第二章　动作捕捉系统的安装

VICON光学动作捕捉系统-制作流程 模型骨骼 VICON光学动作捕捉系统 C3D数据 MotionBuilder FBX 数据 配套IQ数据捕捉处理软件 制作小组

1、动作捕捉系统环境要求 　　本节主要简述运动捕捉系统对现场环境的要求，其中，一些资料的设置是永久有效的，其余的只是短暂有效的，待捕捉动作时还需设置。 　　动捕环境取决于许多因素，包括： •可用空间-捕捉空间场地大小 •vicon系统的实际应用范围 •你所要做的动作捕捉的类型

　　这一节介绍了几个参数，设立捕捉空间，以便要得到最好的结果，但是当扩大、升级或移动系统到新的位置上，整个环境设置也要相应的变换。

　　捕捉空间的大小：所需的空间可以计算的基础上，空间的大小与捕捉的速度和捕捉的目标数量及相机的摆放位置类型相关，如下图：

例如，如果你想在一个3. 3. 2（米）空间，使用mcams12. 5mm镜头，捕捉在120 Hz，这样捕捉的距离大约有5 　　例如，如果你想在一个3*3*2（米）空间，使用mcams12.5mm镜头，捕捉在120 Hz，这样捕捉的距离大约有5.6米。如果你使用9mm镜头，捕捉的距离大约只有4.6米。一般在对捕捉空间的设置时都会有系统工程师事先规划你的位置精确的规范和考虑。

　　地面和天花板：地板应粗糙点，以防止反射，光滑的地面将给镜头带来很大的干扰，会产生很多的反光点，并且会对正常的MARKER点产生一定的影响。而且对于演员在做表演动作时极其不便甚至伤害身体。如果是抛光的地面，建议整块地面用黑色（不反射）橡胶材质平铺；或者用木质地板及一些非反光材料。

　　天花板高度至少在3米以上，如果是捕获运动，如楼梯或跳跃，可能需要3米以上。如果你的相机悬吊在天花板上，那么天花板要足以保证演员的安全及无振动，过度振动可能导致捕捉出现问题，如果相机发生的振动在一毫米或以上，那么需要重新校正场地。为了保证质量，每次捕捉之前都必须重新校正一次，一旦校正完毕，如果没有发生太大的振动就没有必要再次校正。

墙面： 　　需要涂上深色漆（无反射）或包上蓝色的布；颜色最好不要MARKER点的颜色相近，特别重要的一点是墙面一定要无反射。 　　如果摄影机是安装在墙壁上，这就要求它们不应该受到振动，否则会影响捕捉的质量。

　　玻璃窗户：如果有窗户，应该用窗帘或百叶窗来阻挡阳光直接照射。和地面一样，当红外线光打到玻璃后有强烈的反射。这儿有很多解决此问题的办法。极普遍采用的方法是用在玻璃上附一种极薄的膜和窗帘。

电力供应 　　为避免在捕获期间出现意外事故，以尽量减少断电的影响，我们建议vicon系统电路与其他电器设备要分开，如照明，风扇和暖气。 照明 　　为了不影响系统的性能，建议安装荧光灯或是正常水平的照明设备。特别注意的是，不应该使用聚光灯和白炽灯，演播室（导演室）的照明水平也要合理，不要太亮。电脑屏幕的亮度也要柔和，以减少眩光，避免干扰。

导管和电源插座 　　如果是个固定的空间，可考虑使用内置导管摆放vicon系统的电缆和数据线。导管安装到相机的位置，然后通过它们连接到相机，另一头连接到datastation体系。 如果有多层空间，可以在地下空间安装电缆。 　　电源插座的数量和位置，将取决于额外设备的使用。一般系统的配置如下：

工作站 2台，其中一台负责VICON IQ，另一台安装MOTIONBUILDER或MAYA等 千M交换机 1 NET datastation 备用电源 若干

　　为了数据和设备的安全，datastation和其它设备应插入稳压的电源电路，这就必须要安装UPS稳压电源。 　　电缆-安全：我们建议两种方式来布置电缆。一种是将电缆吊在上面，并固定好，另一种就是用线盒或导管，电缆嵌在金属盒内或管内。千万不要将电缆放在地上，很容易碰到，并引起镜头发生振动。

计算机网络 　　最好单独安装一个千M交换机，用来连接工作站和datastation，因为有大量的数据要传输。

　　音乐及音效：我们建议在表演区屋顶四个角落安装音箱。当同时拥有高质量的音乐时，演员的表演将会更容易； 　　表演区的话筒：我们的经验是设备区和演员之间的及时交流可以提高动作表演及捕捉的效率。只需在设备控制区安装一个麦克风连接在表演区的喇叭上，这样可以确保清楚地让演员领会要求。 　　表演区的监视：演员可以通过屏幕看到动捕数据的播放。我们选用了等离子屏幕，我们建议在表演区的角落的墙上挂屏幕，这样屏幕的表面不会带来反射，屏幕可以略往下倾斜以便演员观看。

　　镜头固定：我们建议用万向云台来装镜头。可以固定在墙上并可以按需求调整。 　　镜头数量：根据场地的大小及教学目的和规模，我们建议第一步先到位 12 个镜头数量。因为12个镜头可到最大范围的捕捉区域（见设计图）可以满足2-3人同时表演的动作采集，这样可以基本完成动画和游戏的教学和制作。以后根据运行的需要可以再进行镜头数量的设备扩充。

Vicon 设备的设计图 　　这是一个针对12个摄像机的场地设计图。图表中的圆形区域表示12个镜头所能捕捉到的有效范围。

VICON光学动作捕捉系统-主要设备

2、Camera 的介绍 Vicon MX摄像机

Camera的分类 在VICON MX中，主要的摄像机分为三类MX8系列、MX13系列、MX40系列。

VICON光学动作捕捉系统-摄像机 特有的四百万像素 内置智能处理图像功能，不 丢失每一个捕捉数据 灰阶测量图像 - 质心匹配 精选镜头和发光器 370 FPS的速度记录最高分辨 率（2352╳ 1728 ） 实际2,000 FPS的最高记录速度 MX-F40

VICON光学动作捕捉系统-摄像机 独有的二百万像素 内置智能处理图像功能，不 丢失每一个捕捉数据 灰阶测量图像 - 质心匹配 精选镜头和发光器 500 FPS的速度记录最高分辨 率（1600╳ 1280 ） 实际2,000 FPS的最高记录速度 MX-F20

VICON光学动作捕捉系统-内部了解 VEGAS CMOS (Vicon专利芯片) 主板背面 （三块处理芯片） 主板背面 （三块处理芯片） 主板前面 （CMOS感光芯片）

以下是各种系列摄像机的对比： 性能参数描述以及单位 MX40系列摄像机 MX13系列摄像机 分辨率 (H x V) 像素 2352x1728 全分辨率时支持捕捉频率(fps) Full Frame Rate (fps) at full resolution 160 482 芯片长宽比Aspect Ratio 4:3 5:4 芯片像素大小Sensor size 百万像素 4 1.3 芯片实际尺寸大小Sensor size (H x V) 毫米 16.5x12.1 15.4x12.3 电子快门Shuttered 否 是 芯片类型Sensor type CMOS 模拟视频讯号模式VGA Monitor Mode (h x v) 85.1千Hz x 48Hz 120千Hz x 100Hz

照像机背部示意图

3、VICON 组件介绍 MX Net 　　MX Net是Vicon MX系统的必备组件，它提供电源供给以及数据交流给1-8个与之相连接的MX摄像机（或者其它设备），然后将数据传回PC主机或者是与MX Link相联接，将数据传给能支持更多摄像机数量的MX Link。MX Net与PC主机之间路由所有数据，与MX摄像机之间交换同步信息。

MX Link 　　Vicon MX系统中MX摄像机个数超过8时需要MX Link，它可以同时连接2-4个MX Net。 在MX Net和MX Link之间的Gigabit（千兆比特）以太网络数据流确保足够的数据流量以实现多个反光球实时捕捉。 MX Link与PC主机交换所有讯息，并与之相连的所有MX Net或者其它MX Link交换同步信息。 　　一个充分配置的MX Link最多可以同时连接4个完全配置的MX Net，即可以同时支持最多32个MX摄像机。客户可以再添加MX Link来组建自己所需的Vicon MX系统架构。

MX Control 　　MX Control提供Vicon MX系统与第三方设备之间的接口，这些第三方设备包括测力板、肌电设备、音频、数据手套、眼球跟踪器或者其它数字设备。MX Control可以包含其它附加的板卡以增强Vicon MX系统的功能。 　　MX Control以MX摄像机同样的方式与MX Net相连接，使用同样的接口，网络连线以及信号。PC主机上面的Vicon软件会自动判别MX Control不是摄像机。 　　MX Control通常在所连接的Vicon MX系统中提供主同步信号。

4、VICON外围套件介绍 Vicon MX系统包含了一套用于精确校正系统的校准套件和一套用于系统使用初始化的标准配件。

Vicon MX系统标准配件通常包含： 用于粘贴反光球用的胶带 捕捉时穿着的Vicon莱卡紧身服 软件加密狗 Vicon MX系统捕捉用反光球，直径分别为3毫米/9.5毫米/14毫米/25毫米

VICON光学动作捕捉系统-标记点

Vicon iQ软件 　　Vicon iQ为控制Vicon MX系统的主要软件，该软件具有智能数据处理的功能，主要安装于配有Microsoft公司的Windows2000以及Windows XP操作系统的计算机之中。

VICON光学动作捕捉系统-IQ 完整的解决方案，捕捉和修补数 据于一体 自动标定三维数据 人工智能式刚体修补数据技术 虚拟三维数据修补技术 命令管线

VICON光学动作捕捉系统-数据管理 Vicon公司不同的应用软件可以共享同一个数据管理系统，这个数据 管理系统让用户轻松了解PC上所有的捕捉数据，这些数据上都可以 加上注释，显示捕捉时间，处理进度等等 存档简易 输入和输出方便简易

5、VICON 系统构架 Vicon MX构架主要组成要素包含： MX 摄像机 MX组件 　　MX NET，MX Link和MX Control组成Vicon MX系统的分布式构架以适应系统所含不同个数的MX摄像机以及来自第三方的硬件设备。

MX软件 　　Vicon MX系统支持Workstation，Vicon iQ，BodyBuilder以及Polygon软件以应用于生命科学，工程学以及娱乐媒体制作业。现有的Vicon用户会发现熟悉的原有工作流程以及Vicon MX系统所独特开发的新特性。

PC主机 　　Vicon MX系统需要一台含有以太网络端口的PC主机，所有应用于Vicon MX系统的Vicon软件都将安装于该PC主机。 MX 专用连接线 　　Vicon公司专有的MX专用连接线将系统组件连接一体，提供诸多功能如电源供给、以太网络交流、同步信号、视频讯息和数据交流。MX专用连接线能够非常便捷地铺设于工作室、实验室或者户外。

MX 外围套件 第三方设备（可选） Vicon MX系统包含了一套用于精确校正系统的校准套件和一套用于系统使用初始化的标准配件。 　　Vicon MX系统可以整合一系列第三方设备，包括模拟设备（例如测力板），音频设备（如麦克风）以及视频外设（如PAL或者NTSC制式的磁带录像机）。 　　客户可以根据自己的需要来创建自己的Vicon MX系统构架。

Vicon MX系统构架范例 　　最基本的Vicon MX系统构架包含1-8个MX摄像机，一台MX Net和一台PC主机，如下图所示

　　Vicon MX系统的分布式构架使得客户能够自己决定MX系统组件的数量以及第三方设备来适合客户自身的应用需要。 　　例如，你的应用需要超过8个MX摄像机，MX Link必须被采用到Vicon MX系统构架中，以连接多个MX Net单元，如下图所示。

VICON光学动作捕捉系统-安装设备

VICON光学动作捕捉系统-实地安装 厦门软件园

VICON光学动作捕捉系统-实地安装 面部捕捉架设图

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