Nachteile - Echtzeitvisualisierung - Verdeckungen möglich - Anzug ist anpassbar - geringe Frequenz (60 Hz) - Optisches Verfahren Präzision, geringer Jitter - kleine Aufzeichnungsfläche - gemäßigte Kosten für optisches System

21 Weitere Ziele Prozesse automatisieren Nachbearbeitung Kalibrierung Motion Capture mit wenigen Sensoren / komplett ohne Sensoren

22 Weitere Informationen Menache, Alberto (2000): Understanding Motion Capture for Computer Animation and Video Games, Morgan Kaufmann Publishers. Kontakt: Sophie Jörg Danke für Ihre Aufmerksamkeit!