动作捕捉技术Noitom：抛开键鼠，来游戏中战个痛快

    试想下，在你的面前是类似《魔戒》中那般，成百上千的魔怪精兽向你扑来，为了保护族人，你要与入侵者奋勇鏖战。身临战火与硝烟弥漫的战场的你，不停闪躲刀斧的挥砍，与巨兽贴身肉搏，趁敌人不备取敌首级……这样的感官体验是否真的能在现实世界中实现？在Unite 2014大会上，Noitom的CTO戴若犁演示了类似的技术。他身着特制的黑色紧身动捕服，全身穿戴着17个传感器设备，在空中模拟刀剑挥砍的动作。而在他面前的大屏幕上，一只只怪物向他俯冲而来，但都被挥出的剑刃击杀，飚血倒地。

    Noitom的技术，是怎样做到让玩家抛开键盘，来战个痛快的呢？在整个虚拟生态中，Unity搭建了一个虚拟的游戏世界，营造了场景和怪物；那么诸如Oculus VR2的虚拟现实技术便作为输出载体，借助穿戴头盔让你感知到虚拟世界；Noitom则作为其中的一项输入设备，捕捉现实中玩家的动作和姿态，同步投射在游戏中的虚拟人物上，三者配合下实现临场作战的沉浸感。

    为了能够真实模拟躯干动作，演示时，戴若犁一共佩戴了17个传感器，上半身10个，下半身7个。“传感器能捕捉到最主要的一些骨骼和关节的动作，再复现到这样的虚拟模型上去。”戴若犁告诉PingWest：人的身上一共23个关键骨骼，实际动作捕捉时简化为17个关键骨骼。使用者能根据需求，裁减传感器，做某些区间的动作捕捉。全套设备只需一台笔记本、定向或全向天线，以及一个接收器。戴若犁介绍到，整个系统在协议层、应用层的射频是Noitom自己写的，但都在2.4G的频段。传统的射频传输标准满足不了这样的需求，Zigbee带宽太窄、蓝牙最多支持六个设备、WiFi时延太大，Noitom系统的时延却能做到1/480秒。

    采用短棒天线时，接收器能感知40-50米的范围，各关节传感器在360度范围内的变化，误差为0.2-0.3度，如果是更长一些的大天线，则能感知约100米范围内的动作变换。位置误差方面，相当于用户往外走50米，再次折回，大概误差2厘米左右。

    每个传感器约麻将那么大，但厚度约只有一半。每个传感器都配备电池和无线传输模块，都是标准化的，不同部位间能相互替换，一次通电能维持约3-4小时的工作时间。他们把这套动作捕捉系统称为Perception（感知），中文名为腾挪，这是因为相比传统利用摄像头、马克点的光学动作捕捉而言。利用惯性动作捕捉的腾挪，不需要限定在某一固定的场所，也不用考虑视觉上遮挡，以及多人动作时可能的身体交叉对动作捕捉的影响，同时还能和手持设备互动，自由地闪转腾挪。

    但这会牺牲部分精度，光学动作捕捉能达到千分之一毫米。戴若犁称，在旧金山他见过精度最高的光学动作捕捉系统——你把手指按在桌子，360度摇晃，通过算法处理就能看到肉眼所察觉不到的位置移动。但他认为，这样的精度大大冗余，没有这么必要。因为人身体上的肌肉、骨骼、衣服动作产生的“噪音”，已经远远高于精度了。



    相较精度，戴更在意的是动作捕捉系统，能够用更为轻巧设计或更便捷穿戴的方式，让消费级用户愿意去接受。“任何好的交互手段都是大家感受不到的、会忘记的、不会降低沉浸感的，就像语言交流一样。”在最新的动作捕捉系统中，Noitom大幅缩减了传感器的体积。新传感器只有10mm×10mm横截面积，类似指甲盖那么大，穿戴起来不似前者的那样臃肿。实现的手段是，用一个较大的主传感器用于集中的供电、和数据通讯传输，其他的芯片级的传感器通过并联的方式与主传感器连接，类似星型组网。新传感器用了更小的MPU、集成度更高，近2mm×2mm的芯片传感器、去掉了通讯和电池模块、体积大为减少，能直接藏在衣袖中。缺点是相互之间需要用细线连接。戴若犁告诉PingWest，这个产品短期内会用作智能手套的设计。

    Noitom还在和国内一家互联网公司合作，推出用于电视游戏交互的可穿戴设备。在这套设备中，保持了轻便的特性，只用到1-2个传感器，用户通过腕、肘动作来进行交互。

    Noitom目前主要的营收来自技术授权、动作捕捉系统的售卖等B2B的生意，以及按时间计费的动作捕捉服务。在B2B生意中，游戏方面的比重虽然只有1/5，但占比正在增加。Noitom还在和Unity协商，可能联合其他合作商，共同推出虚拟现实的制定一个标准的接口和通讯方式，提供输入、输出、内容的完整解决方案。同时，由Noitom制作游戏中常用的100种动作，可能作为motion Asset，放在Unity Asset Store中进行售卖。

    Notiom更大的野心是对家用市场的瞄准，除了和合作伙伴授权算法技术，在今年推出几款可穿戴设备，今年年内还会发布一款自研的消费级别产品，定位在一个细分领域。在2013年的时候，为了验证动作捕捉在家用市场的潜力，Noitom推出了搭配高尔夫球杆使用的传感设备Myswing。通过MEMS微型传感器与手机App，直接记录杆面开合变化、挥杆节奏、挥杆平面、杆头速度、杆头路径、飞行距离，帮助运动员改进动作。戴若犁介绍称，很快要发布的新版MySwing plus中，会加上手臂或肩上的传感器，通过球杆和身体两个节点，采集复现用户的上肢的运动路径、角度和挥杆节奏，数据更为丰富。

    尽管自动化专业的戴若犁，要让Noitom作为动作输入技术的提供商，尽早在虚拟现实中有所布局，同时和其他技术提供商合作一起制定一套针对虚拟现实技术解决方案标准。但他认为，目前虚拟现实还有一个“最大的敌人”——用户在感受场景时存在一种Motion Sickness（视错差），也就是常见的晕车、晕3D的感觉。特别是场景中的人物在进行位置移动时，玩家本身是不动的，现实与虚拟世界景象，耳部的前庭感知与视觉画面的脱离，会造成头晕呕心的感觉。特别是在游戏设计中，玩家所扮演的角色往往超乎常人，跑得更快、跳得更高更远，现实中的动作输入与游戏展示并不是完全等同的，类似的落差如果无法调和或进行修正，可能会极大地限制虚拟现实游戏开发的想象力，甚至让虚拟现实技术沦为小众的玩物。

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