Druhá kůže zachycuje pohyb

Výzkumníci z MIT vyvinuli nový systém, který může poskytnout levnější a efektivnější způsob sledování pohybu. Systém, tzv Druhá kůže , by mohla být levnější alternativou pro vytváření speciálních efektů pro filmy. Vědci říkají, že doufají, že bude také použit k tomu, aby lidem pomohl sledovat jejich vlastní pohyby, aby mohli praktikovat fyzikální terapii nebo zdokonalovat své pohyby tai chi.

Kódované světlo: Tento projektor vysílá pulzy světla několikrát za sekundu. Tyto světelné impulsy zachycují fotosenzory, které nosí sledovaný objekt.

Tradiční sledovací systémy zahrnují vysokorychlostní kamery umístěné kolem speciálně osvětlené soupravy. Sledovaný objekt má na sobě speciální značky, které odrážejí světlo vyzařované kamerami. Kamery zachycují a zaznamenávají odražené světlo několikrát za sekundu, aby sledovaly pohyb objektu. Když se systém používá k vytváření filmů, softwarové programy a tým animátorů převádějí data do animované postavy. Tyto systémy pro sledování pohybu mohou stát až stovky tisíc dolarů. Alternativní systémy, které používají magnety, akcelerometry nebo exoskeletony, potřebují ještě rozsáhlejší nastavení a kalibraci, jsou náchylné k chybám nebo jsou objemné a neflexibilní.

Na rozdíl od tradičních optických sledovacích systémů se Second Skin vůbec nespoléhá na kamery. Místo toho systém využívá levné projektory, které lze namontovat pod stropy nebo venku. Proto lze systém používat uvnitř i venku bez speciálního osvětlení a stojí jen několik tisíc dolarů, říká Ramesh Raskar , docent na MIT's Media Lab a hlavní výzkumník Second Skin spolu s postgraduálním studentem Dennisem Miawem.

Myslím, že je to průlomová technologie, říká Chris Bregler , docent informatiky na New York University, který pracuje na systémech počítačového vidění pro sledování pohybu a nebyl zapojen do výzkumu Druhé kůže. Umožňuje vám zachytit pohyb v mnoha situacích, kde mnoho jiných lidí chtělo zachytit pohyb dříve a nemohli.

Drobné fotosenzory zabudované v běžném oblečení zaznamenávají pohyb. Projektory vysílají vzory blízkého infračerveného světla – přibližně 10 000 různých vzorů za sekundu. Když vzory zasáhnou malé fotosenzory zapuštěné do oblečení subjektu, fotosenzory zachytí kódované světlo a převedou ho na binární signál, který indikuje polohu senzoru. Vzhledem k tomu, že vzory světla dopadají na senzory různě, v závislosti na tom, kde se nacházejí, každý senzor přijímá jedinečný světelný vzor. Tyto vzory jsou zaznamenávány asi 500krát za sekundu pro každý senzor. Senzory odesílají informace do tenkého, lehkého mikrokontroléru, který má subjekt pod oblečením, a ten pak data přenáší zpět do počítače přes Bluetooth. Celý systém může stát méně než 1000 dolarů, přičemž každý fotosenzor stojí asi 2 dolary, vibrační senzor 80 dolarů a projektor 50 dolarů. (Raskar říká, že na jeden systém je potřeba alespoň šest projektorů.) Každý fotodektor v podstatě dekóduje svou vlastní vnitřní polohu podobným způsobem jako GPS, říká.

Sledovat a vibrovat: Drobné fotosenzory jsou zapuštěny do černé látky zobrazené výše. Modré vibrátory také obklopují zápěstí objektu (vlevo). Fotosenzory zachycují světlo vyzařované z blízkých projektorů, aby určily polohu paže objektu. Software poté porovnává skutečnou polohu paže (červená čára) s ideální polohou paže (žlutá čára). Kruhy odpovídají vibrátorům; zelená bude vibrovat, aby indikovala správnou polohu subjektu.

Protože každý senzor Second Skin má jedinečné ID, Raskar říká, že to bude přesnější než tradiční optické systémy, ve kterých jsou reflektory, které subjekt nosí, od sebe nerozeznatelné a mohou způsobit chyby, když jeden reflektor kříží druhý. A co víc, Raskar ukázal, že systém funguje venku a ve tmě.

Teoreticky vše, co jeho systém umí, bychom mohli udělat pomocí počítačového vidění, ale v praxi jsme zatím řešení nenašli, říká Bregler. S jeho senzory je to velmi přesné a velmi jasné, kde se [osoba] nachází od snímku k snímku.

Pro filmový průmysl to potenciálně znamená, že sledování pohybu lze provádět na běžné scéně, což by ušetřilo čas produkce a umožnilo hercům pracovat v přirozeném prostředí. Tyto propracované systémy překážejí pokusům o natáčení těchto filmů, říká Steve Sullivan , senior technologický důstojník ve společnosti Lucasfilm’s Průmyslové světlo a magie (ILM). Mnoho lidí považuje sledování pohybu za vyřešený problém, ale myslím si, že můžeme udělat mnohem víc, abychom ho zpřístupnili řadě lidí a méně překáželi. Společnost ILM nedávno vyvinula speciální proprietární systém vysoce kontrastních pásem pro sledování pohybu na místě. Piráti z Karibiku 2 a Hombre de Hierro , ale herci musí nosit speciální oblek a je vyžadováno rozsáhlé následné zpracování, říká Sullivan. Je skvělé slyšet, že se výzkumníci snaží tento problém řešit, protože je to takový problém, že musíme rozdělit produkci a natáčet scény a herce odděleně na těchto scénách.

Myslím, že velký potenciál pro tyto druhy low-end technologie sledování je... spíše pro nové aplikace, kde nemůžete strávit všechen čas, abyste to udělali perfektní, říká Michael Stejný , docent informatiky na University of Wisconsin-Madison. Gleicher říká, že sledování pohybu je stále populárnější ve videohrách, které mohou sledovat hráče a reagovat v reálném čase.

Výzkumníci také ukázali, že systém může být použit ke sledování a opravě pohybů v jednoduchém cvičení tai chi. Takový systém obsahuje malé vibrátory, které se pohybují, když je aktuální poloha končetiny subjektu mimo kurz, aby subjektu indikovaly potřebu vlastní korekce. V podstatě stejným způsobem vědci spekulují, že by systém mohl být také použit pro fyzikální terapii nebo sledování pohybů subjektu, aby se zabránilo pádům.

skrýt