眼見并非真 諾亦騰解密動作捕捉技術

張燕

【圖注：基于傳感器的動作捕捉技術，可以利用穿戴在人體上的傳感器采集、記錄人體的動作數據，并將其轉換為數字模型。】

光學動作捕捉技術雖然發展了很久，但是一直沒有在電影制作以外的領域得到廣泛應用。其本身使用過程的繁復和昂貴的使用成本是根本原因。

57萬美金，這是北京諾亦騰科技有限公司（以下簡稱諾亦騰）最終交出的成績單。就在此輪眾籌結束前，諾亦騰還沒有意識到自己剛剛創造了中國科技公司在Kickstarter（美國紐約的一個專為具有創意方案的企業籌資的眾籌網站平臺）上籌款的新紀錄。創造這項記錄的產品名叫Perception Neuron，是一款由諾亦騰自主研發的可以自由組合的輕量級動作捕捉系統。

在諾亦騰之前，來自中國的創意產品在Kickstarter上創造的最高紀錄是近30余萬美金。諾亦騰總經理劉昊揚在接受《中國經濟周刊》獨家專訪時表示，諾亦騰此次能在Kickstarter上獲得這樣好的成績，與諾亦騰的產品性能有很大的關系。“相比市場上或者Kickstarter上同類型的產品，我們的系統更便攜、價格更低、功能卻更完備。毫不謙虛地說，諾亦騰在基于可穿戴式傳感器的智能動作捕捉領域，已經站在了全世界最領先的隊伍里，而這個隊伍不會超過三家。”

突破動作捕捉局限：便捷、能耗低、成本低

還記得前段時間熱映的《猩球崛起2：黎明之戰》嗎？在這部科幻巨制里，情感細膩、性格豐滿的猩猩們成為了電影的主角。當然，這些演技高超的猩猩不可能是“真人上陣”，而逼真的效果也不是高超的化妝技術可以做到的。真相出人意料。在電影中看來聲勢浩大的猿族大軍，其實只用了6到8個人扮演。背后的奧妙就是動作捕捉技術與計算機圖形處理技術的完美結合。

動作捕捉技術是一種記錄人體動作，并將其轉換為數字模式的技術。從最早的《全面回憶》中的施瓦辛格經過X射線時的鏡頭，到《泰坦尼克號》的沉船場景，再到今天《猩球崛起2：黎明之戰》中的表演，都離不開動作捕捉技術的貢獻。目前最常見的是光學式動作捕捉系統，使用者在身體各個部位安裝標記點，依靠多個攝像機跟蹤標記點間位置和角度的變化來識別動作。

“光學動作捕捉技術經過幾十年的發展，成熟度很高，目前已經可以精準到完美捕捉人的面部表情。但是光學動作捕捉技術也有它的局限性。”劉昊揚向《中國經濟周刊》表示。

在劉昊揚看來，光學動作捕捉技術雖然發展了很久，但是一直沒有在電影制作以外的領域得到廣泛普及。其本身使用過程的繁復和昂貴的使用成本是根本原因。

光學動作捕捉系統的原理是捕捉人身上的反光點，一般現場會需要幾十臺到上百臺攝像機。再加上每一個反光點在每個攝像機的位置都不同，因此就要對每一個攝像機的參數進行修正。

此外，發光貼片都是綁定在演員的外表皮膚上，所以最終得到的數據是皮膚層面的運動數據，而動作模擬需要的是骨骼數據，后期仍需要根據表皮運動數據去反算人體骨骼數據。

“光照是有局限性的，光的傳播最怕被遮擋。” 劉昊揚一邊扳動著手指一邊向《中國經濟周刊》解釋，“光學動作捕捉系統最難的就是捕捉手部的動作，因為被遮擋的機會太大。而人在運動中難免身體部分會出現互相遮擋，數據的采集就會有丟幀的情況出現，你就得后期再去修補。”

在劉昊揚看來，基于傳感器的動作捕捉技術的優勢可以很好的彌補這些不足。諾亦騰的核心技術是通過把微型穿戴式的傳感器穿戴在人體身上，利用傳感器采集的組合來采集人的運動數據，然后使用無線技術輸送到電腦上，由諾亦騰的算法與軟件計算恢復出傳感器穿戴者的連續人體動作，并形成數字模型。諾亦騰2013年推出了世界上第一套完全無線人體運動捕捉系統Perception Legacy。14年，諾亦騰最新的核心產品Percepiton Neuron由1到30個指甲蓋大小的高精度九軸傳感器組成，目前是全球范圍內最小、最輕的無線動作姿態捕捉傳感器模塊。根據劉昊揚的介紹，Percepiton Neuron的精準度在全球范圍內同類產品中目前排名第一。它能以每秒480幀的高速捕捉細微的人體姿態變化，而一般電影的播放速率大概是每秒20多幀畫面。

“便攜、能耗低、成本低，這幾個因素對于任何一種技術的普及都至關重要。價格下來了，技術才能從少數高尖端的應用變成消費品。”劉昊揚告訴《中國經濟周刊》，諾亦騰的目的就是通過提高動作捕捉技術水平，將其應用普及到更多更廣的領域。

擁有自主知識產權核心算法

今年通過CCTV5觀看世界杯的觀眾，一定會對每場比賽開始之前與評論嘉賓同時出現在演播廳的虛擬球員有著深刻的印象。這些擬真度極高的虛擬球員不但形象逼真，而且會配合嘉賓的話語做出相應的動作，進行各種熱身動作，向觀眾招手、歡呼，甚至還能偶爾擺出俏皮的姿勢。這個令人耳目一新的演播方式就應用了諾亦騰的傳感器動作捕捉技術。這并不是諾亦騰動作捕捉技術在國內的第一次亮相，在今年的湖南衛視春晚上，著名歌手李谷一與30年前的自己跨時空對唱，也是諾亦騰動作捕捉技術在舞臺交互效果上的又一次精彩呈現。

雖然光學動作捕捉系統是依靠電影制作而發揚光大，但是諾亦騰的野心并不僅僅局限在電影動漫制作市場上。

“我們最引以為傲的是擁有自主知識產權的核心算法。”劉昊揚說。諾亦騰截至目前已申請專利16項，其中發明專利5項、PCT國際專利2項，與多家國際科技公司合作，在各個領域開發制作硬件產品。

2013年，國務院發展研究中心將諾亦騰列為中國經濟發展轉型的一個典型案例，商務部實地考察了諾亦騰之后在商務部內部進行了諾亦騰《科技創新調研報告》的發放討論。

諾亦騰技術的優勢在于動作感知，姿勢捕捉，可識別的場景會更多，且管理起來更加智能，這給了諾亦騰進入消費市場巨大的機遇。

劉昊揚告訴《中國經濟周刊》，諾亦騰的核心算法使載體只需要通過一個模塊，便可以感知到某些特殊場景和姿態，了解用戶當前的狀態。“以運動舉例，它可以檢測到更多有意思的數據。比如打籃球時可以計算出運球次數、傳球次數、投籃次數、空跑時間、籃板球數量；打高爾夫可以計算出果嶺距離、沙坑情況，可以通過你的揮桿動作和力度計算打球結果等等。”

“當這項低成本、高精度人體運動捕捉技術融入生活中的消費級產品，會帶來更出色的生活和工作體驗。”諾亦騰CTO戴若犁在接受媒體采訪時表示，消費級穿戴式智能傳感器未來潛力巨大，而“動作”則是穿戴式設備可提供的重要數據類型。

目前諾亦騰的技術在可穿戴市場已經有授權使用，諾亦騰同時也推出了自己的消費產品，針對高爾夫運動者的姿勢矯正產品 mySwing，用戶把產品夾在球桿上，便可捕捉到揮桿節奏、速度，桿頭軌跡、角度等數據，從而幫助鍛煉者改進姿勢。據悉，該產品在2014 PGA（簡稱“美巡賽”，是一項美國職業高爾夫球系列賽事的統稱）大會排名第一。

劉昊揚將諾亦騰定位為一個技術平臺。他認為在現今環境下，沒有哪家公司有能力完成技術的全面普及，需要多個公司的共同協作。目前諾亦騰已在海外成立了分公司，率先開創了海外市場。 “一定是在海外，只能在海外。國內對品牌的依賴度很強，作為新產品、新技術，國外市場的接受能力會更強些。”