动作捕捉技术Noitom:抛开键鼠,来游戏中战个痛快

试想下,在你的面前是类似《魔戒》中那般,成百上千的魔怪精兽向你扑来,为了保护族人,你要与入侵者奋勇鏖战。身临战火与硝烟弥漫的战场的你,不停闪躲刀斧的挥砍,与巨兽贴身肉搏,趁敌人不备取敌首级……这样的感官体验是否真的能在现实世界中实现?在Unite 2014大会上,Noitom的CTO戴若犁演示了类似的技术。他身着特制的黑色紧身动捕服,全身穿戴着17个传感器设备,在空中模拟刀剑挥砍的动作。而在他面前的大屏幕上,一只只怪物向他俯冲而来,但都被挥出的剑刃击杀,飚血倒地。

Noitom的技术,是怎样做到让玩家抛开键盘,来战个痛快的呢?在整个虚拟生态中,Unity渲染出一个虚拟的游戏世界,营造了场景和怪物;那么诸如Oculus Rift的虚拟现实技术便作为输出载体,借助头盔式显示器让你感知到虚拟世界;Noitom则作为其中的一项输入设备,捕捉现实中玩家的动作和姿态,同步投射在游戏中的虚拟人物上,三者配合下实现临场作战的沉浸感。

(动作捕捉的交互演示视频)

为了能够真实模拟躯干动作,演示时,戴若犁一共佩戴了17个传感器,上半身10个,下半身7个。“传感器能捕捉到最主要的一些骨骼和关节的动作,再复现到这样的虚拟模型上去。”戴若犁告诉PingWest:人的身上一共23个关键骨骼,实际动作捕捉时简化为17个。使用者能根据需求,裁减传感器,做局部枝干的动作捕捉。全套设备只需一台笔记本以及一个接收器。戴若犁介绍到,整个系统在协议层、应用层的射频是Noitom自己写的,传统的射频传输标准满足不了这样的需求,Zigbee带宽太窄、蓝牙最多支持六个设备、WiFi时延太大,Noitom系统的时延却能做到1/480秒。

采用普通鞭状天线时,接收器能感知40-50米的范围,各个传感器在360度范围内的角度测量误差为0.2-0.3度,如果是增益更大一些的天线,则能感知约100米范围内的动作。位置误差方面,相当于用户往外走50米,再次折回,大概误差2厘米左右。

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每个传感器约麻将那么大,但厚度约只有一半。每个传感器都配备电池和无线传输模块,都是标准化的,不同部位间能相互替换,一次通电能维持约3-4小时的工作时间。他们把这套动作捕捉系统称为PERCEPTION(感知),中文名为腾挪,这是因为相比传统利用摄像头、马克点的光学动作捕捉而言。利用惯性动作捕捉的腾挪,不需要限定在某一固定的场所,也不用考虑视觉上遮挡,以及多人动作时可能的身体交叉对动作捕捉的影响,同时还能和手持设备互动,自由地闪转腾挪。

但这会牺牲部分精度,光学动作捕捉能达到百分之一毫米量级。戴若犁称,在美国湾区他见过精度最高的光学动作捕捉系统——你把手指按在桌子,略微施加力量晃动桌子,通过算法处理就能捕捉到肉眼所察觉不到的极其细微的位置移动。但他认为,这样的精度大大冗余,没有这么必要。因为人身体上的肌肉、骨骼、衣服动作产生的“噪音”,已经远远高于精度了。

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相较精度,戴更在意的是动作捕捉系统,能够用更为轻巧设计或更便捷穿戴的方式,让消费级用户愿意去接受。“任何好的交互手段都是大家感受不到的、会忘记的、不会降低沉浸感的,就像语言交流一样。”在最新的动作捕捉系统中,Noitom大幅缩减了传感器的体积,只有指甲盖那么大,让设备穿戴起来不似前者那样臃肿。实现的手段是,用一个较大的主传感器作为中心节点来控制多个小传感器,这些小传感器就省去了不少的产品模块。戴若犁告诉PingWest,这个产品短期内会用作手部动作捕捉产品的设计。

Noitom还在和国内一家互联网公司合作,推出用于智能设备交互的可穿戴设备。在这套设备中,保持了轻便的特性,只用到1-2个传感器,用户通过腕、肘动作来进行交互。

Noitom目前主要的营收来自技术授权、动作捕捉系统的售卖等B2B的生意,以及按时间计费的动作捕捉服务。在B2B生意中,游戏方面的比重虽然只有1/5,但占比正在增加。Noitom还在和Unity协商,可能联合头戴式显示器等其他合作商,为虚拟现实技术制定一个标准的接口和通讯方式,提供输入、内容、输出的完整解决方案。同时,Noitom会考虑以动作包的形式给游戏制作业界提供一个标准的动作资源库。

Notiom更大的野心是对家用市场的瞄准,除了和合作伙伴授权算法技术,推出几款消费级产品,定位在一些细分领域。在2013年的时候,为了验证动作捕捉在家用市场的潜力,Noitom推出了搭配高尔夫球杆使用的传感设备myswing。通过MEMS微型传感器与手机App,直接记录杆面开合变化、挥杆节奏、挥杆平面、杆头速度、杆头路径、飞行距离,帮助运动员改进动作。戴若犁介绍称,很快要发布的新版myswing plus中,会加上手臂、背部或髋关节上的传感器,通过球杆和身体两个节点,同时采集复现用户击球动作,数据更为丰富。

尽管自动化专业的戴若犁,希望Noitom作为动作输入技术的提供商,尽早在虚拟现实中有所布局,同时和其他技术提供商合作一起制定一套针对虚拟现实技术解决方案标准。但他认为,目前虚拟现实还有一个“最大的敌人”——用户在感受场景时存在一种Motion sickness,一种“视错差”,也就是常见的晕车、晕3D的感觉。特别是场景中的人物在进行位置移动时,玩家本身是不动的,现实与虚拟世界景象,耳部的前庭感知与视觉画面的脱离,会造成头晕呕心的感觉。特别是在游戏设计中,玩家所扮演的角色往往超乎常人,跑得更快、跳得更高更远,现实中的动作输入与游戏展示并不是完全等同的,类似的落差如果无法调和或进行修正,可能会极大地限制虚拟现实游戏开发的想象力,甚至让虚拟现实技术沦为小众的玩物。

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