MOTION CAPTURE

Capture optique

Basée sur caméras infrarouges et marqueurs

C’est la méthode la plus utilisée en Motion Capture. Des marqueurs passifs réfléchissant vont être posés sur le sujet à des endroits stratégiques (près des articulations par exemple). Les rayons infrarouges des caméras vont alors être réfléchis puis renvoyés à ces mêmes caméras. Ce sont alors des images noires qui sont captées, sur lesquelles les marqueurs apparaissent blancs. Il est aussi possibles d’utiliser des marqueurs actifs, cette fois ils ne réfléchissent pas les rayons infrarouges mais ce sont eux qui les émettent.
Le logiciel doit alors suivre les positions de chaque marqueurs sur ces images et gérer les différents problèmes pouvant être rencontrés :

• Les occlusions : les marqueurs peuvent être cachés à une ou plusieurs caméras
• Le swapping : les marqueurs peuvent être confondu s’ils passent trop près l'un de l'autre
• Calculer la rotations des membres : il faut indiquer au logiciel quels groupes de marqueurs sont fixés les uns par rapport au autres.

Basée sur caméras, sans marqueurs

C’est une méthode qui nécessite un grand nombre de caméras. Une surface à niveaux est reconstruite suivant divers procédés optiques, l’image est alors composée de Voxel, sorte de pixel 3D, et forme alors une sorte de nuage de cubes de couleur positionnés dans l'espace. On extrait de ce volume approximatif une configuration du squelette virtuel.

Basée sur la technologie Kinect

La Kinect est un dispositif de capture utilisé pour des applications ludiques grand public, par exemple pour la Xbox. Une lumière infrarouge est projetée sur les objets. L’image va être traitée par le capteur pour en reconstituer la profondeur (plus un point infrarouge est gros, plus il est près). Cette technique permet de n'utiliser qu'une seule caméra.

Basée sur des cellules photosensibles et marqueurs actifs

Des marqueurs actifs émettent directement un signal infrarouge qui est filtré à travers une paroi traitée à cet effet et plate (pas de problème de distorsion d'image) et captés par trois cellules photosensibles sous différents angles, en même temps et avec la même unité de mesure. Cela permet d’obtenir les coordonnés (x,y,z) du capteur. Les marqueurs donc identifiés automatiquement et immédiatement en temps réel comme étant des points dynamiques avec des coordonnées 3D dans l'espace virtuel.

Avantages et inconvénients de la Capture Optique :

• + Les squelettes sont moins lourd pour le sujet
• + Les mouvements sont plus libres grâce à l’absence de câbles

• - Le coût est souvent très élevé
• - Manque de précision lorsque les marqueurs sont cachés (pour les méthode y ayant recours)

Capture mécanique

La capture mécanique fonctionne grâce à un exosquelette construit autour de l’élément à capter. Chaque articulation est un capteur angulaire et chacun est relié filairement à l’appareil chargé de calculer leur position. Un logiciel est ensuite capable de reconstituer le mouvement du squelette, car chaque capteur connaît sa position par rapport aux autres.

Avantages et inconvénients de la Capture Mécanique :

• + Les mesures sont précises et les calculs rapides
• + Convient à des systèmes robotiques
• + Insensible aux facteurs extérieurs

• - Liberté de mouvement limitée par les câbles et le poid de l’exosquelette
• - Souvent léger décalage entre les capteurs et la position réelle de l’articulation

Capture magnétique

Un champ électromagnétique nommé “Antenne” dont le centre se situe aux coordonnées (0,0,0) est créé autour des sujets. Des capteurs sous formes de bobines de fils sont placés sur eux. Lors de mouvements, ces fils vont perturber le champs magnétique. Le calcul des différences de potentiel avec l’Antenne traduit alors leurs position et leurs orientations.

Avantages et inconvénients de la Capture Mécanique :

• + Les calculs sont plus rapides et précis
• + Pas de fils reliés à l’ordinateur

• - Les interférences avec le champs magnétiques peuvent être nombreuses (bouts de métal, bijoux …)
• - Les mouvements doivent être lents
• - Les capteurs sont fragiles

Capture par centrales inertielles/gyroscopique

Le principe est le même que pour la Capture Optique, mais les marqueurs vont être remplacés par des capteurs gyroscopique et inertiel. Ils permettent de capter en temps réel, l’angle et la position de la partie du corps où ils sont posés. Un émetteur relié à l’ordinateur va ensuite lui transmettre l’information qui sera traitée par un logiciel.

Avantages et inconvénients de la Capture Gyroscopique :

• + Ne nécessite pas de caméra, donc non sensibles aux obstacles qui cacheraient les capteurs

• - Reste moins précis que la Capture Optique

Performance capture

Cette technique permet de prendre en compte, en plus des mouvements corporels généraux, des mouvements plus subtils comme les expressions faciales ou les mouvements des mains. Dans le cas d’une capture des expressions, les marqueurs sont placés directement sur le visage de l'acteur qui sera filmé de très près. Le visage du personnage virtuel est ensuite animé en prenant en compte les propriétés mécaniques de la peau, comme l'élasticité.