Motion Capture با Microsoft Kinect

با معرفی نسخه جدید Microsoft kinect SDK   و زمزمه های Kinect 2، موج جدید بروز رسانی محصولاتی که بر پایه کینکت مایکروسافت بودند نیز به راه افتاد و اولین محصول بروز شده که قبلا نیز در همین بخش معرفی شده بود با نام Brekel پا به میدان گذاشت که کاربرد اصلی آن Motion Capture با Microsoft Kinect است. البته Brekel نه تنها یک بروز رسانی بلکه یک انقلاب در این زمینه به حساب می آید. سه محصول با کاربری های متفاوت که در ادامه مطلب میتوانید آنها را بیشتر بشناسید.

با معرفی نسخه جدید Microsoft kinect SDK   ، موج جدید بروز رسانی محصولاتی که بر پایه کینکت مایکروسافت بودند نیز به راه افتاد و اولین محصول بروز شده که قبلا نیز در همین بخش معرفی شده بود با نام Brekel پا به میدان گذاشت. البته Brekel نه تنها یک بروز رسانی بلکه یک انقلاب در این زمینه به حساب می آید. سه محصول با کاربری های متفاوت که در ادامه مطلب میتوانید آنها را بیشتر بشناسید.

Motion Capture با Microsoft Kinect

اولین محصول شرکت Brekel با نام Brekel Kinect pro Body صد البته یک نرم افزار تحت ویندوز است که امکان Full Motion capture را برای شما فراهم می کند. مهمترین تفاوت آن با دیگر نرم افزارهای مشابه این است که شما میتوانید دو نفر پر را به صورت همزمان کپچر کنید. در این موشن کپچر جدید که به لطف ویرایش جدید Kinect SDK مهیا شده است، شما میتوانید در هر جایی بدون نیاز به امکانات پیچیده و پرهزینه و فقط با در اختیار داشتن یک Mictosoft Kinect به راحتی اقدام به کپچرینگ کاراکترهای خود بنمایید.

Brekel Kinect pro Body به صورت RealTime کار میکند و میتوانید همزمان نتیجه کپچرینگ خود را مشاهده نمایید. این یکی از ارزانترین و سریعترین راه های ممکن برای عملیات Mocap می باشد که در آن میتوانید دستها، پاها و سر را به راحتی به عنوان یک گره از استخوان بندی کاراکتر تعریف و از سرعت و دقت مناسب آن بهره مند شوید. در Kinect SDKنویزها و پرشها کمتر شده و امکانات جدیدی به بخش کپچرینگ اضافه شده است. در این حالت میتوانید حرکتی هموارتر و بدون پرش را ذخیره سازی کنید و برای اینکار نسبت به نسخه قبلی آن، تا 40% دقت بیشتر و نویز کمتر را شاهد خواهید بود.

در زمان کار با Brekel Kinect pro Body مستقیما در حالی که کاراکتر در جلوی دستگاه Kinectدر حال ایفای نقش است، اطلاعات Motion capture به صورت فرمت های FBX, BVH , TXT و یا فرمت دلخواه شما که توسط کد به نرم افزار داده خواهد شد قابل ذخیره سازی است. همزمانی ذخیره سازی اطلاعات و نمایش آنها باعث میشود که شما بتوانید استخوان بندی کپچر شده را بروی مدل سه بعدی خود قرار دهید و با حرکت کاراکتر در جلوی Kinect مدل سه بعدی شما نیز همزمان با حرکات شخصیت، حرکت کند و معایب آن در همان لحظه قابل رفع باشد.

موشن کپچر ارزان و سریع

Brekel Kinect pro Body همچنان میتوانید مستقیما به نرم افزار Motion Builder داده ها خود را ارسال و استخوان بندی را بروی مدل سه بعدی منطبق کند.سرعت تشخصی حرکات در ویرایش جدید این نرم افزار به لطف نسخه جدید Kinect SDKبسیار سریعتر از قبل شده و در کمتر از چند ثانیه میتواند شخصیت های جلوی دوربین را تشخیص و استخوان بندی آنها را ایجاد کند.

Brekel kinect pro Face نام نرم افزار دیگری از Brekel است که به شما امکان کپچرینگ صورت را خواهد داد. با استفاده از همان Kinect و نرم افزار Brekel kinect pro Face میتوانید علاوه به FaceCapturing ، یک مدل سه بعدی از صورت کاراکتر با مارکرها و نقاط کمکی برگرفته از صورت کاراکتر ایجاد کرده و به راحتی متحرک سازی صورت کاراکترهای خود را به صورت RealTime و با سرعت بسیار بالا و هزینه کم انجام دهید. با استفاده از Brekel kinect pro Face میتوانید 11 قسمت از صورت را مشخص کرده و همه انها را در بخش متحرک سازی و Capturing استفاده نمایید.

در این بخش میتوانید لب ها، چشم ها، بینی، گونه ها و … را به مدل سه بعدی اتصال داده تا با حرکت اجزا صورت توسط کاراکتر، مدل سه بعدی نیز متحرک شود. همچنین فرمت های متعددی برای این کار در نظر گرفته شده است که میتوان به ذخیره سازی داده های کپچر شده با ساختار FBX , TXT, DAZ format , AVI, WAV و … اشاره کرد. همانطور که متوجه شدید، این برنامه صدا و تصویر کاراکتر را میتواند به صورت جداگانه ذخیره کند تا در sync صد و مدل بتوانید از آنها به راحتی استفاده نمایید.

Brekel kinect pro PointCloud نیز سومین برنامه Brekel می باشد که امکان ذخیره سازی حرکات Mesh و Particle را به کاربران میدهد.  این برنامه میتواند بر اساس حرکات کاراکتر جلوی دوربین Kinect، جابجایی ها را به فرمت قابل استفاده در برنامه هایی که با ذرات کار میکنند تبدیل کرده و از آنها استفاده نمایید.

به همین منظور، میتوانید از Brekel kinect pro PointCloud برای ذخیره سازی موقعیت ذرات برای نرم افزارهایی مانند RealFlow , Houdini particle , PDB, PDC,Krakatoa , PTc, bin, Alembic و همچنین ساختار های مدل سه بعدی مانند Obj , FBX استفاده نمایید. این برنامه همچنین با استفاده از تصاویر بدست آمده Texture های مدلها و ذرات را نیز به فرمت های AVI , png , jpg , tga و Tiff ذخیره مینماید. این برنامه براحتی هر چیزی را که ببیند به مدل سه بعدی و یا ذرات سازنده آن تبدیل میکند و برای شما ذخیره سازی خواهد کرد.

مانی که شرکت مایکروسافت دستگاه kinect را برای Xbox 360 معرفی نمود، انقلابی در بازیهای رایانه ای به وجود آمد. شخصا از همان روزهای اول با وجودی که اهل بازیهای رایانه ای نیستم، اقدام به خرید و تجریه آن نمودم. کسانی که به فعالیت های فیلم سازی و سه بعدی آشنا هستند، در اولین تجربه با کینکت مایکروسافت (Microsoft kinect) متوجه می شوند که یک سیستم کاراکتر حرکتی (Motion Character) در نرم افزار آن تعبیه شده است که براحتی و بدون نیاز به تجهیزات اضافه، قادر است با تفکیک محیط از بازیکن، موقعیت مفاصل را تشخیص دهد و به راحتی به عنوان یک Motion Capture با Microsoft Kinect در بازیهایXbox ظاهر شود.

اما بعد از گذشت چند ماه، زمانی که در نمایشگاه کامپیوتر آلمان شرکت مایکروسافت اعلام کرد که میتوانید با نصب یک درایور رایگان اقدام به اتصال Microsoft kinect به رایانه های شخصی کنید، به یکباره هزاران هزار برنامه کاربردی از Motion Capture گرفته تا برنامه ورزشی پزشکی مانند فیزیوتراپی و … از توانایی های Microsoft kinect استفاده کرده و این ابزار بسیار ارزان را به یکی از پرکاربرد ترین قطعات جانبی برای انیمیشن سازان تبدیل کرده است.

اگر نیازمند سیستم motion capture هستید و توان پرداخت هزینه های بالای آن را ندارید، اگر احتیاج به ساخت انیمیشن کاراکتر دارید و نمی خواهید که هزینه های میلیونی برای Mocap بپردازید و اگر میخواهید به راحتی و به سادگی و ارزانی تمام، کارکترهای خود را متحرک کنید و از شرک Key زدن های خسته کننده خلاص شوید،

کافی است که یک دستگاه kinect خریداری کنید( توجه کنید که لازم نیست کنسول Xbox 360 را بخرید، فقط خود Kinect را خریداری کنید) ، قیمت این دستگاه در ایران باید بین 190 تا 300 هزار تومان باشد ( با توجه به قیمت دلار) ، در این حالت می توانید به سادگی Motion Capture با Microsoft Kinect شخصی داشته باشید.

برای این کار به چند چیز احتیاج دارید. یک دستگاه Kinect ، یک کامپیوتر خانگی با سیستم عامل windows xp یا windows 7 ، و از همه مهتر نرم افزار مورد نیاز Mocap که میتوانید یکی از نرم افزارهای موجود مانند IPISoft Kinect Motion Capture و یا Brekel Kinect Motion Builder و یا Autodesk Motion Builder و یا ساده ترین آنهای Motion Capture iClone و یا easy Mocap را تهیه کنید. تمامی این نرم افزارهای در آخرین نسخه خود از Kinect Microsoft استفاده میکنند. در ضمن فراموش نکنید که آخرین درایور Kinect را از سایت مایکروسافت دانلود و نصب نمایید.

شما براحتی میتوانید با نرم افزارهای گفته شده، بصورت RealTIme به متحرک سازی کاراکتر خود اقدام نمایید. البته به منظور تست ، من نه فقط کاراکترها را بلکه، تمامی موضوعاتی را که بخواهید میتوانید توسط Kinect متحرک نمایید. البته من نتوانستم از قابلیت صوتی کینتک در Motion Builder به منظور لب زدن کاراکتر استفاده کنم ( احتمالا در درایور های بعدی این مشکل برطرف خواهد شد). به منظور تست چند شخصیت از اینترنت دانلود کرده و در iclone5 و Motion Builder متحرک سازی نمودم.

در اوایل کار به دلیل نور نامناسب اتاق کمی در تشخیص بعضی از حرکات اختلال به وجود می آمد، اما با افزایش نو اتاق ( فقط با بازکردن پرده ها ) به دقت Mocap افزوده شد. در ضمن در صورت،استفاده از لباس های متفاوت با رنگ دیوار و زمینه، بسیار موثر در سرعت Mocap می باشد.

البته توجه داشته باشید که kinect بعضی از حرکات را نمیتواند به درستی تشخصی دهید مخصوصا حرکاتی که درستها از همدیگر عبور میکنند مثل حالت دست به سینه بودن و یا بعضی از حرکات پیچیده. اما در بقیه موارد با توجه به قیمت آن، شما میتوانید به راحتی انیمیشن های کوتاه و بلند را پیاده سازی کرده و در صورتی که نیاز به اصلاح دستی حرکات داشته باشید میتوانید با smooth کردن توابع حرکتی و مسیر حرکت هر Bone، حرکات را اصلاح و به فرم دلخواه تبدیل کنید.

در ضمن توجه داشته باشید که میتوانید در 3ds max 2013 به صورت مستقیم از kinect به عنوان یک ابزار Mocap استفاده نمایید. نقاط قابل شناسایی استخوان بندی kinect به تعداد 16 عدد می باشد که برای ساخت انیمیشن ها کافی و مناسب است. به منظور افزایش دقت میتوانید با شرایط ذکر شده در نرم افزارهای Mocap Kinect از دو عدد Kinect استفاده کرده تا دقت پردازش نقاط بالاتر رود. البته توجه داشته باشید با این عمل شما 32 نقطه نخواهد داشت، بلکه هر دو کینکت همان 16 نقطه را دریافت کرده و تصاویر دریافتی را با یکدیگر تطبیق میدهند تا خطاهای Mocap به حداقل برسد. متاسفانه به دلیل عدم دسترسی به kinect دوم فقط توانستم از مطالب موجود در اینترنت در این مورد کسب تجربه کنم.

حداقل و حداکثر فاصله شما تا دستگاه گیرنده kinect بسته به قد شما و فضا و نور اتاق دارد، در محلی که من تست Mocap را انجام دادم با وجودی که از محدوده تعریف شده Kinect بیرون رفته بودم اما هنوز میتوانست بدن من را Capture کند اما به شدت از دقت آن کاسته شده بود.

در Motion Builder همانطور که میدانید آنقدر پارامتر در اختیار شما می باشد که میتوانید به راحتی یک انیمیشن طولانی را به سرعت Mocap کرده و به کاراکترهای خود منتقل کنید. البته توجه کنید حتی زمانی که شما motion capture های حرفه ای و گران قیمت را نیز در اختیار دارید  نیز باید به صورت دستی به اصلاح بعضی از موارد بپردازید. اما در هر حال این یک نعمت بسیار بسیار با ارزش برای کسانی است که میخواهند از شر کلید زدن های متوالی و شبیه سازی حرکت سخت انسان راحت شوند.