AXIS

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

AXIS bezprzewodowy system śledzenia ruchu całego ciała
producent: Refract Technologies Singapur

AXIS – Active XR Interface System jest ubieralnym, bezprzewodowym systemem śledzenia ruchu ciała. Rozwiązanie może być wykorzystywane do:

śledzenia całego ciała w aplikacjach VR [Virtual Reality – rzeczywistość wirtualna],
sterowania awatarem w grach, w tym w VRChat,
tworzenia treści VTuber,
rejestrowania ruchu na potrzeby animacji 3D,
produkcji VFX [Visual Effects – efekty wizualne],
integracji śledzenia ruchu z aplikacjami tworzonymi w Unity i Unreal Engine.

AXIS jest dodatkowym systemem wejściowym, który przekazuje położenie i orientację segmentów ciała do komputera, środowiska VR albo aplikacji animacyjnej. Wykorzystuje noszone na ciele węzły pomiarowe oparte na IMU [Inertial Measurement Unit – inercyjna jednostka pomiarowa]. Producent deklaruje dla każdego węzła 9DoF [Nine Degrees of Freedom – dziewięć stopni swobody pomiarowej], obejmujących dane z akcelerometru, żyroskopu i magnetometru.

System nie wymaga zewnętrznych stacji bazowych SteamVR. Nie oznacza to jednak pełnej niezależności od dodatkowych urządzeń: w zależności od trybu pozycjonowania wymagane są gogle zgodne z PCVR, telefon z Androidem albo oba te urządzenia.

Dostępne wersje

AXIS Lite

Wersja przeznaczona przede wszystkim dla użytkowników VR, którzy potrzebują śledzenia dolnej części ciała.
Zestaw obejmuje:
4 węzły AXIS,
4 uchwyty,
2 krótkie i 2 średnie paski,
stację ładowania AXIS Lite,
miniaturowy odbiornik USB,
przewód i ładowarkę USB.

Cztery węzły są zakładane na nogi. Pozycja głowy, dłoni i górnej części ciała pochodzi z gogli oraz kontrolerów VR. Producent wskazuje zatem, że do uzyskania pełnego śledzenia ciała w tym wariancie wymagany jest kompatybilny system PCVR.

AXIS Standard

Wersja 9-węzłowa, przeznaczona do pełniejszego śledzenia ciała, gier VR i tworzenia treści.
Zestaw obejmuje:
9 węzłów AXIS,
9 uchwytów,
10 pasków,
stację ładowania,
odbiornik AXIS USB,
uchwyt na telefon,
pas biodrowy.

W konfiguracji opisanej w instrukcji czujniki są umieszczane między innymi na górnej części kręgosłupa, ramionach, przedramionach, udach i łydkach. Telefon z aplikacją AXIS Hub może być umieszczony na pasie biodrowym i wykorzystywany jako dodatkowy element pozycjonowania.

AXIS Pro

Wersja przeznaczona do dokładniejszego motion capture, animacji, produkcji VFX i zastosowań profesjonalnych.
Zestaw handlowy obejmuje:
18 węzłów,
18 uchwytów,
20 pasków,
2 stacje ładowania,
2 odbiorniki AXIS,
2 pasy biodrowe,
2 uchwyty na telefon,
pasek typu Y.

Aktualna tabela techniczna określa AXIS Pro jako system posiadający 16 aktywnych punktów śledzenia, mimo że zestaw zawiera 18 węzłów. Instrukcja również opisuje konfigurację motion capture wykorzystującą 16 węzłów, a pojedynczy odbiornik obsługuje maksymalnie 16 węzłów. Dwa pozostałe węzły można traktować jako zapasowe lub przeznaczone do alternatywnej konfiguracji.

Oprogramowanie wymagane do działania

AXIS Control Center
Podstawowa aplikacja instalowana na komputerze z Windows. Służy do:
wykrywania i przypisywania węzłów do części ciała,
konfiguracji odbiornika,
tworzenia profilu użytkownika,
wprowadzania wymiarów ciała,
kalibracji,
podglądu ruchu awatara,
zarządzania firmware’em,
uruchamiania odpowiednich trybów śledzenia,
prostego rejestrowania animacji.
AXIS Control Center jest elementem wymaganym niezależnie od głównego zastosowania systemu.

Firmware węzłów i odbiornika
Węzły AXIS oraz odbiornik USB posiadają aktualizowane oprogramowanie układowe. Producent zaleca jego aktualizację przez AXIS Control Center. Wersje firmware’u powinny być zgodne z wersją aplikacji komputerowej.

AXIS Hub
Aplikacja na telefon z systemem Android, wymagana w określonych trybach pozycjonowania.

Minimalne wymagania:
Android 8.0 Oreo lub nowszy,
działająca kamera główna telefonu,
komputer i telefon połączone z tą samą siecią bezprzewodową.

Aplikacja jest udostępniana jako plik APK, który zgodnie z instrukcją należy pobrać i zainstalować ręcznie. Instalacja może wymagać zezwolenia na aplikacje z nieznanych źródeł. Z organizacyjnego i bezpieczeństwa IT punktu widzenia powinno to zostać sprawdzone przed wdrożeniem systemu w firmie lub instytucji.

SteamVR i sterownik AXIS SteamVR
Do używania AXIS w grach działających przez SteamVR potrzebne są:
Steam,
SteamVR,
odpowiedni sterownik lub pakiet AXIS dla SteamVR,
gra obsługująca full-body tracking.
Sama zgodność gry ze SteamVR nie gwarantuje pełnej obsługi AXIS. Gra musi implementować obsługę dodatkowych punktów całego ciała.

Unity SDK
Pakiet przeznaczony dla programistów tworzących własne aplikacje w Unity. Nie jest wymagany podczas zwykłego korzystania z gotowej gry, ale jest potrzebny, gdy dane ruchu AXIS mają być wykorzystywane bezpośrednio w projekcie Unity.

Unreal Engine SDK
Plugin i przykładowa scena umożliwiające wykorzystanie danych z AXIS w aplikacjach Unreal Engine. Producent wskazuje Unreal Engine jako jedno z podstawowych środowisk integracyjnych systemu.

Oprogramowanie dodatkowe
W zależności od zastosowania mogą być potrzebne także:
VRChat – wykorzystanie pełnego śledzenia ciała w środowisku społecznościowym VR,
Virtual Motion Capture – obsługa awatara VTuber,
OBS Studio – rejestrowanie i transmitowanie obrazu,
oprogramowanie 3D do dalszej obróbki animacji,
narzędzia do retargetingu animacji na docelowy szkielet postaci.
Producent udostępnia między innymi tutorial konfiguracji VTubingu z Virtual Motion Capture.

Wymagania sprzętowe

Minimalne wymagania komputera
Instrukcja AXIS z sierpnia 2023 roku podaje:
procesor odpowiadający Intel Core i7-2600 lub nowszy,
układ graficzny Intel HD Graphics 2000 lub lepszy,
minimum 8 GB pamięci RAM,
co najmniej jeden port USB 2.0,
Windows 10 lub nowszy.

Są to wymagania samego oprogramowania AXIS. Komputer musi jednocześnie spełniać wymagania:
gogli PCVR,
SteamVR,
uruchamianej gry,
Unity lub Unreal Engine,
oprogramowania streamingowego albo animacyjnego.

W praktyce komputer oparty wyłącznie na Intel HD Graphics 2000 nie będzie odpowiednim komputerem do współczesnego PCVR. Minimalna specyfikacja AXIS nie powinna być traktowana jako rekomendowana konfiguracja całego stanowiska.

Rekomendowana konfiguracja praktyczna

Do współczesnego zastosowania VR lub tworzenia treści rozsądna konfiguracja stanowiska powinna obejmować:
Windows 10 lub Windows 11 w wersji 64-bitowej,
procesor co najmniej klasy Intel Core i5/i7 albo AMD Ryzen 5/7,
16 GB RAM lub więcej,
dedykowaną kartę graficzną dobraną do wymagań gogli i aplikacji,
wolny port USB-A dla odbiornika AXIS,
stabilny router Wi-Fi,
gogle kompatybilne z PCVR,
odpowiednią ilość wolnej przestrzeni,
telefon z Androidem, jeżeli wykorzystywany tryb wymaga AXIS Hub.


Zalety systemu

Brak stacji bazowych
AXIS nie wymaga rozmieszczania zewnętrznych stacji śledzących. Ułatwia to instalację i umożliwia pracę w miejscach, w których nie można montować kamer lub nadajników SteamVR.

Brak problemu zasłaniania markerów
Ponieważ węzły są noszone na ciele, system nie traci ich tylko dlatego, że użytkownik odwróci się tyłem do kamery albo zasłoni rękę inną częścią ciała. Jest to typowa przewaga systemów inercyjnych nad optycznymi systemami markerowymi.

Modułowa konstrukcja
Ten sam ekosystem może działać w konfiguracji:
4-węzłowej dla VR,
9-węzłowej dla pełniejszego śledzenia,
16-węzłowej dla dokładniejszego motion capture.
Węzły mogą być ponownie przypisywane do różnych części ciała.

Niewielka masa węzłów
Masa 40 g na węzeł ogranicza obciążenie pojedynczego segmentu ciała. Jest to istotne podczas dłuższych sesji i dynamicznych ćwiczeń.

Szeroka zgodność programowa
Producent deklaruje zgodność z:
SteamVR,
OpenVR,
OpenXR,
Unity,
Unreal Engine.
Dzięki temu AXIS może być wykorzystywany zarówno jako akcesorium VR, jak i system wejściowy dla własnych aplikacji.

Sprzężenie haptyczne
Każdy węzeł posiada silnik wibracyjny. Może on dostarczać informacji zwrotnej użytkownikowi, o ile dana aplikacja obsługuje funkcje haptyczne AXIS.

Mobilność
System może pracować poza specjalistycznym studiem motion capture i nie wymaga stałej infrastruktury kamerowej. Jest więc łatwiejszy do transportowania i wdrażania na wydarzeniach, szkoleniach, pokazach oraz w mniejszych studiach.

Wady i ograniczenia

Ograniczony czas działania
Deklarowany czas pracy wynosi około 4 godzin, a pełne ładowanie trwa około 1,5 godziny. Przy całodziennych nagraniach konieczne będzie planowanie przerw, stosowanie drugiego kompletu węzłów albo rozwiązania do doładowywania.

Kalibracja i prawidłowe rozmieszczenie czujników
Przed rozpoczęciem pracy należy:
prawidłowo założyć paski,
przypisać czujniki do segmentów ciała,
podać wymiary użytkownika,
wykonać kalibrację w pozycjach S i T,
zresetować pozycję awatara.
Przesunięcie czujnika względem ciała lub poluzowanie paska może wpływać na wynik śledzenia.

Drift i błędy orientacji typowe dla IMU
Systemy inercyjne nie mierzą bezpośrednio absolutnej pozycji każdego stawu. Pozycja szkieletu jest rekonstruowana z orientacji czujników, modelu ciała i dodatkowych danych pozycjonujących. Błędy pomiaru mogą kumulować się w czasie, powodując drift, czyli stopniowe rozjeżdżanie się pozycji rzeczywistej i obliczonej.

Badania dotyczące inercyjnego motion capture wskazują jako podstawowe wyzwania:
dryft orientacji i pozycji,
wpływ zakłóceń magnetycznych,
konieczność kalibracji czujnik–segment,
wpływ dynamiki ruchu,
możliwość przesuwania się czujników na ciele.
Nie są to potwierdzone w niezależnym teście usterki konkretnego modelu AXIS, lecz ograniczenia właściwe dla klasy technologii IMU.

Wrażliwość na pole magnetyczne
Instrukcja zaleca, aby nie przechowywać urządzeń w pobliżu magnesów i głośników. Zakłócenia magnetyczne mogą wpływać na wskazania magnetometrów i orientację segmentów ciała. W środowisku z dużą ilością konstrukcji stalowych, silników elektrycznych, głośników lub przewodów zasilających konieczne mogą być dodatkowe testy.

Zależność od dodatkowej infrastruktury
Mimo deklarowanego przez producenta „stand-alone use”, AXIS Control Center wymaga komputera z Windows. Poszczególne tryby mogą dodatkowo wymagać:
gogli PCVR,
telefonu z Androidem,
routera Wi-Fi,
kontrolerów VR,
SteamVR.
Określenia „stand-alone” nie należy rozumieć jako możliwości pełnego działania bez komputera lub urządzenia pozycjonującego.

Brak pełnego śledzenia twarzy i palców
Zestawy AXIS koncentrują się na ruchu segmentów ciała. Nie zawierają wyspecjalizowanego systemu facial capture ani zestawu czujników na poszczególne palce. Do dokładnego odwzorowania mimiki i ruchów palców potrzebne będą dodatkowe urządzenia, takie jak kamera do facial capture, gogle z eye/face trackingiem albo rękawice motion capture.

Potencjalna konieczność czyszczenia danych
W zastosowaniach profesjonalnych dane mogą wymagać:
usuwania drgań,
korekty kontaktu stóp z podłożem,
poprawy penetracji kończyn przez model,
retargetingu na inny szkielet,
ręcznej korekty nieprawidłowych klatek.
AXIS może przyspieszyć rejestrację ruchu, ale nie eliminuje typowego etapu postprodukcji animacji.

Zastosowania

AXIS będzie dobrym rozwiązaniem dla:
użytkowników VRChat potrzebujących śledzenia nóg lub całego ciała,
VTuberów korzystających z awatarów 3D,
małych studiów animacji,
uczelni i laboratoriów tworzących prototypy XR,
twórców aplikacji Unity i Unreal Engine,
demonstracji sportowych i szkoleniowych,
projektów, w których nie można instalować kamer albo stacji bazowych,
mobilnych stanowisk motion capture.

Podsumowanie

AXIS jest interesującym, mobilnym systemem inercyjnego śledzenia całego ciała, plasującym się między konsumenckimi trackerami VR a profesjonalnymi systemami motion capture. Jego głównymi zaletami są brak stacji bazowych, modułowość, bezprzewodowa praca, integracja z popularnymi środowiskami XR oraz możliwość wykorzystania tego samego sprzętu w grach, VTubingu i tworzeniu animacji.
Najważniejsze ograniczenia to czterogodzinny czas działania, zależność od Windows i dodatkowych urządzeń pozycjonujących, konieczność kalibracji oraz typowe dla IMU ryzyko driftu i zakłóceń magnetycznych.
Do zastosowań rozrywkowych, edukacyjnych, demonstracyjnych i półprofesjonalnego tworzenia treści AXIS może stanowić atrakcyjną alternatywę dla rozbudowanych systemów optycznych.