Существуют два основных вида систем motion capture:
1. Маркерная система motion capture, где используется специальное оборудование. На человека надевается костюм с датчиками, он производит движения, требуемые по сценарию, встаёт в условленные позы, имитирует действия; данные с датчиков фиксируются камерами и поступают в компьютер, где сводятся в единую трёхмерную модель, точно воспроизводящую движения актёра, на основе которой позже (или в режиме реального времени) создаётся анимация персонажа. Также этим методом воспроизводится мимика актёра (в этом случае на его лице располагаются маркеры, позволяющие фиксировать основные мимические движения).
2. Безмаркерная технология, не требующая специальных датчиков или специального костюма. Безмаркерная технология основана на технологиях компьютерного зрения и распознавания образов. Актер может сниматься в обычной одежде, что сильно ускоряет подготовку к съемкам и позволяет снимать сложные движения (борьба, падения, прыжки, и т. п.) без риска повреждения датчиков или маркеров. Несколько практически применимых безмаркерных систем были разработаны в последние годы, хотя исследования подобной технологии проводятся уже долгое время. На сегодняшний день существует программное обеспечение «настольного» класса для безмаркерного захвата движений. В данном случае не требуется специального оборудования, специального освещения и пространства. Съёмка производится с помощью обычной камеры (или веб-камеры) и персонального компьютера.
На сегодняшний день существуют большое количество маркерных систем захвата движений. Различие между ними заключается в принципе передачи движений:
1. Оптические пассивные. На костюме, входящем в комплект такой системы, прикреплены датчики-маркеры, которые названы пассивными, потому что отражают только посланный на них свет, но сами не светятся. В таких системах свет (инфра-красный) на маркеры посылается с установленных на камерах высокочастотных стробоскопов и, отразившись от маркеров, попадает обратно в объектив камеры, сообщая тем самым позицию маркера.
Минус оптических пассивных систем заключается в длительности размещения маркеров на человека. Так же иногда при быстром движении или близком расположении маркеров друг к другу система может их путать (поскольку эта технология не предусматривает идентификации каждого маркера по отдельности).
2. Оптические активные названы так потому, что вместо светоотражающих маркеров, которые крепятся к костюму актёра, в них используются светодиоды с интегрированными процессорами и радио-синхронизацией. Каждому светодиоду назначается ID (идентификатор), что позволяет системе не путать маркеры друг с другом, а также узнавать их, после того как они были перекрыты и снова появились в поле зрения камер. Во всём остальном принцип работы таких систем схож с пассивными системами.
Минусы активных систем:
· Отсутствие возможности захвата движений и мимики лица
· Дополнительный контроллер, крепящийся к актёру и подключенный к маркерам-светодиодам, сковывает его движения
· Хрупкость и относительно высокая стоимость маркеров-светодиодов
3. Магнитные системы, в которых маркерами являются магниты, а камерами — ресиверы, система высчитывает их позиции по искажениям магнитного потока.
Минусы магнитных систем:
· Магнитные системы подвержены магнитным и электрическим помехам от металлических предметов и окружения (электропроводки помещения, оргтехники, арматуры в плитах строения)
· Переменчивая чувствительность сенсоров в зависимости от их положения в рабочей зоне
· Меньшая по сравнению с оптическими системами рабочая зона
· Отсутствие возможности захвата движений и мимики лица
· Дополнительный контроллер, прикреплённый к актёру и подключенный к магнитным маркерам, или даже связка проводов, тянущаяся от актёра к компьютеру.
· Высокая стоимость магнитных маркеров
4. Механические системы напрямую следят за сгибами суставов, для этого на актёра надевается специальный механический mocap-скелет, который повторяет следом за ним все движения. В компьютер при этом передаются данные об углах сгибов всех суставов.
Минусы механических систем:
· Mocap-скелет, с дополнительным контроллером, прикреплённым к актёру и подключенным к сенсорам сгибов, а в некоторых случаях и провода, тянущиеся от скелета, сильно ограничивают движения актёра.
· Отсутствие возможности захвата:
· Движений и мимики лица
· Движений тесного взаимодействия двух и более человек
· Движений на полу — кувырки, падения и т. д.
· Риск поломки механики при неосторожном использовании.
5. Гироскопические / инерциальные системы для сбора информации о движении используют миниатюрные гироскопы и инерциальные сенсоры, расположенные на теле актёра — также как и маркеры или магниты в других mocap-системах. Данные с гироскопов и сенсоров передаются в компьютер, где происходит их обработка и запись. Система определяет не только положение сенсора, но также угол его наклона.
Минусы гироскопических / инерциальных систем:
· Отсутствие возможности захвата движений и мимики лица
· Дополнительный контроллер, прикреплённый к человеку и подключенный к магнитным маркерам, или даже связка проводов, тянущаяся от актёра к компьютеру.
· Высокая стоимость гироскопов и инерциальных сенсоров
· Для определения положения актёра в пространстве нужна дополнительная мини-система (оптическая или магнитная)
Группа специалистов из Английского института спорта (English Institute of Sport), который базируется в Шеффилде (Sheffield) разработала программу iBoxer, которая позволила английской олимпийской команде боксеров лучше подготовиться к Олимпиаде. На первый взгляд, на экране компьютера просто отображаются различные виды графики, которые можно увидеть в любом офисном документе. Но при ближайшем рассмотрении для специалиста по боксу всплывает очень важная информация - оси графиков включают такие заголовки, как "количество ударов в каждом раунде", "накопительный счет ударов", "эффективность атаки», «количество ударов в минуту», «время между ударами" и т.д.
iBoxer была специально разработана для британской сборной бокса. По словам разработчиков, это самый интегрированный программный пакет для анализа в своем роде. Попытки количественного анализа действий боксеров предпринимались давно. Использовались такие параметры, как «интервал успешной атаки», «отношение выигранных баллов ко всем выполненным приемам», «эффективность техники», «надежность защиты» и т.д. Однако новый программный продукт позволяет не только подсчитать количество ударов и другие параметры активности боксера, но и дает возможность оценить действия соперника, когда он проигрывает, чтобы выяснить, почему и как он потерял очки. Можно, например, посмотреть соотношение выигранных боёв к сумме выигранных и проигранных боёв или, например, отношение выигранных приемов в стойке к сумме всех выигранных приемов. «iBoxer укрепляет мотивацию боксеров, укрепляет их веру в то, что они могут победить соперника», объясняет один из разработчиков, Роберт Гибсон (Robert Gibson). Эта программа, работающая на SQL Server платформе, позволяет получать аналитику в реальном масштабе времени. «Пять лет назад, когда я только начинал, у нас было огромное количество видео на жестких дисках, ноутбуках, настольных компьютерах. Что iBoxer позволил нам сделать, так это объединить все, что было накоплено. Теперь вся информация собрана в одном месте, что позволяет легко делиться ею с остальной командой » - говорит Гибсон. По сути, iBoxer - это огромная база данных, содержащая информацию о более чем 20.000 боксеров. Видеоматериалы были получены, в основном, из YouTube и с DVD-дисков. Но, в первую очередь, архив построен на съемках самих аналитиков, которые тщательно документировали множество боев высокого уровня. Это позволяет тренерам и боксерам анализировать предыдущие бои и сравнивать полученные данные со статистической информацией Международной ассоциации любительского бокса. Анализ полученного массива данных накопленного за пять лет, позволил прийти к выводу, что такая подготовка увеличивает шанс боксера примерно на 25%. Так, по мнению специалистов Английского института спорта, более слабый Энтони Огого победил участника топ-рейтинга в среднем весе Евгения Хитрова в поединке полуфинала, в основном, за счет подготовки с помощью iBoxer’а.
После начала использования программы «iBoxer» эффективность тренировок возрасла примерно на 20%, как утверждают сами тренеры. Процесс тренировки, практически, не меняется, однако, значительно меняется скорость понимания и усвоения материала спортсменами (примерно 30%), из-за появления в тренирововчном процессе наглядности: удары, уклоны, движения ног и т.д. Тренер и спортсмен получили возможность в реальном времени просматривать и анализировать технику и сразу же корректировать ошибки и недостатки.
Можно сделать вывод, что данная программа даёт определённые преймущества в подготовке спортсменов и анализе их результатов. Благодаря технической мобильности проводить подобные исследования возможно в любом месте. Однако же, главным минусом является дороговизна оборудования и неподготовленность кадров для проведения, обработки и интерпретации результатов.
Список литературы
1. Курашвили В. А.. Вестник спортивных инноваций (41) – М. 2012
