Title (deu): Ein Low-Budget Mocap System als Alternative zu den Industrie Standards

Author: Berger, R. (Ralf T.)

Description (deu): St. Pölten, Studiengang Digitale Medientechnologien, Masterarbeit, 2016

Description (deu): Diese Arbeit beschäftigt sich mit Motion Capture (Aufzeichnen und Speichern von Bewegungen), speziell mit den günstigeren Lösungsansätzen, welche als Low-Budget Motion Capture Systeme bezeichnet werden (Tobon, 2010, S. 13). Die Technologie existiert bereits seit einigen Jahrzehnten und wird verwendet, um digitalen Charakteren, ob Menschen, Tieren oder Kreaturen realistische Bewegungen zu ermöglichen. Die Hauptanwendungen dieser Systeme finden sich im Filmbereich, in der Videospielindustrie, sowie im Bereich der Medizin wieder (Szykman & Gois, 2014).
Da Motion Capture (Mocap) auf Hollywood-Niveau klar überteuert ist, beschäftigt sich diese Arbeit mit günstigeren Alternativen und sucht nach Systemen, welche selbst für Produktionen mit geringen finanziellen Mitteln, bzw. für Studenten oder anderen Interessenten des Themengebietes im Budget sind. Das High-End System für Motion Capture wird von der Firma Vicon produziert, wobei ein einfaches System wie die Vicon MX-f20 bereits US$250,000 kostet. Diese Systeme sind hochprofessionell und werden für Hollywoodproduktionen verwendet. In speziellen Fällen (z.B., Verwendung von mehreren hunderten Kameras bei hoher Auflösung und Echtzeitfeedback) kann ein Motion Capture System von Vicon über Millionen kosten (Vicon Motion Systems Ltd., 2016). Ein vergleichsweise ähnliches Produkt bietet NaturalPoint an. Diese Firma produziert ein ebenfalls hochwertig und professionelles Motion Capture System, dessen einfache Ausführung bereits für unter US$15,000 erhältlich ist. Hier sprechen wir von OptiTrack Flex V100V2 mit sechs Kameras (NaturalPoint, Inc, 2016). Noch günstiger ist ein System von Noitom, welches den Namen "Perception Neuron" trägt. Dabei handelt es sich um ein elektromagnetisches Motion Capture System, welches ohne Kameras funktioniert. Sensoren werden direkt am Körper angebracht, und damit können Bewegungen hochpräzise aufgezeichnet werden. Die Ganzkörpervariante dieser Lösung ist für US$1,500 erhältlich (Noitom Ltd., 2016). Für unter US$300 und Verwendung der Software iPi Soft besteht die Möglichkeit, sich sein eigenes optisches, markerloses Motion Capture System zu bauen. Diese unglaublich günstige Lösung wurde im Rahmen dieser Arbeit getestet, und die Ergebnisse fielen erstaunlich positiv aus.
Die Software iPi Soft ist für 30 Tage kostenlos nutzbar. Für längere Zeiträume fallen Kosten monatlich bzw. jährlich an. Dennoch ist dieses System das vermutlich günstigste am Markt erhältliche Mocap System, welches vor allem auch eine solide Qualität aufweist. Als Hardware werden meist entweder zwei Microsoft Kinects (Tiefenkamera), oder mehrere PS Eye Kameras verwendet (Webcam). Ein Raum von mindestens vier mal vier Metern wird benötigt, wenn die letztere Variante gewählt wird (iPi Soft LLC, 2016). Im praktischen Teil dieser Arbeit wird mit sechs PS Eye Kameras gearbeitet. Es wird eine Mocap Aufnahme erstellt, welche anschließend mit einer ähnlichen Aufnahme eines Vicon Systems verglichen wird. Dieser Vergleich wird von Experten durchgeführt. Es stellt sich heraus, dass mit etwas Erfahrung und unter optimalen Aufnahmebedingungen hochwertige Mocap Aufnahmen erzeugt werden können, welche für unabhängige Entwickler, kleinere Studios, bzw. Studenten mehr als brauchbare Ergebnisse liefern sollten.

Description (eng): This work is about motion capture (recording and saving motion), especially concerning low-budget motion capture (mocap) systems (Tobon, 2010, S. 13). The mocap technology has been available for a couple of decades, but until recently, it was unaffordable for students, independent developer, or even smaller studios. With new technologies and increasing processing power of today's computers, more and more cheap motion capture systems find its way to the market. In general, mocap is used to apply realistic motion to digital characters, like humans, animals, or fantasy creatures. This technology is mainly used for videogames, film, but also medicine (Szykman & Gois, 2014).
Because Hollywood-level mocap is so expensive, this work focuses on exploring alternative solutions for much cheaper mocap systems, that still deliver a reasonable amount of quality while being affordable for students, independent developers and small studios. The current state of the art system is produced by Vicon. The MX-f20 for example costs around US$250,000. This system is professional and both used for Hollywood productions and big videogame studios. A more complex system (with hundreds of cameras) can even cost over a million (Vicon Motion Systems Ltd., 2016). A similar product is sold from a company, called NaturalPoint. They are producing a high-end, but much cheaper, mocap system, called OptiTrack Flex V100V2, which costs around US$15,000 and uses six cameras (NaturalPoint, Inc, 2016). Another, even cheaper solution, would be Perception Neuron, an electromechanical mocap system by a Chinese company, called Noitom. Their product features full body mocap and consists out of 32 Neurons, which are little sensors placed on your body. The prize of this product is only US$1,500, which is a lot cheaper than any professional optical mocap systems, and still delivers very precise data (Noitom Ltd., 2016). The cheapest system, however, and the one which is being used in this work, is called iPi Soft: a company that offers a software, which uses optical cameras (either Microsoft Kinects, or PS Eye Cameras) to capture markerless motion. The hardware needed to perform such a mocap shooting costs less than US$300 (iPi Soft LLC, 2016).
In this work, a mocap animation is being created, using six PS Eye Cameras and the iPi soft software. The result was really overwhelming. The software iPi Soft is free for the first 30 days. After the trial period you have to pay either monthly, or annually. It still is the cheapest good quality solution out there. If you are using the PS Eye Camera variant, you need at least four times four meters of empty space for the recording. During the practical part of this work, the process of creating a mocap file, using iPi soft, is being documented. The animation is based on a Vicon reference file, I found on an online library. I tried to re-produce the same motion, as seen in the Vicon file, and compared the two final animations. To get reliable feedback, I asked experts to compare the two mocap files. It turned out, that the US$300 iPi soft system delivers feasible quality and a good and cost effective alternative to high-end mocap systems. Smaller studios, independent developers and students should be able to produce profitable results using this cheap mocap solution.

Object languages: German

Date: 2016

Rights: © All rights reserved

Classification: Motion Capturing; Low-Budget-Film

Permanent Identifier