Motion capturing, někdy též nazývaný motion tracking nebo zkráceně mocap , se používá pro zaznamenávání pohybu herce či jiných objektů. Data takto zaznamenaná se pak použijí pro vytvoření 3D animace. Poslední dobou se velmi rozšiřuje ve filmovém průmyslu, kde se nezapomenutelně zaryl do hlav producentů a režisérů jako vynikající nástroj pro tvorbu animací. Je však také využíván velkou mírou v herním průmyslu, kde slouží jako pomůcka pro vytváření animovaných částí her nebo třeba i pohybů jednotlivých postav. Hojné využití našel i ve vojenském či lékařském odvětví.
Samotná technologie se dělí na několik skupin: optické, magnetické, mechanické (též nazývané exoskeletonové) a setrvačné, přičemž první dva jsou asi nejpoužívanější.
Magnetické systémy
Tyto systémy vypočítávají polohu a orientaci objektu pomocí relativního magnetického toku tří na sebe kolmých cívek. Tyto cívky musí být umístěny jak na vysílači, tak na přijímači. Jejich hlavní výhodou oproti optickým systémům je především menší množství značek potřebných pro získání určitého množství dat. Avšak má mnohem více nevýhod. Mezi ty hlavní patří potřeba pracovat s tímto zařízením v nekovovém prostředí, velké množství dalších kabelů, kterými je zapotřebí spojit senzory, ale také vetší množství šumu při zaznamenávání.
Mechanické systémy
Sledují úhly mezi spojnicemi objektů (či částmi lidského těla). Jsou levné a pracují v reálném čase. Tyto bezdrátové zařízení používají rovné pevné kovové či plastové tyče, které jsou spojeny pomocí potenciometrů. Připevní se například na člověka tak, že vytváří něco jako jeho venkovní kostru, která se při pohybu herce pohybuje stejně. Při tomto procesu pak snímá úhly pohybujících se částí. Jejich přední výhodou je neomezené množství dat pro zaznamenávání (samozřejmě, že je závislé na kapacitě úložného disku).
Optické systémy
Asi nejpoužívanější systémy, které využívají pro svou funkčnost kamery a bodové (kuličkové) senzory připevněné na objektu (člověku). Kuličky se většinou připevní na oblečení či přilepí na obličej a jsou snímány pomocí kamer rozestavěných okolo.
Kamery se musí po rozmístění kalibrovat a to většinou pomocí jednoduchého trojúhelníku s třemi kuličkovými senzory. Tím si jednotlivé kamery zmapují prostor, ve kterém se vyskytují, ale také jejich vzájemnou polohu. Poté je již možné do prostranství umístit objekt se senzory a začít se snímáním. Je také možné sledovat snímaná data v reálném čase, ale to je pouze pro demonstraci, nikoliv pro samotnou výslednou animaci. Nasnímaná data poté prochází přes speciální karty, kde je analogový obraz převeden na digitální. Pak se musí data vyčistit od šumu a dopočítat se zbylé nezaznamenané senzory. Tato chyba zaznamenávání může vzniknout tím, že ani jedna kamera neuvidí skupinku senzorů, které znázorňují některou část objektu, jako může být například položení objektu na podložku či překrytí jedné části objektu druhou částí. Teď už nezbývá nic jiného, než zaměstnat skupinu grafiků, která vám nasnímaná data připevní na modely pro výslednou animaci.
Většina kamer je schopna zachytávat obrovské množství snímků, ale za cenu malého rozlišení. Proto je upřednostňováno přibližně 120 snímků za sekundu při větším rozlišení.
Hardware optických systémů se dále dělí podle jeho uplatnění. Můžete tak nalézt speciální obleky na celé tělo (zde se bavíme o lidech, pro které je to většinou určeno), ale také rukavice či senzory na obličej. Podle svého uplatnění mají také určité velikosti a cenu. Například můžete nalézt rukavice s rozpoznáváním ohnutí prstů, jednotlivých kloubů či dokonce složitějších pohybů dlaně.
Senzory pro obleky jsou samozřejmě poněkud větší, když je porovnáte se senzory na obličej, které musí být menší, ale zato jich musí být mnohem více. Stejné je to i pro kamery. Pokud chcete zachytit celého člověka, pak musíte mít kamery rozmístěny po celé místnosti a musí jich být hodně, pokud však chcete zachytit jen obličej, stačí vám několik kamer rozmístěných v polokruhu před obličejem.
Výhody a nevýhody
Ale i tak skvělá technologie, jakou je Motion capturing, má své výhody a nevýhody. Mezi hlavní výhody spadá určitě rychlost tvorby animací oproti klasickému vytváření klíčových snímků, pomocí kterých se pak interpolací získávají zbylé snímky. Můžete dokonce vidět i zjednodušenou animaci v reálném čase a tak do ní přímo zasahovat či nahrávat znova, dokud se vám nebude líbit výsledek. Nabízí tak možnost testovat a zkoušet možnosti a konečný vzhled animací bez zbytečné ztráty času.
Druhou velkou výhodou je jednoduchost získání fyzikálních vlastností objektů, které se jinak musí složitě vypočítávat. Takto jednoduše sledujete, jak gravitace působí na snímaný objekt, stejně jako nárazy, rychlost pohybu či maximální ohnutí některých kloubů (částí objektu).
Avšak ani nevýhod není málo. Malou nevýhodou na úvod může být dnes již mizící problém drahého nedostupného speciálního hardwaru a softwaru, který je potřeba při zaznamenávání pomocí této technologie. Pro menší společnosti to může být stále problém, ale rozhodně časem zmizí. Opravdovou obtíží může být například zachytávání zvířat, která na sobě určitě senzory dobrovolně nenechají nebo se nebudou chtít pohybovat podle vašich pokynů, pokud nebudou řádně vycvičena.
Dalším problémem může být snaha zachytit pohyby, které jsou v rozporu s fyzikálními zákony. Nebo také snaha zaznamenat herce pro model, který vypadá zcela jinak, hlavně co se jeho rozměrů týká. Například, pokud má mít model (či objekt v animaci) větší ruku, musí si herec dávat pozor na to, aby se nepřiblížil s touto rukou blízko k tělu, což by v animaci znamenalo proniknutí jednoho objektu do druhého.
Filmy a hry
Hlavním zákazníkem této technologie je samozřejmě herní a filmový průmysl. Mezi hlavní filmové odpůrce této cesty animování a zastánce klasické animace patří překvapivě firma Pixar, která je svou prací známa po celém světě. Například ani pro film Ratatouille nebyla použita tato technologie. To samé platí o filmu Wall-E. Na druhé straně pak stojí filmy typu Monster house, Beowulf, Happy feet nebo Polární expres, který se proslavil tím, že si zde Tom Hanks zahrál 6 rolí. Některé možná překvapí, že hrál jak průvodčího, tak Santa Clause, ale i malého chlapce, který je hlavní postavou ve filmu. Při scénách zabírajících hlavu měl na obličeji několik desítek senzorů.
K motion capture se začíná přiklánět i Walt Disney, který jej chce využít pro jeho filmy Alice in Wonderland nebo A Christmas Carol. Dokonce i Glum z Pána prstenů nebo King kong z filmu z roku 2005 byli vytvořeni za pomocí tohoto zaznamenávacího systému
Druhým velkým odběratelem hardwaru i softwaru pro motion capture je herní průmysl, který jej využívá pro vytváření pohybů jednotlivých postav. Například v traileru na očekávanou hru Mafia II můžete vidět zblízka člověka zachyceného pomocí mocapu. Nebo zde se můžete podívat na použití v akci při tvorbě hry NecroVision. Jako zajímavost bych doplnil, že firma EA sports má na svém stadiónu pro tvorbu her typu Fifa nebo NHL několik set kamer pro snímání celého hřiště a velkého množství hráčů.
Na závěr
Tato technologie určitě zjednoduší život animátorům her a filmů. Také nás o krůček přiblížila k virtuální realitě, kde by tento systém mohl sloužit pro zaznamenávání pohybů hráče.
