動作捕捉技術Noitom:拋開鍵鼠,來遊戲中戰個痛快

    試想下,在你的面前是類似《魔戒》中那般,成百上千的魔怪精獸向你撲來,爲了保護族人,你要與入侵者奮勇鏖戰。身臨戰火與硝煙瀰漫的戰場的你,不停閃躲刀斧的揮砍,與巨獸貼身肉搏,趁敵人不備取敵首級……這樣的感官體驗是否真的能在現實世界中實現?在Unite 2014大會上,Noitom的CTO戴若犁演示了類似的技術。他身着特製的黑色緊身動捕服,全身穿戴着17個傳感器設備,在空中模擬刀劍揮砍的動作。而在他面前的大屏幕上,一隻只怪物向他俯衝而來,但都被揮出的劍刃擊殺,飈血倒地。


    Noitom的技術,是怎樣做到讓玩家拋開鍵盤,來戰個痛快的呢?在整個虛擬生態中,Unity搭建了一個虛擬的遊戲世界,營造了場景和怪物;那麼諸如Oculus VR2的虛擬現實技術便作爲輸出載體,藉助穿戴頭盔讓你感知到虛擬世界;Noitom則作爲其中的一項輸入設備,捕捉現實中玩家的動作和姿態,同步投射在遊戲中的虛擬人物上,三者配合下實現臨場作戰的沉浸感。


    爲了能夠真實模擬軀幹動作,演示時,戴若犁一共佩戴了17個傳感器,上半身10個,下半身7個。“傳感器能捕捉到最主要的一些骨骼和關節的動作,再復現到這樣的虛擬模型上去。”戴若犁告訴PingWest:人的身上一共23個關鍵骨骼,實際動作捕捉時簡化爲17個關鍵骨骼。使用者能根據需求,裁減傳感器,做某些區間的動作捕捉。全套設備只需一臺筆記本、定向或全向天線,以及一個接收器。戴若犁介紹到,整個系統在協議層、應用層的射頻是Noitom自己寫的,但都在2.4G的頻段。傳統的射頻傳輸標準滿足不了這樣的需求,Zigbee帶寬太窄、藍牙最多支持六個設備、WiFi時延太大,Noitom系統的時延卻能做到1/480秒。


    採用短棒天線時,接收器能感知40-50米的範圍,各關節傳感器在360度範圍內的變化,誤差爲0.2-0.3度,如果是更長一些的大天線,則能感知約100米範圍內的動作變換。位置誤差方面,相當於用戶往外走50米,再次折回,大概誤差2釐米左右。


    每個傳感器約麻將那麼大,但厚度約只有一半。每個傳感器都配備電池和無線傳輸模塊,都是標準化的,不同部位間能相互替換,一次通電能維持約3-4小時的工作時間。他們把這套動作捕捉系統稱爲Perception(感知),中文名爲騰挪,這是因爲相比傳統利用攝像頭、馬克點的光學動作捕捉而言。利用慣性動作捕捉的騰挪,不需要限定在某一固定的場所,也不用考慮視覺上遮擋,以及多人動作時可能的身體交叉對動作捕捉的影響,同時還能和手持設備互動,自由地閃轉騰挪。


    但這會犧牲部分精度,光學動作捕捉能達到千分之一毫米。戴若犁稱,在舊金山他見過精度最高的光學動作捕捉系統——你把手指按在桌子,360度搖晃,通過算法處理就能看到肉眼所察覺不到的位置移動。但他認爲,這樣的精度大大冗餘,沒有這麼必要。因爲人身體上的肌肉、骨骼、衣服動作產生的“噪音”,已經遠遠高於精度了。



    相較精度,戴更在意的是動作捕捉系統,能夠用更爲輕巧設計或更便捷穿戴的方式,讓消費級用戶願意去接受。“任何好的交互手段都是大家感受不到的、會忘記的、不會降低沉浸感的,就像語言交流一樣。”在最新的動作捕捉系統中,Noitom大幅縮減了傳感器的體積。新傳感器只有10mm×10mm橫截面積,類似指甲蓋那麼大,穿戴起來不似前者的那樣臃腫。實現的手段是,用一個較大的主傳感器用於集中的供電、和數據通訊傳輸,其他的芯片級的傳感器通過並聯的方式與主傳感器連接,類似星型組網。新傳感器用了更小的MPU、集成度更高,近2mm×2mm的芯片傳感器、去掉了通訊和電池模塊、體積大爲減少,能直接藏在衣袖中。缺點是相互之間需要用細線連接。戴若犁告訴PingWest,這個產品短期內會用作智能手套的設計。


    Noitom還在和國內一家互聯網公司合作,推出用於電視遊戲交互的可穿戴設備。在這套設備中,保持了輕便的特性,只用到1-2個傳感器,用戶通過腕、肘動作來進行交互。


    Noitom目前主要的營收來自技術授權、動作捕捉系統的售賣等B2B的生意,以及按時間計費的動作捕捉服務。在B2B生意中,遊戲方面的比重雖然只有1/5,但佔比正在增加。Noitom還在和Unity協商,可能聯合其他合作商,共同推出虛擬現實的制定一個標準的接口和通訊方式,提供輸入、輸出、內容的完整解決方案。同時,由Noitom製作遊戲中常用的100種動作,可能作爲motion Asset,放在Unity Asset Store中進行售賣。


    Notiom更大的野心是對家用市場的瞄準,除了和合作夥伴授權算法技術,在今年推出幾款可穿戴設備,今年年內還會發布一款自研的消費級別產品,定位在一個細分領域。在2013年的時候,爲了驗證動作捕捉在家用市場的潛力,Noitom推出了搭配高爾夫球杆使用的傳感設備Myswing。通過MEMS微型傳感器與手機App,直接記錄杆面開合變化、揮杆節奏、揮杆平面、杆頭速度、杆頭路徑、飛行距離,幫助運動員改進動作。戴若犁介紹稱,很快要發佈的新版MySwing plus中,會加上手臂或肩上的傳感器,通過球杆和身體兩個節點,採集復現用戶的上肢的運動路徑、角度和揮杆節奏,數據更爲豐富。


    儘管自動化專業的戴若犁,要讓Noitom作爲動作輸入技術的提供商,儘早在虛擬現實中有所佈局,同時和其他技術提供商合作一起制定一套針對虛擬現實技術解決方案標準。但他認爲,目前虛擬現實還有一個“最大的敵人”——用戶在感受場景時存在一種Motion Sickness(視錯差),也就是常見的暈車、暈3D的感覺。特別是場景中的人物在進行位置移動時,玩家本身是不動的,現實與虛擬世界景象,耳部的前庭感知與視覺畫面的脫離,會造成頭暈嘔心的感覺。特別是在遊戲設計中,玩家所扮演的角色往往超乎常人,跑得更快、跳得更高更遠,現實中的動作輸入與遊戲展示並不是完全等同的,類似的落差如果無法調和或進行修正,可能會極大地限制虛擬現實遊戲開發的想象力,甚至讓虛擬現實技術淪爲小衆的玩物。


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