不同的動作捕捉系統(tǒng)依照的原理不同，系統(tǒng)組成也不盡相同?？傮w來講，動作捕捉系統(tǒng)通常由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成。硬件一般包含信號發(fā)射與接收傳感器、 信號傳輸設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備等;軟件一般包含系統(tǒng)設(shè)置、 空間定位定標(biāo)、 運動捕捉以及數(shù)據(jù)處理等功能模塊。信號發(fā)射傳感器通常位于運動物體的關(guān)鍵部位，例如人體的關(guān)節(jié)處,持續(xù)發(fā)出的信號由定位傳感器接收后，通過傳輸設(shè)備進(jìn)入數(shù)據(jù)處理工作站，在軟件中進(jìn)行運動解算得到連貫的三維運動數(shù)據(jù)，包括運動目標(biāo)的三維空間坐標(biāo).人體關(guān)節(jié)的6自由度運動參數(shù)等，并生成三維骨骼動作數(shù)據(jù)，可用于驅(qū)動骨骼動畫，這就是動作捕捉系統(tǒng)普遍的工作流程。
動作捕捉系統(tǒng)的種類介紹：
慣性傳感器式動作捕捉系統(tǒng)
由姿態(tài)傳感器、信號接收器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。姿態(tài)傳感器固定于人體各主要肢體部位，通過藍(lán)牙等無線傳輸方式將姿態(tài)信號傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行運動解算。中姿態(tài)傳感器集成了慣性傳感器、重力傳感器、加速度計、磁感應(yīng)計、微陀螺儀等元素,得到各部分肢體的姿態(tài)信息，再結(jié)合骨骼的長度信息和骨骼層級連接關(guān)系，計算出關(guān)節(jié)點的空間位置信息。這類產(chǎn)品主要的優(yōu)點是便攜性強，操作簡單，表演空間幾乎不受限制，便于進(jìn)行戶外使用，但由于技術(shù)原理的局限，缺點也比較明顯，一方面?zhèn)鞲衅鞅旧聿荒苓M(jìn)行空間定位，通過各部分肢體姿態(tài)信息進(jìn)行積分運算得到的空間位置信息造成不同程度的積分漂移，空間定位不準(zhǔn)確:另- -方面原理本身基于單腳支撐和地面約束假設(shè)，系統(tǒng)無法進(jìn)行雙腳離地的運動定位解算;此外，傳感器的自身重量以及線纜連接也會對動作表演形成一定的約束，并且設(shè)備成本隨捕捉對象數(shù)量的增加成倍增長，有些傳感器還會受周圍環(huán)境鐵磁體影響精度。
光學(xué)式動作捕捉系統(tǒng)
基于計算機(jī)視覺原理，由多個高速相機(jī)從不同角度對目標(biāo)特征點的監(jiān)視和跟蹤來完成運動捕捉的任務(wù)。理論上對于空間中的任意一個點只要它能同時為兩部相機(jī)所見，就可以確定這一-時刻該點在空間中的位置。當(dāng)相機(jī)以足夠高的速率連續(xù)拍攝時，從圖像序列中就可以得到該點的運動軌跡。這類系統(tǒng)采集傳感器通常都是光學(xué)相機(jī)，不同的是目標(biāo)傳感器類型不一, -種是在物體上不額外添加標(biāo)記，基于=維圖像特征或三維形狀特征提取的關(guān)節(jié)信息作為探測目標(biāo)，這類系統(tǒng)可統(tǒng)稱為無標(biāo)記點式光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)，另一種是在物體上粘貼標(biāo)記點作為目標(biāo)傳感器，這類系統(tǒng)稱為標(biāo)記點式光學(xué)動作捕捉。
聲學(xué)式動作捕捉系統(tǒng)
-般由發(fā)送裝置、接收系統(tǒng)和處理系統(tǒng)組成。發(fā)送裝置-般是指超聲波發(fā)生器,接收系統(tǒng)一般由三個以上的超聲探頭陣列組成。通過測量聲波從一個發(fā)送裝置到傳感器的時間或者相位差。確定到接受傳感器的距離,由三個呈三角排列的接收傳感器得到的距離信息解算出超聲發(fā)生器到接收器的位置和方向。其大優(yōu)點是成本低，但缺點是精度較差，實時性不高，受噪聲和多次反射等因素影響較大。
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