Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Frage, inwieweit es sinnvoll und möglich
ist, Motion Capture in einem semi-professionellen Umfeld einzusetzen.
Die Fachhochschule Vorarlberg bietet die Voraussetzungen, entsprechende
Untersuchungen ansetzen zu können. Das zur Verfügung stehende System
MotionStar der Firma Ascension ist im mittleren Preissegment angesiedelt,
die benutzbaren Räumlichkeiten beschränken sich auf gewöhnliche Büroräume
und sind nicht speziell für Motion Capture-Aufnahmen prädestiniert. Insbesondere
das fehlende Know-How bezüglich des praktischen Einsatzes des
vorhandenen Systems dient als Anstoß dazu, sich eingehend mit der Materie
auseinander zu setzen. Die vorgenommenen Versuchsreihen basieren auf
den innerhalb eines knappen Jahres in den lokalen Gegebenheiten erworbenen
Erfahrungen.
Die vorliegende Arbeit dokumentiert die Erkenntnisse, welche zum einen
durch das Befassen mit dem von der Fachhochschule Vorarlberg erworbenen
magnetischen Motion Capture-System gewonnen werden konnten, zum
anderen aus den Nachbearbeitungen der erfassten Bewegungen in Alias
Wavefront Maya 4.5 resultieren. Die folgenden Ausführungen sollen als Leitfaden
für den Einsatz von Motion Capture an der Fachhochschule Vorarlberg
dienen, können jedoch auch für ein anderes Umfeld herangezogen werden. Die vorliegende Arbeit ist in drei Schwerpunkte gegliedert.
Teil 1 informiert über das Thema »Motion Capture«, indem sowohl die historische
Entwicklung näher gebracht, als auch ein Überblick über die unterschiedlichen
Systeme und deren Einsatzgebiete gegeben wird.
Teil 2 dokumentiert die praktische Auseinandersetzung mit dem magnetischen
Motion Capture-System MotionStar von Ascension und beschreibt iterative
Experimente, die sich mit dem Übertragen menschlicher Bewegungen
auf virtuelle Charaktere auseinander setzen.
Teil 3 visualisiert die Ergebnisse dieser Versuche und gibt Einblick in die bei
den Aufnahmen entstandenen Probleme.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Kurzfassung / Summary
Teil 1 – Motion Capture in der Theorie (Einleitung)
1. Was ist Motion Capture
2. Warum Motion Capture
3. Geschichte des Motion Capture
3.1 The Catherine Wheel (1978 - 1979)
3.2 Goniometer (1980 - 1982)
3.3 Graphische Marionette (1983)
3.4 Mike the Talking Head und Waldo (1988)
3.5 Dozo (1989)
3.6 Mat the Ghost (1991)
3.7 Face Waldo und Mario (1992)
3.8 Alive! und Moxy (1992)
3.9 Acclaim (1993)
3.10 Kommerzielle Systeme (Heute)
4. Zukunft
4.1 Probleme, die es zu lösen gilt
4.2 Ziele
5. Die verschiedenen Systeme
5.1 Einteilung nach Funktionsweise
5.1.1 Outside-In
5.1.2 Inside-Out
5.1.3 Inside-In
5.2 Einteilung nach Technik
5.2.1 (Elektro-)Magnetisches System
5.2.2 Optisches System
5.2.3 Mechanisches System
5.2.4 Weitere Systeme
6. Einsatzgebiete von Motion Capture
6.1 Computerspiele
6.2 Fernsehen
6.2.1 Live Motion Capture-Performance
6.2.2 Werbung
6.2.3 Musikvideos
6.3 Film
6.3.1 Einbindung in Realfilm
6.3.2 3D-Feature Filme
6.4 Web
6.5 Live Elements
6.6 Wahrnehmungsforschung
6.7 Biomechanische Analyse
6.8 Konstruktion/Maschinenbau/Technik
6.9 Virtual Reality
Teil 2 - Motion Capture an der FH Vorarlberg
7. Situation an der FH
7.1 Das Motion Capture-System
7.1.1 MotionStar
7.1.2 Maya-Rechner
7.2 Die Räumlichkeiten
8. Der Avatar
8.1 Modellierung
8.2 Skelett
8.3 Skin Binding
9. Maya
10. Vorbereiten der Aufnahmen
10.1 Systeminitialisierung
10.1.1 Einmalige Grundeinstellung des Systems
10.1.2 Hochfahren des Systems
10.2 Einbinden in Maya
10.3 Montieren der Sensoren
11. Die Aufnahmen
11.1 Versuch 1
11.1.1 Bemerkungen
11.1.2 Aufbau der Szene
11.1.3 Erstellen des Skeletts
11.1.4 Montieren der Sensoren
11.1.5 Übertragen der Bewegungen
11.1.6 Probleme bei diesem Versuch
11.2 Versuch 2
11.2.1 Bemerkungen
11.2.2 Aufbau der Szene
11.2.3 Erstellen des Skeletts
11.2.4 Montieren der Sensoren
11.2.5 Übertragung der Bewegungen
11.2.6 Probleme bei Versuch 2
11.3 Versuch 3
11.3.1 Bemerkungen
11.3.2 Aufbau der Szene
11.3.3 Erstellen des Skeletts
11.3.4 Montieren der Sensoren
11.3.5 Übertragen der Bewegungen
11.3.6 Probleme bei Versuch 3
11.4 Versuch 4
11.4.1 Bemerkungen
11.4.2 Aufbau der Szene
11.4.3 Erstellen des Skeletts
11.4.4 Montieren der Sensoren
11.4.5 Übertragen der Bewegungen
11.4.6 Probleme bei Versuch 4
12. Die Handhabung von Aufnahmen
12.1 Takes
12.1.1 Speichern von Takes
12.1.2 Laden von Takes
12.2 Clips
12.2.1 Umwandeln in Rotationsdaten
12.2.2 Erstellen von Character Sets
12.2.3 Umwandeln der Bewegungsdaten in Keyframes
12.2.4 Umwandeln der Keyframes in Clips
12.2.5 Export und Import von Clips
13. Bearbeiten von Motion Capture-Daten
13.1 Automatisches Bearbeiten der Animationskurven
13.2 Manuelles Bearbeiten der Animationskurven
14. Kombination von Motion Capture mit Keyframing
14.1 Motion Capture als Referenz
14.2 Offset-Skelett
14.3 Trax Editor
14.3.1 Ändern eines einzelnen Clips
14.3.2 Überlagern von Clips
14.3.3 Überblenden von Clips
14.4 Kombination beider Methoden
15. Optimierung des Arbeitsablaufs
15.1 Verbinden des Motion Capture-Systems mit Maya
15.2 Erstellen von Takes
15.3 Erstellen von Clips
Teil 3 - Bewegungsuntersuchungen
Einleitung
Arm
Bein
Hand
Fuß
Kopf
Rücken
Sport
Schlussfolgerung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die praktische Eignung eines magnetischen Motion Capture-Systems in einem semi-professionellen Umfeld, konkret an der Fachhochschule Vorarlberg, und dokumentiert schrittweise den Prozess von der Aufnahme bis zur Nachbearbeitung in 3D-Animationssoftware.
- Theoretische Grundlagen und Geschichte der Motion Capture-Technologie
- Vergleich verschiedener Motion Capture-Systeme (magnetisch, optisch, mechanisch)
- Praktische Dokumentation der Systemintegration und Aufnahmeszenarien
- Methoden zur Optimierung des Arbeitsablaufs und Datenaufbereitung in Maya
- Analyse menschlicher Bewegungsabläufe mittels Bewegungsbeispielen
Auszug aus dem Buch
3.1 The Catherine Wheel (1978 - 1979)
Ende der 70er Jahre war es realisierbar, Charaktere mittels Computer zu animieren, wobei auch die »traditionelle« Technik des »Rotoscoping« berücksichtigt wurde. Rebecca Allen vom New York Institute of Technology Computer Graphics Lab benutzte einen Spiegel, um Videoaufnahmen von realen Ballett-Tänzern auf den Monitor zu überlagern und mit Hilfe dieser Vorlage einen computergenerierten Tänzer für den Film The Catherine Wheel zu erstellen. Dabei dienten diese Posen als Schlüsselbilder für eine flüssige Animation. Die Komplexität einer menschlichen Bewegung verlangte die Erstellung aufeinander folgender Posen für beinahe jeden »Frame«. Somit kann »Rotoscoping« als eine Ur-Form des Motion Capture gesehen werden, bei der die Bewegungen sorgfältig per Hand »gecaptured« wurden.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Beschreibt die Motivation der Autoren, die Einsatzmöglichkeiten von Motion Capture an der FH Vorarlberg zu evaluieren.
Teil 1 – Motion Capture in der Theorie (Einleitung): Bietet einen Überblick über Definition, Historie, verschiedene technische Systeme und aktuelle Einsatzgebiete von Motion Capture.
Teil 2 - Motion Capture an der FH Vorarlberg: Dokumentiert detailliert das verwendete Hardware-Setup, die Vorbereitung der Aufnahmen und die technische Integration in die Software Alias Wavefront Maya.
Teil 3 - Bewegungsuntersuchungen: Präsentiert beispielhafte Analysen verschiedener menschlicher Bewegungsabläufe sowie die dabei aufgetretenen Probleme und Lösungsansätze.
Schlussfolgerung: Reflektiert die Ergebnisse der Arbeit und betont die notwendige Kombination von Motion Capture mit manuellen Animationsmethoden.
Schlüsselwörter
Motion Capture, MoCap, Animation, Maya, 3D-Computeranimation, Magnetisches System, MotionStar, Performanz Animation, Keyframe Animation, Rotoscoping, Tracking, Charakteranimation, Sensor, Datenaufbereitung, Bewegungsanalyse
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, ob und wie ein magnetisches Motion Capture-System in einem semi-professionellen Umfeld sinnvoll genutzt werden kann.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Neben theoretischen Grundlagen zur Geschichte und Technik von Motion Capture liegt der Fokus auf der praktischen Anwendung, der Systemoptimierung und der Fehleranalyse bei der Bewegungserfassung.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Hauptziel ist die Erstellung eines Leitfadens für den Einsatz des Motion Capture-Systems an der Fachhochschule Vorarlberg und die Dokumentation der praktischen Erfahrungen bei der Übertragung menschlicher Bewegungen auf virtuelle Charaktere.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Autoren nutzen ein iteratives Vorgehen: Sie beginnen mit einfachen Testläufen, analysieren die dabei auftretenden technischen Probleme und verfeinern das Setup in aufeinanderfolgenden Versuchen schrittweise.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine theoretische Einführung, die Dokumentation der praktischen Versuchsreihen (Vorbehandlung, Hardware-Setup, Software-Integration in Maya) sowie eine detaillierte Bewegungsanalyse von Körperteilen und sportlichen Aktivitäten.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Motion Capture, Keyframe-Animation, Maya, magnetische Systeme, Tracking, Bewegungsanalyse und die Optimierung von Arbeitsabläufen in der 3D-Animation.
Welche spezifischen Probleme traten bei der Arbeit mit dem System auf?
Ein Hauptproblem war die unzureichende räumliche Umgebung, was zu Störungen durch Interferenzen führte, sowie die Schwierigkeit, die Proportionsunterschiede zwischen dem menschlichen Akteur und dem virtuellen Modell korrekt auszugleichen.
Wie wurde das Problem der verdeckten Marker oder Sensoren gelöst?
Da das eingesetzte System magnetisch arbeitet, spielte die visuelle Verdeckung keine Rolle. Jedoch erforderten die systembedingten Störungen und Ungenauigkeiten eine aufwändige manuelle Nachbearbeitung, wie etwa den Einsatz von Filtern oder das manuelle Editieren der Animationskurven in Maya.
- Arbeit zitieren
- Andreas Kuenz (Autor:in), Michael Gabriel (Autor:in), 2003, Motion Capture im semi-professionellen Umfeld, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/17146
