影视动漫惯性动作捕捉技术应用发展

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摘要:随着科学技术的发展和人们生活质量的提高，影视动漫已经逐渐成为丰富人们日常娱乐和文化交流的重要手段。基于动作捕捉基础上发展起来的惯性动作捕捉技术加快了影视动漫的发展进程，使影视动画效果更加丰富多彩，动作更加精确到位。本文将针对惯性动作捕捉技术在影视动漫中的应用和发展进行探讨和研究，希望能够为相关工作人士提供参考价值。

关键词:惯性动作捕捉;影视动漫;应用;发展

惯性动作捕捉技术是基于惯性传感系统和较为尖端的传感器数据融合算法而研发的无需摄像机参与的人体动作捕捉系统。惯性动作捕捉技术的出现摆脱了传统的光学动作捕捉摄像技术的束缚，实现了动作捕捉技术新的飞跃。

1惯性动作捕捉技术概述

惯性动作捕捉技术是一种新型的动作捕捉技术，它的出现打破了光学动作捕捉在影视动漫中的市场主导格局。这种技术是基于传感器技术与人体动力学、无线传输技术和计算机技术的高度融合而研发的具有综合性的动作捕捉技术［1］。

2惯性动作捕捉技术在影视动漫中的应用

2．1惯性动作捕捉技术系统原理

惯性动作捕捉系统主要有数据采集系统、数据传输系统和数据处理系统构成。数据采集系统关键部件由加速度计、陀螺仪和磁力计构成惯性传感器对人体运动数据进行捕捉和采集，包括人体各部位在不同姿态下的姿态和方位信息，这些数据采集后传输到数据处理设备中，进行数据的矫正和处理，建立三维立体模型，使三维影像模型具有人体运动的真实、自然的运动效果［2］。

2．1．1惯性动作捕捉技术中加速度计的运用加速度计是惯性动作捕捉系统中主要构件之一，加速度计能够对来自人体运动产生的加速度和运动方向进行监测，监测过程主要通过对加速度计轴向受力情况检测实现的，通过建立三维立体坐标的方式，表现出加速度的方向和大小。加速度计所测量的数据是相对于地面作为参照而产生的运动姿态，需要通过陀螺仪的补偿才能够使测量精度更加精确。

2．1．2惯性动作捕捉技术中陀螺仪的运用陀螺仪是通过对陀螺转子在三维坐标内的垂直轴向与设备之间形成的夹角进行测量，对角速度进行精确计算得出人体在三维空间内的运动状态。陀螺仪在旋转运动中具有较好的测量效果。

2．1．3惯性动作捕捉技术中磁力计的运用惯性动作捕捉系统中，陀螺仪能够对设备旋转动作做出准确测量，但是在确定设备方位方面存在不足，磁力计能够对陀螺仪存在的不足进行有效的补偿，准确测量出设备在不同方向上的夹角。惯性动作捕捉系统通过加速度计、陀螺仪和磁力计的互相补偿协调应用，实现对人体运动的实时跟踪监测，从而得出人体运动信息数据。

2．2惯性动作捕捉技术传感器融合算法

2．2．1IK算法概述IK反向运动学理论是根据人体的形成各个动作的主关节最终角度确定人体骨架的运动，有不同运动约束的关节连接而成分级结构骨架，分级结构骨架由许多环节链构成，通过效应器来带动各个部位的同时运动，只要确定了动作起始位置和结束位置以及运动的途径，就能够按反方向运动学算出人体部位的运动信息数据。

2．2．2IK算法在惯性动作捕捉技术中的应用IK反向运动学通常被称作室内定位技术，在定位过程中，通过激光发生装置对佩戴者身上的传感器进行位置追踪，获得位置信息和方向数据，然后利用IK算法进行反向推算，得出人体的运动信息。由于激光定位过程会存在遮挡情况，需要用惯性动作捕捉技术进行补偿。

2．2．3惯性动作捕捉技术在影视动漫中的应用惯性动作捕捉系统在影视动漫制作中的应用极大程度上降低了后期制作处理中的难度，降低了后期制作成本，提高影视动漫的拍摄效率。惯性动作捕捉与光学动作捕捉相比，克服了时间和空间的限制，解决了光学动作捕捉技术存在对特殊动作不能实时还原的缺陷，使动作捕捉适应于更多场景下进行，智能化水平更高;惯性动作捕捉技术利用了无线传感器，演员的佩戴不受束缚，使演员的动作更加协调，动作更加平稳，捕捉的动作幅度更大。因此，这种技术受到各领域的关注和信任。

3惯性动作捕捉对影视动漫产业的影响和发展

3．1惯性动作捕捉技术扩大了故事讲述的发挥空间

惯性动作捕捉技术在影视动漫产业中的应用，让导演的创意能够得到更加淋漓尽致的发挥，尤其在科幻电影拍摄和制作过程中，能够将虚拟现实效果与实际拍摄效果有机结合起来，场面更加逼真，动作更加接近生活。在国外影视发达的国家，这种技术已经广泛应用到了影视拍摄中，带来了很高的社会效应和经济效益，影视动漫的故事讲述创造了更加广阔的发挥空间。

3．2惯性动作捕捉技术提高影视动漫制作效率

惯性动作捕捉技术带来了影视动漫制作的巨大变革，不仅在成本上具有更大的优势，还大幅度缩短了影视动漫拍摄和制作时间，提高了影视制作的工作效率，为实现影视行业市场竞争提供了更大的活力，促进影视行业的快速发展［3］。

4结语

惯性动作捕捉技术是基于传统光学动作捕捉技术基础上的新的发展阶段，在影视动漫行业中具有较高的应用和推广价值。相信随着惯性动作捕捉技术的不断完善和发展，定能够从技术上创造更多的优势，解决掉测量精度上的不足，在各领域发挥更大的作用。

参考文献:

［1］王建磊．面部表情捕捉技术及其在动画游戏中的应用研究［J］．艺术品鉴，2018(11):93－94．

［2］张洪超，史卫亚，赵建伟．基于无线惯性传感器的人体动作捕捉系统［J］．电脑知识与技术，2019，15(5):257－260．

［3］王建磊．动作捕捉技术在三维游戏制作中的应用研究［J］．科技展望，2017(25):133－134．

作者：白国亮 刘芳 单位：黑龙江工程学院