211service.com
Tweede huid legt beweging vast
Onderzoekers van het MIT hebben een nieuw systeem ontwikkeld dat mogelijk een goedkopere en efficiëntere manier biedt om beweging te volgen. Het systeem, genaamd Tweede huid , zou een goedkoper alternatief kunnen zijn voor het maken van speciale effecten voor films. De onderzoekers zeggen dat ze hopen dat het ook zal worden gebruikt om mensen te helpen hun eigen bewegingen te volgen, zodat ze fysiotherapie kunnen oefenen of hun tai chi-bewegingen kunnen perfectioneren.
Gecodeerd licht: Deze projector zendt meerdere keren per seconde lichtpulsen uit. Deze lichtpulsen worden opgevangen door fotosensoren die worden gedragen door het onderwerp dat wordt gevolgd.
Traditionele volgsystemen omvatten hogesnelheidscamera's die rond een speciaal verlichte set zijn geplaatst. Het onderwerp dat wordt gevolgd, draagt speciale markeringen die het door de camera's uitgestraalde licht reflecteren. De camera's vangen en registreren het gereflecteerde licht meerdere keren per seconde om de beweging van het onderwerp te volgen. Wanneer het systeem wordt gebruikt om films te maken, zetten softwareprogramma's en een team van animators de gegevens om in een geanimeerd personage. Deze bewegingsvolgsystemen kunnen tot honderdduizenden dollars kosten. Alternatieve systemen die magneten, versnellingsmeters of exoskeletten gebruiken, hebben respectievelijk een nog uitgebreidere installatie en kalibratie nodig, zijn foutgevoelig of omvangrijk en inflexibel.
In tegenstelling tot traditionele optische volgsystemen, vertrouwt Second Skin helemaal niet op camera's. In plaats daarvan maakt het systeem gebruik van goedkope projectoren die in plafonds of buiten kunnen worden gemonteerd. Daarom kan het systeem binnen en buiten worden gebruikt zonder speciale verlichting, en het kost slechts een paar duizend dollar, zegt Ramesh Raskar , een universitair hoofddocent bij MIT's Media Lab en de hoofdonderzoeker van Second Skin samen met afgestudeerde student Dennis Miaw.
Ik denk dat het een baanbrekende technologie is, zegt Chris Bregler , een universitair hoofddocent computerwetenschappen aan de New York University, die werkt aan computervisiesystemen voor bewegingsregistratie en niet betrokken was bij het Second Skin-onderzoek. Hiermee kun je motion capture doen in veel scenario's waar veel andere mensen eerder motion capture wilden doen en dat niet konden.
Kleine fotosensoren ingebed in gewone kleding registreren bewegingen. De projectoren zenden patronen van nabij-infrarood licht uit, ongeveer 10.000 verschillende patronen per seconde. Wanneer de patronen de kleine fotosensoren raken die in de kleding van het onderwerp zijn ingebed, vangen de fotosensoren het gecodeerde licht op en zetten het om in een binair signaal dat de positie van de sensor aangeeft. Omdat de lichtpatronen de sensoren verschillend zullen raken, afhankelijk van waar ze zich bevinden, ontvangt elke sensor een uniek lichtpatroon. Deze patronen worden voor elke sensor ongeveer 500 keer per seconde geregistreerd. De sensoren sturen de informatie naar een dunne, lichtgewicht microcontroller die de proefpersoon onder haar kleding draagt, die de gegevens vervolgens via Bluetooth terugstuurt naar een computer. Het hele systeem kost minder dan $ 1.000, waarbij elke fotosensor ongeveer $ 2 kost, een trilsensor $ 80 en een projector $ 50. (Raskar zegt dat er per systeem minimaal zes projectoren nodig zijn.) Elke fotodector decodeert in wezen zijn eigen binnenlocatie op een vergelijkbare manier als GPS, zegt hij.
Volgen en trillen: Kleine fotosensoren zijn ingebed in de hierboven getoonde zwarte stof. Blauwe vibrators omringen ook de pols van het onderwerp (links). De fotosensoren vangen het licht van nabije projectoren op om de positie van de arm van het onderwerp te bepalen. Software vergelijkt vervolgens de werkelijke armpositie (rode lijn) met de ideale armpositie (gele lijn). De cirkels komen overeen met de vibrators; de groene trilt om de juiste positie voor het onderwerp aan te geven.
Omdat elke Second Skin-sensor een unieke ID heeft, zegt Raskar dat dit nauwkeuriger zal zijn dan traditionele optische systemen, waarbij de reflectoren die door het onderwerp worden gedragen niet van elkaar te onderscheiden zijn en fouten kunnen veroorzaken wanneer de ene reflector de andere kruist. Bovendien heeft Raskar laten zien dat het systeem buiten en in het donker werkt.
In theorie kunnen we alles wat zijn systeem kan doen met computervisie, maar in de praktijk hebben we nog geen oplossing gevonden, zegt Bregler. Met zijn sensoren is het zeer nauwkeurig en heel duidelijk waar [de persoon] zich van frame tot frame bevindt.
Voor de filmindustrie betekent dit mogelijk dat motion tracking op een normale set kan worden gedaan, wat productietijd zou besparen en de acteurs in een natuurlijke omgeving zou laten werken. Deze uitgebreide systemen staan het maken van deze films in de weg, zegt Steve Sullivan , de senior technology officer bij Lucasfilm's Industrieel licht en magie (ILM). Veel mensen zien bewegingsregistratie als een opgelost probleem, maar ik denk dat we veel meer kunnen doen om het toegankelijker te maken voor een groot aantal mensen en minder in de weg te staan. ILM heeft onlangs een speciaal gepatenteerd systeem van banden met hoog contrast ontwikkeld voor het volgen van bewegingen op de set voor Pirates of the Caribbean 2 en Hombre de Hierro , maar de acteurs moeten een speciaal pak dragen en er is een uitgebreide nabewerking nodig, zegt Sullivan. Het is geweldig om te horen dat onderzoekers dit probleem proberen aan te pakken, want het is zo'n probleem om de productie te moeten afbreken en scènes en acteurs afzonderlijk op deze podia te moeten opnemen.
Ik denk dat veel van het potentieel voor dit soort low-end trackingtechnologie … meer is voor nieuwe toepassingen, waar je niet alle tijd kunt besteden om het perfect te maken, zegt Michael Dezelfde , een universitair hoofddocent computerwetenschappen aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. Gleicher zegt dat bewegingsregistratie steeds populairder wordt in videogames die een speler kunnen volgen en in realtime kunnen reageren.
De onderzoekers hebben ook aangetoond dat het systeem kan worden gebruikt om bewegingen te volgen en te corrigeren in een eenvoudige tai chi-oefening. Een dergelijk systeem bevat kleine vibrators die bewegen wanneer de huidige positie van het ledemaat van de proefpersoon uit koers is, om de proefpersoon de noodzaak van zelfcorrectie aan te geven. Op vrijwel dezelfde manier speculeren de onderzoekers dat het systeem ook kan worden gebruikt voor fysiotherapie of om de bewegingen van een persoon te volgen, om vallen te voorkomen.