La captura de movimiento (del inglés motion capture, o motion tracking, también abreviada mocap) es una técnica de grabación de movimiento, en general de actores y de animales vivos, y el traslado de dicho movimiento a un modelo digital, realizado en imágenes de computadora. Se basa en las técnicas de fotogrametría y se utiliza principalmente en la industria del cine de fantasía o de ciencia ficción, en la industria de los videojuegos o también en los deportes, con fines médicos. En el contexto de la producción de una película, se refiere a la técnica de almacenar las acciones de actores humanos, y usar esa información para animar modelos digitales de personajes en animación 3D.
Mientras que técnicas anteriores utilizaban imágenes de múltiples cámaras para calcular las posiciones 3D, el objetivo principal de la captura de movimiento es registrar solamente los movimientos del actor, y no su apariencia física.
En el contexto de la producción de una película, se refiere a la técnica de almacenar las acciones de actores humanos, y utilizar esta información para animar modelos digitales de personajes en animación 3D. Se puede utilizar tanto para capturar el movimiento corporal de un actor como para capturar sus expresiones faciales.
Principalmente, la captura de movimientos fue instalada en los videojuegos para mejorar el realismo y la dinámica de los mismos. Para realizar las capturas, muchas veces las compañías se asocian con marcas de modelado 3D como NaturalMotion, Autodesk, entre otros.
Para llevar a cabo la captura se necesitan unos trajes especiales para los actores. Estos son lisos y de colores oscuros, recubiertos con Velcro para poder añadir los sensores. Para un correcto registro de los movimientos del cuerpo (brazos incluidos) son necesarios al menos 30 sensores.
Los sensores son colocados sobre las articulaciones y las principales masas del cuerpo, como la cabeza, caderas y pecho.
En todos los métodos de captura, excepto con los sensores inerciales, se requiere un montaje muy específico de las diferentes cámaras, de manera que eliminen el máximo de puntos ciegos que se puedan producir durante el desarrollo de la acción. Por norma general, podemos decir que cuanto más cámaras colocamos, mejores datos de posición podremos conseguir.
Existen distintos tipos de tecnologías. Una de las más utilizadas es la tecnología óptica (visual tracking). En este tipo de tecnología se fijan marcas activas o pasivas al sujeto a seguir y se almacena la posición de las marcas. Las marcas pasivas son iluminadas por fuentes de radiación (infrarrojos, o incluso ultrasonidos) y los rayos son reflejados hacia un detector. Las marcas activas emiten rayos hacia el detector por ellas mismas. El detector (cámara) refleja solo la posición (del rayo) de cada marca individual y almacena las coordenadas x e y; las imágenes no se almacenan. Estos resultados son a posteriori procesados matemáticamente y de esta forma se calculan todos los parámetros cinemáticos del movimiento.
Otros tipos de sistemas están basados en tecnologías no ópticas (Non-visual tracking). Dentro de este apartado podríamos citar los sistemas magnéticos: los cuales proporcionan la posición y orientación de la marca utilizando la orientación de un campo magnético creado por un emisor; y los mecánicos que utilizan un exoesqueleto que se coloca sobre el sujeto y que nos indica el movimiento de este utilizando potenciómetros u otros mecanismos en las articulaciones.
Recientemente se han introducido los sensores inerciales (IMU – Inertial Measurement Unit) en este tipo de aplicaciones. Este tipo de sensores proporcionan en tiempo real la orientación 3D (Roll, Yaw, Pitch) del lugar (por ejemplo la cabeza) donde son ubicados.
Esta técnica utiliza sensores retrorreflectores que son seguidos por cámaras infrarrojas. Se puede ajustar el umbral de la cámara de manera que solo se muestran los marcadores reflectantes brillantes, ignorando la piel y la tela. Es el método más utilizado en la industria.
Un objeto con marcadores conectados a posiciones conocidas se utiliza para calibrar las cámaras y obtener las posiciones, y se mide la distorsión del objetivo de cada cámara. Si dos cámaras calibradas ven un marcador, se puede obtener una corrección tridimensional. Normalmente, un sistema óptico-pasivo constará de unas 2 a 48 cámaras. Existen sistemas de más de trescientas cámaras para intentar reducir el intercambio de marcadores. Se necesitan cámaras adicionales para una cobertura completa en torno al sujeto de captura y de varios sujetos.
Esta técnica utiliza sensores LED conectados con cables al traje de captura de movimiento.
Los sistemas ópticos activos triangular posiciones iluminando un LED a la vez muy rápidamente o varios LEDS con software para identificarlos por sus posiciones relativas, algo similares a la navegación astronómica. En lugar de reflejar la luz que se genera externamente, los marcadores están alimentados por emitir su propia luz. Como la ley del cuadrado inverso proporciona una cuarta parte de la potencia a dos veces la distancia, esto puede aumentar las distancias y el volumen para la captura.
También hay posibilidades de encontrar la posición mediante marcadores LED de colores. En estos sistemas, cada color se asigna a un punto específico del cuerpo.
Su mayor inconveniente es que el actor también debe acarrear baterías para los sensores.
Un método que solo necesita cámaras como herramienta de localización, ya que este tipo de sensores transmiten directamente la información en el ordenador. También son utilizados por deportistas para el análisis en carrera de sus movimientos con la máxima precisión. Son mucho más fáciles de colocar que los ópticos, y más prácticos.
Esta técnica no necesita sensores ni vestidos, lo que ahorra mucho tiempo, y únicamente confía en el software para el rastreo de los movimientos del actor. Para lograr la captura se utilizan algoritmos muy avanzados, sobre todo en el momento de capturar movimiento en tiempo real. El hecho de prescindir de sensores hacen que sea el método más impreciso. Puede ser un método de bajo coste, ya que es fácilmente registrable con cámaras Kinect, las usadas por Microsoft en videojuegos, tanto en XBOX como Windows. Estas son relativamente baratas, y hacen el método más accesible a todos.
La captura de movimientos ofrece una serie de ventajas sobre la animación por computadora tradicional de un modelo 3D:
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