Nansense R2 Suits

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

NANSENSE R2 Suits

NANSENSE Inc - producent USA

NANSENSE R2 Suits to profesjonalne, inercyjne systemy przechwytywania ruchu całego ciała — motion capture, w skrócie mocap. Czujniki rozmieszczone na kombinezonie mierzą orientację poszczególnych części ciała, a oprogramowanie NANSENSE Studio przekształca dane w animację cyfrowego szkieletu.

System nie wymaga kamer optycznych, markerów ani specjalnie przygotowanego studia. Może pracować bezprzewodowo lub przewodowo, wewnątrz i na zewnątrz. Dostępne są trzy konfiguracje: Indie, Pro i BioMed, różniące się liczbą fizycznych czujników oraz dokładnością odwzorowania poszczególnych segmentów ciała. 

 
Zasada działania
Każdy czujnik R2 zawiera:
żyroskop,
akcelerometr,
magnetometr.

Na podstawie danych z tych elementów system określa orientację segmentów ciała. Oprogramowanie wykorzystuje następnie model szkieletowy, kinematykę oraz symulację fizyczną do interpretowania chodu, biegu, skoków, siadania, kontaktu stóp z podłożem i zmian wysokości.

Jest to system inercyjny, dlatego nie występuje problem zasłaniania markerów przez inne osoby lub przedmioty, charakterystyczny dla systemów optycznych. Jednocześnie system nie mierzy bezwzględnej pozycji aktora tak dokładnie jak odpowiednio skonfigurowane studio kamerowe. Producent wprost wskazuje możliwość występowania dryfu pozycyjnego, który należy kompensować w oprogramowaniu lub ograniczać za pomocą dodatkowych trackerów.

Dostępne konfiguracje

NANSENSE R2 Indie

Podstawowa wersja przeznaczona dla niezależnych twórców, małych studiów i placówek edukacyjnych.
15 czujników R2 na ciele,
pozostałe segmenty ruchu częściowo obliczane kinematycznie,
komplet obejmuje kombinezon, hub, 15 czujników, akumulator i router,
po połączeniu z rękawicami Indie system wykorzystuje łącznie 29 czujników.
Najlepsze zastosowanie: nauka motion capture, prototypowanie gier, podstawowa animacja postaci, proste projekty VR i badania niewymagające dużej liczby niezależnie mierzonych segmentów.

NANSENSE R2 Pro

Wersja produkcyjna przeznaczona głównie dla profesjonalnych animatorów, studiów gier, filmu i telewizji.
18 czujników R2 na ciele,
bardziej szczegółowe odwzorowanie ruchu niż w wersji Indie,
komplet obejmuje kombinezon, hub, 18 czujników, akumulator i router,
po połączeniu z rękawicami Pro system wykorzystuje łącznie 40 czujników.
Najlepsze zastosowanie: produkcja animacji, prewizualizacja, animowanie postaci w czasie rzeczywistym, gry, filmy, transmisje i cyfrowe awatary.

NANSENSE R2 BioMed

Najbardziej rozbudowana wersja, ukierunkowana na biomechanikę, ergonomię, sport i badania ruchu.
22 czujniki R2 na ciele,
rozszerzony pomiar ruchu kręgosłupa i obręczy barkowej,
komplet obejmuje kombinezon, hub, 22 czujniki, akumulator i router,
po połączeniu z rękawicami BioMed system wykorzystuje łącznie 50 czujników.
Najlepsze zastosowanie: laboratoria badawcze, biomechanika, ergonomia stanowisk pracy, analiza sportowa, badania nad sztuczną inteligencją i robotyką.

Producent zaznacza jednak, że system nie jest urządzeniem medycznym. Nie należy więc traktować go jako certyfikowanego wyposażenia diagnostycznego ani wykorzystywać samodzielnie do podejmowania decyzji klinicznych.

Specyfikacja techniczna

Transmisja danych
opóźnienie bezprzewodowe: około 30 ms,
opóźnienie przewodowe: około 10 ms,
komunikacja: 2,4 GHz, 5 GHz lub połączenie przewodowe,
zasięg bezprzewodowy w pomieszczeniach: do 45 m,
zasięg bezprzewodowy na zewnątrz: do 90 m,
wewnętrzna częstotliwość pracy sprzętu: 1000 Hz,
obsługiwane częstotliwości wyjściowe oprogramowania: 24, 30, 60, 90, 120 i 240 kl./s.

Parametry czujników
deklarowany błąd dynamiczny: 2,5°,
deklarowany błąd statyczny: 1,5°,
błąd w trybie nieruchomym: 0° według specyfikacji producenta,
zakres żyroskopu: ±2000°/s,
zakres akcelerometru: ±16 g,
zakres magnetyczny dla przechyłu i pochylenia: ±1250 µT,
zakres magnetyczny dla osi kierunkowej: ±2500 µT,
rozdzielczość magnetometru: 0,25 µT.

Powyższe wartości są parametrami deklarowanymi przez producenta. Nie znalazłem na stronie produktu niezależnego raportu walidacyjnego potwierdzającego dokładność dla wszystkich typów ruchu i środowisk.

Czujniki R2 i R2m
wymiary czujnika R2: 12 × 30 × 5 mm,
wymiary czujnika R2m: 11 × 25 × 5 mm,
pobór energii R2: 16 mAh,
pobór energii R2m: 10 mAh.

Czujniki R2m są mniejszą odmianą stosowaną przede wszystkim w rękawicach do śledzenia palców.

Hub przetwarzający
procesor: czterordzeniowy ARM 64-bit,
pięć łańcuchów danych,
maksymalnie 60 czujników łącznie,
maksymalnie 17 czujników w pojedynczym łańcuchu,
rejestrator danych: 128 GB,
dwa porty USB-A,
zasilanie: 5 V/2 A,
wbudowany generator timecode,
zgodność z synchronizacją LTC,
wymiary: 100 × 75 × 25 mm,
masa: 210 g.

LTC — Linear Timecode to standard kodu czasowego używany do synchronizacji nagrania motion capture z kamerami, dźwiękiem lub innymi systemami rejestrującymi.

Akumulator
pojemność: 13 000 mAh,
napięcie i prąd wyjściowy: 5 V/2 A,
masa: 255 g.

Deklarowany czas pracy:

Indie Suit: do 14 godzin,
Pro Suit: do 12 godzin,
BioMed Suit: do 10 godzin,
Indie z rękawicami: do 8 godzin,
Pro z rękawicami: do 7 godzin,
BioMed z rękawicami: do 6 godzin.

Rzeczywisty czas pracy może zależeć od stanu akumulatora, liczby czujników, sposobu transmisji i warunków użytkowania.

Kombinezon
elastyczna odzież techniczna,
czujniki osadzone w elementach z pianki pamięciowej,
trzy rozmiary: S, M i L,
konstrukcja ma nie ograniczać swobody ruchu,
system dostarczany jest w ochronnej walizce Pelican.

Brak większej liczby rozmiarów może wymagać szczególnie dokładnego dopasowania użytkownika. Niewłaściwe położenie czujników względem segmentów ciała może pogarszać jakość danych.

Wymagania komputerowe

Minimalne wymagania podane na stronie technicznej
Windows 7, 8, 10 lub 11, wersja 64-bitowa,
procesor dwurdzeniowy,
4 GB pamięci RAM,
dedykowana karta graficzna,
około 1 GB miejsca na dysku,
OpenGL 3.2 lub nowszy.
Zalecana konfiguracja
Windows 10 lub Windows 11, 64-bit,
procesor czterordzeniowy,
16 GB pamięci RAM,
NVIDIA GeForce GTX 1060 lub wydajniejsza karta,
około 1 GB miejsca na instalację,
OpenGL 3.2 lub nowszy.

W aktualnym FAQ producent podaje już Windows 10 lub nowszy jako wymagany system dla NANSENSE Studio. Dlatego Windows 7 i 8 należy traktować jako zapis ze starszej tabeli technicznej, a do nowej instalacji bezpieczniej przyjąć Windows 10 lub 11.

Do pracy z wieloma aktorami, wysoką częstotliwością próbkowania, obrazem referencyjnym i silnikiem Unreal Engine zalecany będzie komputer wyraźnie wydajniejszy od minimum.

Oprogramowanie wymagane do działania

NANSENSE Studio

Podstawowe oprogramowanie przeznaczone do:

połączenia i konfiguracji kombinezonu,
kalibracji aktora,
rejestrowania sesji,
interpretacji ruchu w czasie rzeczywistym,
edycji i postprocessingu,
korygowania lokomocji i dryfu,
tworzenia szkieletu odpowiadającego proporcjom aktora,
retargetingu animacji na postacie cyfrowe,
eksportu danych.

Retargeting oznacza przeniesienie ruchu z cyfrowego szkieletu aktora na inną postać 3D, która może mieć odmienne proporcje.

Producent wskazuje cenę NANSENSE Studio na poziomie około 1799 USD jako opłatę jednorazową, przy czym dostępne mogą być bezpłatne licencje dla studentów, badaczy i instytucji akademickich. Warunki należy potwierdzić w indywidualnej ofercie.

Avatar IK — AIK

Moduł silnika postaci umożliwiający stosowanie danych rejestrowanych na żywo lub wcześniej nagranych do modeli i awatarów 3D.

Editor i Post-Processor

Narzędzia do poprawiania nagrań, między innymi:
stabilizacji stóp,
korekty kontaktu dłoni,
poprawiania pozycji bioder,
rekonstruowania skoków,
kompensowania dryfu wysokości,
automatycznego czyszczenia danych.
Integracje

Producent udostępnia integracje lub wtyczki dla:
Unreal Engine,
Unity,
Autodesk Maya,
Autodesk MotionBuilder,
Autodesk 3ds Max,
Blender.
SDK i integracje niestandardowe

NANSENSE umożliwia tworzenie własnych integracji przez udokumentowany protokół UDP. Producent oferuje także narzędzia deweloperskie i możliwość odtwarzania zapisanych danych jako wirtualnego systemu, dzięki czemu aplikację można rozwijać bez ciągłego zakładania kombinezonu.

Na stronie producenta wymieniono SDK dla:
C++,
C#,
Python,
JavaScript,
TypeScript,
Rust.
Format danych

Obsługiwane formaty eksportu:
FBX,
BVH,
C3D,
ASF,
AMC,
CSV,
TC — własny format surowych danych NANSENSE.
Format C3D jest szczególnie istotny dla biomechaniki i laboratoriów analizy ruchu, natomiast FBX i BVH są powszechnie wykorzystywane w animacji 3D.

Dla kogo jest ten produkt

NANSENSE Suits są przeznaczone przede wszystkim dla:
studiów gier komputerowych,
producentów filmowych i telewizyjnych,
animatorów 3D,
twórców efektów wizualnych,
twórców VR i rzeczywistości mieszanej,
producentów cyfrowych awatarów,
uczelni i szkół technicznych,
laboratoriów biomechaniki,
badaczy ergonomii,
ośrodków nauk sportowych,
zespołów pracujących nad robotyką i sztuczną inteligencją,
organizacji opracowujących symulatory i systemy szkoleniowe.

Zastosowania

Animacja i produkcja treści
animowanie postaci w grach,
nagrania do filmu i telewizji,
prewizualizacja scen,
tworzenie bibliotek ruchów,
cyfrowe kaskaderstwo,
wirtualni prezenterzy,
transmisje z animowanymi awatarami,
digital puppetry, czyli sterowanie postacią cyfrową na żywo.

VR, AR i symulacje
sterowanie awatarem użytkownika,
rejestracja zachowania uczestników,
odtwarzanie procedur,
tworzenie realistycznych animacji szkoleniowych,
badanie ergonomii interfejsów immersyjnych,
tworzenie danych do symulatorów.

Biomechanika i sport
analiza chodu,
analiza techniki ruchu,
porównywanie wzorców ruchowych,
badanie obciążenia i zakresów ruchu,
analiza ćwiczeń sportowych,
monitorowanie zmian w ramach projektów badawczych.

System może dostarczać wartościowe dane badawcze, ale nie zastępuje certyfikowanych urządzeń medycznych ani laboratoryjnych systemów referencyjnych, jeżeli badanie wymaga walidacji klinicznej.

Ergonomia i przemysł
analiza pozycji pracownika,
ocena obciążenia układu ruchu,
badanie powtarzalnych czynności,
projektowanie stanowisk pracy,
analiza montażu i obsługi maszyn,
tworzenie cyfrowych modeli procesów,
walidacja ruchów w ograniczonej przestrzeni.

Robotyka i sztuczna inteligencja
tworzenie zbiorów danych o ruchu człowieka,
uczenie modeli rozpoznawania czynności,
uczenie robotów dwunożnych,
sterowanie robotami przez demonstrację,
badania interakcji człowiek–robot.

Przydatność w poszczególnych sektorach

Edukacja — wysoka

Przydatność: wysoka, szczególnie w szkołach wyższych, szkołach filmowych i na kierunkach związanych z animacją, grami, VR, biomechaniką i informatyką.
Możliwe zastosowania:
nauka animacji postaci,
zajęcia z silników Unity i Unreal Engine,
demonstracja działania czujników IMU,
ćwiczenia z przetwarzania danych,
projekty z robotyki i sztucznej inteligencji,
analiza ruchu na kierunkach sportowych.
Wersja Indie jest wystarczająca do podstawowej dydaktyki. BioMed będzie zasadniejszy tam, gdzie przedmiotem zajęć jest szczegółowa analiza biomechaniczna. Producent oferuje rabaty dla szkół i instytucji badawczych.

Wojsko i służby — średnia do wysokiej, zależnie od projektu

Potencjalne zastosowania:
tworzenie animacji żołnierzy i operatorów do symulatorów,
rejestrowanie procedur obsługi sprzętu,
analiza ergonomii wyposażenia osobistego,
ocena sposobu poruszania się z oporządzeniem,
opracowywanie danych dla systemów szkoleniowych VR,
badanie obciążeń i powtarzalnych czynności,
sterowanie awatarami w systemach symulacyjnych.
Największą zaletą będzie mobilność oraz brak konieczności budowania studia kamerowego.

Laboratoria badawcze — wysoka

Najbardziej odpowiednia jest konfiguracja BioMed.
Zalety dla laboratoriów:
duża liczba segmentów pomiarowych,
eksport C3D i CSV,
dostęp do surowych danych,
możliwość synchronizacji LTC,
praca poza studiem kamerowym,
użycie z dodatkowymi trackerami i systemami optycznymi,
SDK do tworzenia własnych narzędzi analitycznych.
Przed zastosowaniem w publikowanych badaniach należy jednak wykonać własną walidację względem systemu referencyjnego i opisać błąd pomiarowy.

Medycyna i rehabilitacja — badania, nie diagnostyka

 
System może wspierać:
badania chodu,
eksperymenty dotyczące ortopedii,
badania telemedycyny,
obserwowanie zmian w sposobie poruszania,
projekty dotyczące rehabilitacji.
Producent wyraźnie informuje, że urządzenie nie ma statusu sprzętu medycznego. Nie powinno być używane jako jedyne źródło diagnozy, kwalifikacji do leczenia lub oceny stanu pacjenta.

Przemysł i ergonomia — wysoka

System nadaje się do rejestrowania ruchu w halach, pojazdach, kabinach i innych miejscach, w których kamery mogłyby tracić widoczność operatora. Producent deklaruje możliwość pracy w środowiskach zakłóconych magnetycznie, ale jednocześnie wskazuje, że czystsze magnetycznie środowisko zapewnia lepsze dane.

Film, gry i media — bardzo wysoka

Jest to podstawowy rynek docelowy produktu. Dostępność wtyczek, retargetingu, przetwarzania w czasie rzeczywistym, obsługi palców i opcjonalnego przechwytywania twarzy tworzy kompletny pipeline produkcyjny.

Zalety
brak konieczności stosowania kamer i markerów optycznych,
praca wewnątrz i na zewnątrz,
brak utraty danych wskutek zasłonięcia aktora,
możliwość pracy w ograniczonej przestrzeni,
maksymalnie 60 czujników obsługiwanych przez jeden hub,
możliwość jednoczesnego przechwytywania ciała, palców i twarzy,
transmisja przewodowa i bezprzewodowa,
długi deklarowany czas pracy,
duży zasięg komunikacji bezprzewodowej,
wysoka częstotliwość pracy sprzętu,
eksport do popularnych formatów,
integracja z Unity, Unreal Engine i programami DCC,
obsługa synchronizacji z innymi urządzeniami,
możliwość rozbudowy systemu o kolejne czujniki,
wymienne i serwisowalne elementy,
możliwość pracy z wieloma aktorami,
możliwość rozwijania własnych integracji przez SDK i UDP.

Wady
dodatkowy koszt oprogramowania i rękawic,
tylko trzy rozmiary odzieży,
zależność jakości danych od prawidłowego założenia i kalibracji,
konieczność czyszczenia części nagrań,
występowanie dryfu pozycyjnego,
ograniczona precyzja pozycji globalnej w porównaniu z dobrym systemem optycznym,
podatność magnetometrów na zakłócenia,
wymaganie komputera z systemem Windows,
brak statusu certyfikowanego urządzenia medycznego,
brak publicznie wskazanej klasy szczelności i odporności środowiskowej,
brak opublikowanej na stronie produktu pełnej, niezależnej walidacji dokładności,
jedna licencja oprogramowania nie może być standardowo używana równocześnie na wielu komputerach bez uzyskania dodatkowych licencji.

Najważniejsze ograniczenia techniczne

Dryf pozycyjny
System może stopniowo błędnie przesuwać pozycję całego szkieletu podczas chodzenia. Wynika to z sumowania niewielkich błędów pomiarowych. Producent oferuje edytor przemieszczenia oraz tryby hybrydowe wykorzystujące zewnętrzne trackery.

Zakłócenia magnetyczne
Metalowe konstrukcje, silniki, magnesy, instalacje elektryczne, broń, pojazdy lub wyposażenie przemysłowe mogą wpływać na magnetometry. Producent deklaruje możliwość pracy w takich warunkach, ale nie oznacza to całkowitej odporności na zakłócenia.

Kontakt z przedmiotami i innymi osobami
Inercyjny kombinezon bardzo dobrze odwzorowuje ruch własnego ciała, ale sam nie zawsze zna dokładną pozycję zewnętrznego przedmiotu, ściany, narzędzia lub drugiej osoby. Do dokładnych interakcji mogą być potrzebne dodatkowe czujniki, trackery albo system optyczny.

Pomiar translacji
Czujniki IMU bardzo dobrze mierzą obrót segmentów, ale pozycja globalna musi być wyznaczana pośrednio. Z tego powodu system nie zastępuje w każdym zastosowaniu wielokamerowego laboratorium optycznego.

Walidacja badawcza
Do badań naukowych wymagających dokładności metrologicznej należy przeprowadzić:
walidację względem systemu referencyjnego,
ocenę powtarzalności,
analizę wpływu dopasowania kombinezonu,
ocenę dryfu,
test środowiska magnetycznego,
dokumentację wersji oprogramowania i firmware.

Wymagania organizacyjne

Do prawidłowego wdrożenia potrzebne są:
komputer z Windows 10 lub 11,
NANSENSE Studio i odpowiednia licencja,
router dostarczony z systemem albo połączenie przewodowe,
przestrzeń do kalibracji i nagrywania,
prawidłowo dobrany rozmiar kombinezonu,
wykonanie modelu szkieletowego użytkownika,
procedura zakładania i rozmieszczania czujników,
osoba znająca podstawy motion capture,
proces archiwizacji i opisywania sesji,
oprogramowanie docelowe, na przykład Blender, Unity lub Unreal Engine,
dodatkowe rękawice, jeżeli wymagane jest dokładne śledzenie palców,
iPhone lub iPad, gdy planowane jest zintegrowane przechwytywanie mimiki.

Producent udostępnia dokumentację, instrukcje i wtyczki przez portal Docs. Standardowo system objęty jest roczną gwarancją i okresem wsparcia. Licencja wygasa po dwóch latach, ale według FAQ może być bezpłatnie odnowiona; rozszerzone wsparcie może wymagać osobnej opłaty. Możliwe jest także przygotowanie wersji z uwierzytelnianiem offline po kontakcie z producentem.

Ocena końcowa

NANSENSE R2 jest rozbudowanym, profesjonalnym systemem inercyjnego motion capture, szczególnie atrakcyjnym dla studiów animacji, uczelni, laboratoriów biomechanicznych, zespołów VR oraz projektów ergonomicznych. Jego mocną stroną jest połączenie mobilności, dużej liczby czujników, obsługi palców, eksportu danych naukowych i integracji z popularnym oprogramowaniem 3D.

Najbardziej uniwersalnym wariantem będzie R2 Pro. Indie jest rozsądnym wyborem edukacyjnym i prototypowym, natomiast BioMed ma największy sens w laboratoriach oraz projektach wymagających dokładniejszego odwzorowania kręgosłupa, barków i dłoni.

Nie jest to jednak system całkowicie bezobsługowy. Należy uwzględnić kalibrację, dryf, potencjalne zakłócenia magnetyczne, konieczność korekty części danych oraz brak certyfikacji medycznej i militarnej. W zastosowaniach badawczych, wojskowych lub przemysłowych zakup powinien zostać poprzedzony testem demonstracyjnym w rzeczywistym środowisku docelowym.