Motion Workshop Shadow Motion Capture System

Zapytaj o cenę i dostępność na info(@)pronetkrakow.com.pl

Motion Workshop Shadow Motion Capture System
Motion Workshop - producent USA

Shadow Motion Capture System to profesjonalny, przenośny system inercyjnego przechwytywania ruchu całego ciała — motion capture, w skrócie mocap. Składa się z 17 bezwładnościowych jednostek pomiarowych IMU rozmieszczonych na ciele użytkownika, bezprzewodowego kontrolera, elementów mocujących oraz wkładek rejestrujących nacisk stóp.

System pozwala nagrywać ruch aktora lub badanego użytkownika bez budowania studia wyposażonego w kamery optyczne. Dane mogą być rejestrowane lokalnie, eksportowane do popularnych formatów animacyjnych i pomiarowych albo przesyłane na żywo do silników gier, aplikacji 3D i własnego oprogramowania.

Shadow występuje w trzech wariantach funkcjonalnych:

Animator – do nagrywania animacji dla gier, filmu i telewizji;
Streaming – do transmisji ruchu na żywo do silników gier i aplikacji 3D;
Biomech – do badań ruchu, biomechaniki, ergonomii, sportu i uczenia maszynowego.

Producent deklaruje możliwość rozpoczęcia pracy i uzyskania pierwszych nagrań w około 15 minut od rozpakowania systemu.

Specyfikacja techniczna
Technologia śledzenia: inercyjne przechwytywanie ruchu całego ciała.
Liczba czujników: 17 precyzyjnych jednostek IMU.
Elementy pomiarowe każdego czujnika:
- trójosiowy akcelerometr,
- trójosiowy żyroskop,
- trójosiowy magnetometr.
Dodatkowe czujniki: dwie pary wkładek mierzących nacisk stóp.
Częstotliwość danych wyjściowych:
- 100 Hz,
- 200 Hz,
- 400 Hz.
Wewnętrzna częstotliwość aktualizacji: 1000 Hz.
Dokładność orientacji statycznej: 0,5°.
Dokładność orientacji dynamicznej: 2°.
Rozmiar pojedynczego sensora: 33 × 18 × 6 mm.
Zakres akcelerometru: ±8 g.
Zakres żyroskopu: ±4000°/s.
Zakres magnetometru: ±8 gaussów.
Masa elementów noszonych na ciele: około 1,2 kg.
Masa systemu w opakowaniu transportowym: około 1,6 kg.
Czas pracy na akumulatorze: do 8 godzin.
Pojemność akumulatora: 10 Ah.
Pamięć kontrolera: 8 GB.
Łączność bezprzewodowa: Wi-Fi 5, czyli IEEE 802.11ac.
Zasięg deklarowany przez producenta:
do 32 m wewnątrz budynków,
do 95 m na zewnątrz.
Opóźnienie transmisji:
- około 20 ms przez Wi-Fi,
- około 5 ms przez USB.
Połączenie przewodowe: USB Standard-A.
Rejestrowane dane są synchronizowane i zbierane przez kontroler co 10 ms.

Podane wartości dotyczą parametrów deklarowanych przez producenta. Rzeczywisty zasięg i stabilność transmisji mogą zależeć od zakłóceń radiowych, konstrukcji budynku, konfiguracji sieci Wi-Fi oraz liczby urządzeń pracujących w pobliżu.

Wersje systemu

Shadow Animator

Podstawowa wersja przeznaczona do nagrywania ruchu postaci dla gier, animacji, filmu i telewizji.
Obejmuje między innymi:
nagrywanie ruchu całego ciała;
bezprzewodową pracę przez Wi-Fi;
eksport animacji do formatu FBX;
aplikację dla Windows, macOS i Linux;
aktualizacje oprogramowania.
Wersja Animator jest odpowiednia przede wszystkim do nagrywania klipów, które następnie zostaną zaimportowane i poddane obróbce w programie 3D.

Shadow Streaming

Rozszerzona wersja przeznaczona do pracy w czasie rzeczywistym, wirtualnej produkcji i interaktywnych aplikacji.
Zawiera funkcje wersji Animator oraz:
transmisję ruchu na żywo;
integrację z Unreal Engine;
integrację z Unity;
integrację z Autodesk Maya;
integrację z Autodesk MotionBuilder;
zestaw narzędzi programistycznych SDK.
Wariant Streaming jest wymagany, gdy ruch aktora ma być natychmiast odwzorowywany na cyfrowej postaci.

Shadow Biomech

Najbardziej rozbudowana wersja przeznaczona do zastosowań badawczych, biomechanicznych i przemysłowych.
Zawiera funkcje Animator i Streaming oraz:
dostęp do surowych danych z czujników inercyjnych;
częstotliwości pomiarowe 100, 200 i 400 klatek lub próbek na sekundę;
eksport do formatów CSV, C3D i BVH;
przewodową transmisję przez USB;
dostęp do danych przeznaczonych do analizy naukowej i uczenia maszynowego;
możliwość integracji z własnymi aplikacjami analitycznymi.

Oprogramowanie wymagane do działania

Podstawowe oprogramowanie Shadow

Do komunikacji z czujnikami wymagane jest oprogramowanie Shadow App, nazywane w dokumentacji również Motion Service.
Aplikacja odpowiada za:
wykrywanie i konfigurację urządzeń;
odbieranie danych z czujników;
przetwarzanie danych pomiarowych;
podgląd ruchu;
rejestrowanie sesji;
zapisywanie danych na dysku;
eksport nagrań;
udostępnianie strumieni danych innym aplikacjom.
Aplikacja Shadow musi być uruchomiona podczas korzystania z czujników.

Obsługiwane systemy operacyjne

Aktualna strona pobierania producenta podaje:
Windows 10 lub Windows 11 w wersji 64-bitowej;
macOS Catalina 10.15 lub nowszy;
Ubuntu 20.04;
Debian 10 dla architektury AMD64.
Producent informuje również o obsłudze urządzeń z iOS i Androidem, jednak nie publikuje równie szczegółowej listy wspieranych wersji tych systemów mobilnych.

Oprogramowanie opcjonalne

Zależnie od zastosowania mogą być potrzebne:
Unreal Engine – transmisja ruchu na żywo, tworzenie gier i wirtualna produkcja;
Unity – transmisja ruchu do aplikacji, gier, symulatorów i projektów XR;
Autodesk Maya – animacja, retargeting oraz obróbka danych;
Autodesk MotionBuilder – przetwarzanie i edycja animacji motion capture;
Blender – import plików FBX i dalsza obróbka animacji;
Microsoft Excel lub inne arkusze kalkulacyjne – analiza plików CSV;
Mokka – wizualizacja danych biomechanicznych zapisanych w formacie C3D;
MATLAB, R, Python lub Jupyter Notebook – analiza danych pomiarowych;
własne aplikacje wykorzystujące SDK lub interfejs programistyczny C API.
Obsługa transmisji na żywo i dostęp do SDK zależą od zakupionej wersji licencji.

Obsługiwane formaty danych

W zależności od wybranej wersji system może obsługiwać:
FBX – animowany szkielet przeznaczony do programów 3D i silników gier;
BVH – hierarchię szkieletu, obroty stawów i pozycję głównego elementu szkieletu;
C3D – dane ruchu i pomiary biomechaniczne;
CSV – dane tabelaryczne do analizy w Excelu, Pythonie, MATLAB-ie lub R;
wewnętrzne formaty Shadow:
MTake,
MConf,
MStream.
Producent podaje, że pliki CSV i C3D mogą zawierać pełne dane sesji, w tym surowe pomiary czujników, ale dostęp do tych danych jest powiązany przede wszystkim z wersją Biomech.

Wymagania sprzętowe

Minimalne wymagania potwierdzone przez producenta
komputer 64-bitowy ze wspieranym systemem operacyjnym;
karta lub adapter Wi-Fi zgodny z Wi-Fi 5 albo port USB Standard-A;
wolne miejsce na instalację aplikacji i rejestrowane sesje;
dostęp do Internetu podczas instalacji i pobierania aktualizacji;
w przypadku pracy bezprzewodowej – odpowiednio stabilne środowisko sieciowe.

Producent nie publikuje oficjalnych minimalnych wymagań dotyczących:
modelu procesora;
liczby rdzeni;
ilości pamięci RAM;
wymaganej karty graficznej;
minimalnej ilości miejsca na dysku;
minimalnej rozdzielczości ekranu.
Dlatego nie można rzetelnie podać konkretnej konfiguracji minimalnej dla samej aplikacji Shadow.

Praktycznie zalecana konfiguracja stanowiska

Do samego nagrywania danych prawdopodobnie wystarczy współczesny komputer biurowy lub laptop. W przypadku pracy z Unreal Engine, Unity, Maya albo MotionBuilder wymagania komputera będą jednak wynikały głównie z używanego programu 3D, złożoności sceny i jakości renderowania, a nie z samego systemu Shadow.

Dla stabilnej pracy produkcyjnej racjonalna będzie konfiguracja obejmująca:
współczesny procesor wielordzeniowy;
minimum 16 GB RAM;
dysk SSD;
dedykowaną kartę graficzną w przypadku pracy z grafiką 3D;
dodatkowy adapter Wi-Fi przeznaczony wyłącznie do komunikacji z systemem Shadow;
połączenie USB przy zadaniach wymagających minimalnego opóźnienia.

Powyższa konfiguracja jest rekomendacją praktyczną, a nie oficjalną specyfikacją producenta.

Zalety

Mobilność
System nie wymaga instalowania zestawu kamer, znaczników optycznych ani specjalnie przygotowanego studia. Może być używany w pomieszczeniach i w terenie.

Szybkie przygotowanie do pracy
Producent deklaruje możliwość przejścia od rozpakowania zestawu do rejestrowania klipów w około 15 minut.

Praca bezprzewodowa
Połączenie Wi-Fi pozwala aktorowi swobodnie się poruszać bez przewodu łączącego go z komputerem.

Wysoka częstotliwość pomiarowa
Wersja Biomech umożliwia uzyskiwanie danych z częstotliwością do 400 Hz, co może być istotne przy rejestrowaniu szybkich ruchów oraz analizie biomechanicznej.

Niskie opóźnienie
Deklarowane opóźnienie wynosi około 20 ms przez Wi-Fi i około 5 ms przez USB, co umożliwia wykorzystanie systemu w aplikacjach czasu rzeczywistego.

Obsługa popularnych narzędzi
System współpracuje z Unity, Unreal Engine, Maya, MotionBuilder i Blenderem oraz obsługuje powszechnie stosowane formaty danych.

Dostęp do surowych danych
Wariant Biomech umożliwia dostęp do pomiarów akcelerometru, żyroskopu i magnetometru, dzięki czemu system może być wykorzystywany również poza klasyczną animacją.

SDK i możliwość integracji
Producent udostępnia SDK, C API i mechanizmy skryptowe Lua. Dokumentacja wskazuje możliwość integracji z aplikacjami tworzonymi w C, C++, C#, Javie i Pythonie.

Brak problemu zasłaniania czujników przez kamery
Ponieważ jest to system inercyjny, jego działanie nie zależy od tego, czy aktor jest widoczny dla kamer. Pozwala to rejestrować ruch również za przeszkodami lub w bardziej złożonym otoczeniu.

Wady

Brak absolutnego śledzenia pozycji
System inercyjny bardzo dobrze mierzy orientację poszczególnych segmentów ciała, ale nie wyznacza bezpośrednio absolutnej pozycji użytkownika w przestrzeni tak dokładnie jak system optyczny.
Przy dłuższych nagraniach może występować przesunięcie pozycji głównego punktu szkieletu, określane jako dryf pozycyjny.

Podatność magnetometrów na zakłócenia
Czujniki wykorzystują magnetometry do określania orientacji. Metalowe konstrukcje, silniki elektryczne, magnesy, głośniki, urządzenia przemysłowe i przewody z wysokim prądem mogą zakłócać pomiary.
Producent udostępnia procedurę kalibracji magnetycznej i wskazuje, że w niektórych lokalizacjach może być konieczna ponowna kalibracja czujników.

Konieczność kalibracji
Przed rejestrowaniem ruchu użytkownik musi prawidłowo założyć czujniki i wykonać kalibrację pozycji spoczynkowej. Błędy w ułożeniu sensora mogą pogorszyć jakość danych.

Ograniczone śledzenie dłoni i mimiki
Standardowy zestaw nie jest kompletnym systemem performance capture. Nie zapewnia precyzyjnego przechwytywania:
ruchów poszczególnych palców;
mimiki twarzy;
ruchu gałek ocznych;
ruchu ust i synchronizacji wypowiedzi.
Do takich zastosowań potrzebne są dodatkowe rękawice, system śledzenia twarzy albo inne urządzenia.

Możliwość przenoszenia się błędów w szkielecie
W inercyjnym modelu szkieletowym błąd orientacji jednego segmentu może wpływać na pozycję dalszych części łańcucha kinematycznego, na przykład dłoni lub stopy.

Konieczność retargetingu i czyszczenia animacji
Dane pochodzące z systemu mogą wymagać:
dopasowania do proporcji docelowej postaci;
retargetingu, czyli przeniesienia ruchu na inny szkielet;
korekty kontaktu stóp z podłożem;
usunięcia poślizgu stóp;
korekty przenikania dłoni lub kończyn przez ciało;
ręcznego czyszczenia animacji.

Zależność od jakości sieci Wi-Fi
W środowisku z dużą liczbą sieci i urządzeń bezprzewodowych mogą pojawić się zakłócenia, utrata pakietów lub niestabilna transmisja.
Brak aktualnych, szczegółowych informacji o kompatybilności
Publiczna historia aktualizacji oprogramowania na stronie producenta kończy się na wersji 4.1.1 z października 2022 roku. Nie oznacza to automatycznie, że produkt nie jest rozwijany, ale przed zakupem należy uzyskać od producenta pisemne potwierdzenie kompatybilności z aktualnymi wersjami:
Unreal Engine;
Unity;
Maya;
MotionBuilder;
Windows;
macOS;
Linux.
Jest to istotne zwłaszcza w przypadku środowisk produkcyjnych.

Ograniczenia
System nie zastępuje w pełni wielokamerowego systemu optycznego w zastosowaniach wymagających bardzo dokładnego śledzenia pozycji w przestrzeni.
Nie zapewnia standardowo śledzenia mimiki ani ruchów palców.
Precyzja zależy od prawidłowego założenia i kalibracji czujników.
Magnetometry mogą być zakłócane przez metal i urządzenia elektryczne.
Bez zastosowania dodatkowego trackera może występować dryf pozycji użytkownika.
Dokładność lokalizacji stóp i kontaktu z podłożem może wymagać późniejszej korekty.
Długie sesje mogą wymagać ponownej kalibracji.
Maksymalna częstotliwość danych, dostęp do danych surowych i część formatów eksportu zależą od zakupionej wersji.
Współpraca kilku kombinezonów wymaga odpowiednio przygotowanej sieci oraz potwierdzenia zakresu licencji.
Producent nie publikuje kompletnej macierzy zgodności z aktualnymi wersjami programów zewnętrznych.

Zastosowanie

Shadow Motion Capture System może być wykorzystywany do:
animacji postaci do gier komputerowych;
nagrywania scen filmowych i telewizyjnych;
tworzenia animacji 3D;
prewizualizacji scen;
wirtualnej produkcji;
transmisji ruchu awatara na żywo;
tworzenia aplikacji VR, AR i XR;
budowy symulatorów;
badań biomechanicznych;
analizy ruchu człowieka;
analizy ergonomii stanowisk pracy;
badań sportowych;
oceny techniki wykonywania ćwiczeń;
tworzenia materiałów szkoleniowych;
rejestrowania procesów montażowych;
projektów robotycznych;
uczenia maszynowego;
badań akademickich;
tworzenia własnych aplikacji wykorzystujących dane ruchu.

Producent prezentuje również zastosowanie systemu do rejestrowania procesu montażowego, automatycznego rozpoznawania kolejności czynności i przygotowywania instrukcji szkoleniowych oraz środowisk VR.

Dla kogo jest ten produkt

System jest przeznaczony przede wszystkim dla:
małych i średnich studiów animacji;
twórców gier;
zespołów korzystających z Unity lub Unreal Engine;
producentów materiałów filmowych i telewizyjnych;
specjalistów od wirtualnej produkcji;
twórców treści VR i AR;
uczelni i laboratoriów badawczych;
zespołów biomechanicznych;
ośrodków badania ruchu i sportu;
działów badawczo-rozwojowych;
przedsiębiorstw analizujących ergonomię;
producentów systemów szkoleniowych;
programistów tworzących aplikacje wykorzystujące ruch człowieka;
zespołów zajmujących się uczeniem maszynowym.

Podsumowanie

Shadow Motion Capture System jest mobilnym i stosunkowo łatwym do wdrożenia systemem inercyjnego przechwytywania ruchu. Jego największymi zaletami są brak konieczności instalowania kamer, praca bezprzewodowa, wysoka częstotliwość pomiarowa, współpraca z popularnymi programami 3D oraz możliwość dostępu do surowych danych.

System najlepiej sprawdzi się w animacji, wirtualnej produkcji, badaniach ruchu, ergonomii i projektach badawczo-rozwojowych, w których ważna jest mobilność i szybkie przygotowanie stanowiska.

Nie jest jednak pełnym zamiennikiem wysokiej klasy systemu optycznego. Przed zakupem należy szczególnie sprawdzić aktualną kompatybilność oprogramowania, zasady licencjonowania, obsługiwane wersje programów zewnętrznych oraz to, czy wybrany wariant obejmuje transmisję na żywo i dostęp do surowych danych.