Peke Huuhtanen
Mitä liikkeenkaappaus on?
Liikkeenkaappauksella (motion capture, mocap) tarkoitetaan datan tallentamista liikkuvasta hahmosta tai esineestä erilaisten sensorien avulla. Liikkeenkaappausjärjestelmillä voidaan tallentaa kaikkien sellaisten kohteiden liikettä, joihin saadaan kiinnitettyä järjestelmän tunnistama sensori. Liikkeenkaappaamiseen käytetään erilaisia tekniikoita. Niin kutsutut ei-optiset, eli mekaaniset ja magneettiset järjestelmät, toimivat ilmat kameroita. Optiset järjestelmät puolestaan käyttävät sensorien havaitsemiseen kameroita. Yleisin optinen järjestelmä on niin kutsuttu passiivinen järjestelmä, jossa kamerat tunnistavat heijastinpisteitä kaapattavalta alueelta ja järjestelmä laskee näille pisteille suhteellisen sijainnin tilassa. (Kitagawa &Windsor 2008)
Metropolian liikkeenkaappausstudio eli mocap-studio
Metropolian liikkeenkaappausstudiossa, eli mocap-studiossa, on optinen liikkeenkaappausjärjestelmä, jossa käytetään 16 OptiTrackin Prime13 -kameraa sekä OptiTrackin Motive-nimistä liikkeenkaappausohjelmaa. Kirkkailla led-valoilla varustellut kamerat (Kuva 1) valaisevat kalibroitua liikkeenkaappausaluetta tunnistaen alueella olevia heijastavia seurantapisteitä (Kuva 2). Liikkeenkaappausalueella havaituista seurantapisteistä järjestelmä laskee trigonometrian avulla pisteiden sijainnin alueella, jonka järjestelmä osaa automaattisesti muuttaa Motive-ohjelmassa olevan hahmon ns. luuobjektien rotaatioiksi.
Tämän jälkeen luuobjekteihin tallentuva rotaatiodata voidaan viedä 3d-ohjelmassa olevalle 3d-hahmolle. Tämä kaikki voidaan tehdä reaaliajassa, mikä mahdollistaa sen, että näyttelijä voi liikkuessaan nähdä kuinka 3d-hahmo liikkuu näyttelijän tavoin.
Kuva 1. OptiTrack Prime 13 -kamera.
Kuva 2. Heijastavat seurantapisteet.
16 kameran systeemissä kamerat on asennettu noin 9×9-metrisen neliön ulkoreunoille tasaisin välein noin 2,5 metrin korkeuteen. Tämä on järjestelmän suositus, jolla saadaan noin 25 neliömetrin (5mx5m) kaappausalue (Kuva 3).
Kuva 3. Mocap-studion kameroita asennettuina.
Näyttelijä pukeutuu tummaan ja tiukkaan velcro-kankaasta tehtyyn pukuun, johon kiinnitetään heijastavia seurantapisteitä. Seurantapisteitä on yleensä 41 kappaletta näyttelijää kohden. Seurantapisteet kiinnitetään näyttelijään Motive-ohjelman osoittamiin kohtiin, jotta liikedata toistuisi mahdollisimman oikein 3D-hahmolla.
Kuvat 4 ja 5. Näyttelijä puvussa, johon on kiinnitetty seurantapisteitä.
16 kameraa mahdollistaa kahden näyttelijän yhtäaikaisen liikkeenkaappauksen. Kahden näyttelijän lisäksi alueella voidaan kaapata yksittäisten esineiden liikkeitä. Järjestelmä on laajennettavissa lisäämällä kameroita. Esimerkiksi 24 kameraa mahdollistaisi 36 neliömetrin kaappausalueen, jossa voitaisiin kaapata kolmea näyttelijää yhtäaikaisesti. (OptiTrack)
Näyttelijöiden ja esineiden liikkeenkaappauksen lisäksi voidaan kaapattavalla alueella toimia virtuaalikameran (Kuva 6) kanssa. Virtuaalikamera tuottaa “kameran” ruudulle reaaliaikaisen virtuaalinäkymän, jossa näyttelijä näyttäytyy 3D-hahmona virtuaalisessa 3d:llä tuotetussa ympäristössä.
Kuva 6. Virtuaalikamera, jonka näytöltä voi seurata 3d hahmoja ja liikkua 3d-tilassa.
Mocap-studiota hyödynnetään jo nyt aktiivisesti opetuksessa. 3D-animoinnin ja visualisoinnin ammattiopinnoissa opiskelijat koulutetaan järjestelmän käyttöön jo ensimmäisenä vuonna. Lisäksi Metropolian mocap-studiota saavat käyttää kaikki käyttökoulutuksen saaneet ja sitä vuokrataan ulkopuolisten käyttöön.
Mahdollisuudet
Liikkeenkaappaus soveltuu hyvin monenlaisiin tarkoituksiin ja sitä hyödynnetään monilla aloilla, näkyvimmin ehkä peli- ja elokuvateollisuudessa. Liikkeenkaappaus tarjoaa kuitenkin paljon muitakin mahdollisuuksia ja sitä sovelletaan esimerkiksi lääketieteessä, robotiikassa, urheilussa ja teollisuuden eri aloilla.
Myös Metropolian mocap-studiossa järjestelmää on käytetty moniin tarkoituksiin: on kaapattu miekkailijan liikettä taistelupeliin, nykytanssijan tulkintoja Labantin liikeanalyysista, stuntmiehen putoaminen selälleen noin kolmen metrin korkeudesta sekä jalkapalloilijan kikkailua. Tämän lisäksi liikettä on kaapattu yritykselle, joka valmistaa digitaalisia kunto-ohjelmia kuntoilijoille ja urheilijoille sekä fysikaalisia harjoitusohjelmia vammasta kuntoutuville. Liikkeenkaappaus on lähes poikkeuksetta monialaista yhteistyötä eri osaajien kanssa, mikä synnyttää aina jotakin uutta ja mielenkiintoista.
Kiinnostusta ja kysyntää liikkeenkaappausta kohtaan on ollut tasaisesti ja etsimme jatkuvasti uusia ja mielenkiintoisia yhteistyökuvioita, joiden avulla pystymme syventämään ja kehittämään osaamistamme tällä osa-alueella. Olemme huomanneet, että terveys- ja hyvinvointiala on kiinnostunut liikkeenkaappauksen mahdollisuuksista ja hyödyntämisestä erilaisten hyötysovellusten kehittelyssä ja toteutuksessa. Mahdollisuuksia yhdistää liikedataa robotiikan ja tekoälyn kanssa on myös noussut esille mahdollisissa tulevaisuuden projekteissa. Virtuaalikamera puolestaan tarjoaa mielenkiintoisen mahdollisuuden tehdä syvempää yhteistyötä Elokuvan ja TV:n koulutuksen kanssa.
Lähteet:
Kitagawa Midori & Windsor Brian 2008. MoCap for Artists. Amerikka: Elsevier Inc..
Peke Huuhtanen toimii Metropoliassa lehtorina viestinnän tutkinto-ohjelmassa. Hän vastaa pääasiassa animaatio-opetuksesta 3D-animoinnin ja -visualisoinnin ammattiopinnoissa.
Ei kommentteja