ضبط سه بعدی حرکات بدن Inertial Motion Capture

ضبط سه بعدی حرکات بدن Inertial Motion Capture

این سیستم را به سبب خروجی های بی نظیر و بدون نیاز به ویرایش، و حداقل محدودیت در ضبط حرکات می توان زیر بنای تحولی بزرگ در عرصه انیمیشن سازی و بازی سازی  در ایران معرفی نمود، آن گونه که صنعت بازی سازی و انیمیشن سازی را در کشورهای غربی متحول نموده است.

تهیه ی سیستم های ضبط سه بعدی موجود به خاطر قیمت بسیار بالا، برای بسیاری از بازی سازان و انیماتورهای ایرانی ممکن نمی باشد و نتیجه کار این می شود که علارغم تلاش و شایستگی بسیار بالای ایشان در این امر، خروجی کارهای ایرانی فاصله زیادی با رقبای خارجی دارد.

انواع Motion Capture:

• Mechanical Motion Capture : با استفاده از پتانسیومترهای زاویه ای چرخش مفاصل را به دست می آورد و کل حرکات بدن را شبیه سازی می کند.
• Optical Motion Capture   : با استفاده از دوربین های مادون قرمز و نشانگر های متصل شده به بدن حرکات را تشخیص می دهد.
• Inertial Motion Capture  : با استفاده از سنسورهای اینرشیال و مغناطیسی که روی مفاصل قرار می گیرد، حرکات را ضبط کرده و خروجی های مناسب را تولید می کند، این نوع را با نام هایی مانند Portable Motion Capture و Magnetic motion Capture نیز شناخته می شود.
  

معرفی دستگاه در حال ساخت (Inertial Motion Capture):

این دستگاه شامل 17 برد IMU  (Inertial Measurement Unit) می باشد. IMU  به بردی اطلاق می شود که توسط سنسورهای Inertial، چرخش نسبی حول سه محور را محاسبه می کند و بدین گونه حرکات مفصلی که برد روی آن است را شبیه سازی می کند.

مهمترین بخش ساخت این نوع سیسم ضبط سه بعدی حرکات همان برد IMUمی باشد که به دلیل حساسیت و نویز شدید سنسورهای به کار رفته در این برد تشخیص و حذف نویزها  بسیار دشوار است. به علاوه ترکیب خروجی سنسورها(Sensor Fusion) نیاز به محاسبات دشوار ریاضی و آمار دارد، که این پیچیدگی ها بسیاری شرکت ها را از رسیدن به نتایج مطلوب باز داشته است.

حال گروه ما با تکیه بر توان فنی و جدیت و تلاش فراوان و با یاری خدای متعال توانسته، برد IMU با خروجی های بسیار مناسب طراحی کند، که بوسیله ی آن و با پشتیبانی مراکز تحقیقاتی می توان محصولاتی کاملا قابل رقابت با مشابه خارجی تولیدکرد و این در حالی است که تنها دو شرکت در این زمینه در جهان(Xsens , Animazoo) فعال می باشند و به یاری خدا کشور ایران را می توان سومین تولید کننده در این زمینه معرفی کرد.   

IMU  ساخته شده برای این دستگاه داراری خروجی بسیار نرم، بدون لرزش و نویز و با سرعت 1200 درجه بر ثانیه می باشد.  از آنجایی که هیچ سنسوری با این سرعت یافت نمی شود و سنسور های مناسب معمولا حداکثر سرعت آنها 300 درجه بر ثانیه است، باید با روش هایی خاص سرعت سنسور ها را به 1200 درجه بر ثانیه رساند که یکی از مهمترین بخش های ساخت این دستگاه است. به دلیل اینکه سرعت های پایین تر باعث می شوند که کاراکتر نتواند حرکات با سرعت بالا مانند حرکات ورزشی را انجام دهد.

خروجی های این قطعه  شامل     3D acceleration, 3D rate of turn and 3D earth-magnetic fieldمی باشد. این خروجی ها در نرم افزار به چرخش سه بعدی و 360 درجه حول سه محور تبدیل می شوند.

یکی از نکات مهمی که در دستگاه های موشن کپچر وجود دارد به دست آوردن مکان کاراکتر است. همانطور که می بینید در این دستگاه از GPS که یکی از مهمترین ابزار برای به دست آوردن مکان است استفاده نشده است.

برای به دست آوردن مکان در این دستگاه از خروجی تمام قطعات با تبدیل کردن خروجی آنها از Rotation  به Positionو سپس استفاده از الگوریتم  Extended Kalman filter و همینطور استفاده از Kinematic  که بین سنسور ها حاکم است استفاده شده است تا بتوان بدون نیاز به GPS مکان کاراکتر را در هر لحظه به دست آورد.

خروجی این 17 IMU  توسط یک بورد کنترل کننده مرکزی دریافت شده و به یک کامپیوتر ارسال می شود.  پس از دریافت اطلاعات توسط کامپیوتر، نرم افزار اطلاعات دریافت شده را به صورت real time نمایش می دهد که می توان خروجی را در هنگام ضبط مشاهده کرد و سپس می توان حرکت ضبط شده را به صورت خروجی های استاندارد مانند BVH و FBX به نرم افزار های دیگر مانند 3DS Max، Motion Builder، Maya و ... ارسال کرد.

نظرات