[发明专利]基于被动式光学动作捕捉的多人虚拟预演系统

说明书

本发明公开一种基于被动式光学动作捕捉的多人虚拟预演系统，它包括演员表演平台、多位演员身穿贴有多个标记点的动作捕捉服、动作捕捉摄像机、数据处理设备及数据显示设备；所述演员表演平台包括多位演员在配备动捕设备的指定场地内按照剧本预演；所述多位演员身穿贴有多个标记点的动作捕捉服用以准确定位人体各关节位置；所述动作捕捉摄像机选择若干台，采集多位演员的动作数据；所述数据处理设备处理采集到的演员动作数据，传输给所述数据显示设备；所述数据显示设备利用接收的动作数据驱动多个虚拟人物模型，实时显示在屏幕上，并以此建立演员动作数据库；借助虚拟引擎，依据剧本调用演员动作数据库中的数据，可为特效电影的预演做准备。

技术领域

本发明涉及影视娱乐技术领域，特别涉及一种基于被动式光学动作捕捉的多人虚拟预演系统。

背景技术

特效电影的投资较大，技术要求高，制作周期较长，导演会根据现有的成本拍摄最好的效果，甚至做几个特技镜头、哪几个机位的特技镜头，都有详细的要求，所以在特效电影制作流程中预演环节非常重要。

预演系统及方法是影视领域最新形式的3D技术应用，演员预演通常采用光学定位跟踪技术进行高精度的全身运动捕捉。技术的进步推动预演系统及方法朝着虚拟化方向发展，呈现出更加清晰的三维立体效果。将虚拟预演技术应用到电影中，为电影制作提供了比较直观的生产力工具。通过使用虚拟预演技术可以提高电影的艺术创造力,同时也节省影片的拍摄时间，提高拍摄效率。

预演技术目前已应用到教育、医疗、影视、工业等多个领域。将虚拟预演应用到电影中，为电影制作提供了比较直观的生产力工具，提高电影的艺术创造力，同时也节省影片的拍摄时间，提高拍摄效率。

预演技术在《美国队长》、《木星上行》、《Hubble 3D》等国外电影应用较早，且技术发展较为成熟，但制作成本较高。国内2014年《寻龙诀》制作60分钟、创下本土电影记录的预演片段，由此按照严格的工业流水线，做出了亚洲顶级水准的特效。在2018年即将上映的电影《刀背藏身》，在拍摄过程中同样使用虚拟拍摄系统，进行实时预演。对未来电影制作而言，美国的电影完全是院线制。并且电影制作的行业细分完善，从策划到拍摄、后期特效、合成、配乐等都有专业的公司。而国内还未出现如此细致的细分。相比国外，国内的电影预演技术应用案例较少，预演技术在国内还属于新兴技术，这就对预演系统的完善程度要求较高，为了真实模拟大部分的电影画面，优秀的预演系统至少包括人物造型、动作捕捉、面部捕捉、音乐、特效、镜头运动等功能，能够极大地提高设置效率，节约制作成本。动作捕捉作为预演系统中的一部分同样不容忽视。

目前动作捕捉用于影视动画制作虚拟现实、生物力学、医疗康复、教学训练等许多领域。目前动作捕捉技术在影视行业已成为一种相对普遍的应用，如经典影片《阿凡达》、《指环王》的咕噜、《丁丁历险记》的阿道克、《猩球崛起》的凯撒等人物的塑造都采用了动作捕捉技术，2015年上映的《寻龙诀》的制作采用惯性动作捕捉技术，该项技术使用的设备操作简单，价格相对较低，将预演的难度和成本的投入都有很大程度的降低。但是，前期预演的精度对中期拍摄和后期制作有很大帮助。因此，光学动作捕捉精确度高被广泛使用。

然而，国内光学动捕的技术水平有限，成本较高，计算复杂度高，跟踪数据不稳定等问题都限制了光学动捕技术在预演系统中的应用普及。成本和技术方面存在诸多问题：精确度较低，易受电磁干扰；采用仪器定位标记点会对人体动作有一定的约束；由于人体关节点多且活动自由度高，尤其在光学动作捕捉过程中，易出现标记点被遮挡或扭曲变形、定位不准确、数据丢失等问题。运动序列存在频率上的差异，相同的动作速度差别较大，数据追踪不稳定，导致输出的动画片段出现抖动现象；由于硬件和算法定位问题，导致数据传输较慢，系统延迟性较高。

因此，有必要设计一种基于被动式光学动作捕捉的多人虚拟预演系统及方法，以解决上述问题。

发明内容