Motion capture wordt steeds voordeliger en makkelijker, mede dankzij een vinding van Nederlandse bodem.
Het Enschedese bedrijf Xsens ontwikkelde een revolutionaire methode voor Motion capture: Moven. Inmiddels wordt het ‘bewegingspak’ op grote schaal gebruikt, zowel binnen als buiten de gamesindustrie.
De eerste voorbeelden van Motion capture kent iedereen en ze zijn ouder dan je wellicht denkt. Het gaat om de beelden van het rennende paard. Ooit geproduceerd om definitief een einde te maken aan de discussie of het edele beest nu wel of níet volledig los kwam van de grond tijdens een gallop.
Die zwart-wit foto’s liggen ver achter ons, maar in feite is er lange tijd niet wezenlijk iets veranderd in de wereld der ‘Mocap’. Optische technieken lagen tot voor kort aan de basis – en dat werkte helemaal niet slecht. “Optische Motion capture werkt over het algemeen zeer nauwkeurig, maar er is een aantal belangrijke verschillen met de door ons gebruikte inertiële technologie”, zegt Laurens Oude Elberink van het Enschedese bedrijf Xsens. Met ‘onze technologie’ bedoelt hij dus het ‘bewegingspak’, maar daarover later meer. “Een van de problemen met optische systemen is de zogenaamde occlusion. Het zicht van de camera mag namelijk niet worden onderbroken, omdat de bolletjes het licht dan niet meer weerkaatsen. Als iemand de armen over elkaar houdt, worden de bewegingen van de bedekte arm dus niet meer gesignaleerd.”
Naar buiten
Occlusion is niet het enige nadeel van optische mocap, volgens Oude Elberink. “Omdat je er zoveel apparatuur voor nodig hebt, is het relatief duur. Voor een optimale nauwkeurigheid moeten de bewegingen bijvoorbeeld door minimaal twaalf camera’s worden geregistreerd. Bovendien ben je daardoor gebonden aan de studio, want al die camera’s en de bijbehorende apparatuur sjouw je niet zomaar even naar buiten.”
Helemaal gelijk heeft Oude Elberink daar niet in. Het is weldegelijk mogelijk om buiten de studio te ‘mocappen’. Zo dirigeerde EA Sports een paar jaar geleden een stel bekende voetballers naar de Amsterdam Arena, alwaar ze onder toeziend oog van de verzamelde pers hun scharen en hakjes lieten digitaliseren.
Wel wijst de marketing-man op een ander probleem van klassieke Motion capture. “Je hebt optimale lichtomstandigheden nodig die buiten eigenlijk niet te creëren zijn.”
Niettemin wordt optische Motion capture ook nu nog op grote schaal toegepast, onder meer in de medische sector, de sportwereld en de biomechanica. Volgens Oude Elberink komt dat doordat optische methoden de traditionele systemen zijn. “Het is voor medische onderzoekers niet eenvoudig om over te stappen naar nieuwe systemen. Eerdere metingen zijn namelijk niet goed te vergelijken met nieuwe onderzoeken als er verschillende meettechnieken zijn gebruikt.”
In andere gevallen is optische Motion capture echter de enige mogelijkheid. Denk maar eens aan het onderzoek bij mensen met een afwijkende loop. Middels een glasplaat kunnen doktoren zien waar de voet de grond raakt en op basis daarvan de juiste diagnoses stellen.
Betaalbaar dankzij de airbag
De door Xsens gebruikte inertiële Motion capture is relatief nieuw, vooral omdat het tot voor kort vrijwel niet te betalen was. “Deze technologie maakt gebruik van MEMS-sensoren, die functioneren volgens het principe van massatraagheid”, zegt Oude Elberink. “Vroeger waren deze sensoren behoorlijk prijzig, tot de auto-industrie ze ging gebruiken bij airbags. Sindsdien zijn ze in massaproductie en is het prijsniveau dus veel aantrekkelijker.”
Xsens gebruikte de MEMS-sensoren voor haar MTx-oriëntatietrackers die de basis vormen van het Moven-pak.
Anders dan bij de optische methode komt er dus geen enkele camera aan te pas. De sensoren worden op het lichaam aangebracht, of – in het geval van Xsens’ Moven-systeem – geïntegreerd in een pak. Deze sensoren bevatten versnellingsmeters, magnetometers en gyroscopen, die er samen voor zorgen dat de bewegingen nauwkeurig worden geregistreerd. Vervolgens worden de signalen draadloos naar een computer gestuurd, waar de metingen in real-time worden omgezet in een 3D-animatie.
Zeventien lichaamszones
Het nieuwe Moven-pak bevat zeventien MTx-oriëntatietrackers. “Ons lichaam kan worden verdeeld in zones”, legt Oude Elberink uit waar dat aantal op is gebaseerd. “Per zone hebben we geanalyseerd hoe en waar de bewegingen tot stand komen. Op basis van dat onderzoek bleek dat we zestien of zeventien sensoren nodig hadden om alle bewegingen te ondervangen. In ons huidige pak zitten nog zestien trackers, maar de nieuwe versie heeft er dus eentje meer.”
Xsens’ woordvoerder dreunt de argumenten waarom de nieuwe methode beter zou zijn dan de klassieke achter elkaar op: “Omdat het volledig draadloos is, kun je er overal mee werken, dus ook buiten. Verder is het systeem binnen tien minuten klaar voor gebruik en heb je behalve een laptopje geen extra apparatuur nodig.”
Ook de prijs noemt Oude Elberink een voordeel: een optisch Motion capture-systeem kost een paar ton, het complete Moven-pakket 39.000 euro.
Mocap-acteurs doodgooien
Eerlijk is eerlijk: sinds de introductie in 2007 is Moven een groot succes, vooral bij de gamesindustrie. Gearbox gebruikt het systeem voor de shooter Borderlands en nu hebben ook Guerilla Games en Big Huge Games het pak aangeschaft. In het tijdschrift Game Informer (september 2007) is een van de ontwikkelaars van Gearbox vol lof over Moven. “Er is totaal geen occlusion, we kunnen animaties van verschillende acteurs tegelijk maken en het Moven-systeem is onvoorstelbaar mobiel. Je kunt bijvoorbeeld geen tank in de studio zetten, dus moet je dan maar doen alsof. Met het Moven-pak kunnen we naar een echte tank gaan en eroverheen en erin klimmen. Alles is mogelijk. We kunnen een rioolput in, tegen muren rennen of van een brandweerpaal glijden en al die bewegingen registreren. Dan kon allemaal niet met ons oude optische systeem. We zouden zelfs iemand van dertien verdiepingen naar beneden kunnen gooien, al moeten we dan wel een erg grote airbag hebben. Of een nieuwe mocap-acteur, natuurlijk.”
Beperkingen
Niet alles is mogelijk met inertiële Mocap-techniek. Facial mocap bijvoorbeeld is daarmee simpelweg niet te doen. Maar ook het fatsoenlijk oppikken van de bewegingen van vingers lost Moven niet op. Het Amerikaanse bedrijf MaMoCa doet dat wel met een techniek die ze Markerless Motion Capture noemt (vandaar ook de naam). Hierbij worden de markers vervangen door een grid dat op de acteur wordt geprojecteert. Het aantal punten dat hiermee in één keer kan worden waargenomen vermeerdert op slag met een factor duizend. Hierdoor kunnen bijvoorbeeld de bewegingen van vingers tegelijk zelfs tijdens een gewaagde sprong over een tank worden waargenomen.
Nadeel van deze techniek is uiteraard weer de relatieve immobiliteit, waar Xsens zo op hamert. Tijdens het industrie feestje ter gelegenehid van het NLGD Festival of Games werd duidelijk hóe mobiel Moven daadwerkelijk kan zijn. Op het podium verscheen een door het bedrijf ingehuurde danseres, op het grote scherm daarachter danste een uit Overlord ontsnapte ‘minion’ mee, de bewegingen van de dame nauwkeurig volgend. Het resultaat was een beetje bevreemdend, maar technisch zeker indrukwekkend. |
Wii-controllers op je lichaam
De bewegingssensor van de Nintendo Wii is ook gebaseerd op het principe van Motion capture, maar door een stuk of acht ‘Wiimotes’ op je lichaam te plakken bereik je niet het gewenste resultaat. De techniek is immers minder geavanceerd dan professionele optische en inertiële systemen. Het Moven-pak bevat bijvoorbeeld drie versnellingsmeters, drie magnetometers en drie gyroscopen. De Wii-sensor heeft slechts één versnellingsmeter en maakt verder gebruik van infraroodtechnologie. De bewegingsherkenning is dan ook veel minder nauwkeurig dan professionele apparatuur voor motion caputuring, maar wel ruim voldoende voor de toepassingen van de spelcomputer.
