动态捕捉技术(动态捕捉)

一文读懂动捕技术：元宇宙的“重要拼图”之一

图片来源@视觉中国

文｜MetaPost

在影视制作中，动作捕捉是最常用到的一项技术。无论是《阿凡达》还是《指环王》里的咕噜，都是先利用动作捕捉采集演员的肢体表演，再将捕捉到的动作渲染处理后，才呈现出震撼的视觉效果。

游戏行业也是动捕技术的核心应用场景。游戏动画中包含很多复杂的姿势动作，通过采集真人演员的动作数据，绑定到游戏角色的骨骼上，可以最大程度地还原人体真实的姿态、表情、重量和速度，从而让玩家能够体验到更加真实的游戏世界。

随着“元宇宙”概念的全面普及，动作捕捉对元宇宙的长期价值也逐渐显现出来，它和引擎、传输、计算和显示等技术处于同一级别，是元宇宙底层建设这块“巨大拼图”中的重要一块。

类似动作捕捉的技术最早出现在1915年，当时的动画大师 Max Fleischer 制作了一台放映机，原理就是把胶片的内容显示到透光台上。凭借着这台放映机，动画师可以很方便地照着画面中人物的动作造型，来绘制角色动作。

1983年，加拿大思蒙弗雷泽大学的Tom Calvert在物理机械捕捉服装上取得的重大突破，这一技术让人们见识到了最早的机械类捕捉。与此同时，麻省理工也推出了一套基于LED的“木偶图像化（graphical marionetter）”系统，这就是早期光学动捕系统的雏形。

此番生物力学研究为未来的影片制作铺平了道路，在接下来的时间里，当动作捕捉与计算机图形技术相遇，动作数据的易得性使动作捕捉技术快速发展，并相继被完整、大规模地运用到游戏与电影行业。

90年末，电影《指环王》的拍摄则第一次将动捕拍摄步骤带到了拍摄现场，动捕演员先驱Andy Serkis在场地中可以作为“咕噜”这一角色和其他演员进行互动，这样的互动更加有利于角色的塑造，因为只有当演员在表演过程中获得了其他演员的情绪和语言反馈，自身情绪才能更酣畅地被释放，角色才能更加有血有肉、活灵活现。

2009年上映的电影《阿凡达》可以说是将动作捕捉与表情捕捉技术成功结合的先驱者。导演James Cameron与团队使用了头戴式面部捕捉相机，并建立了有史以来最大的拍摄与动作捕捉影棚。

特效影视制作和游戏从来是不分家的，很快有人把动作捕捉的概念带到了游戏圈。在这个领域最具有先锋意识的是当时在主机领域与任天堂、索尼三分天下的世嘉。

它1994年推出的街机游戏《VR战士》就使用了动作捕捉模拟人物行动。这种新概念在当时粗糙的街机和家用机游戏市场成为一股清流，用逼真流畅的动作吓呆了一众玩家。隔年，南梦宫也推出了《刀魂》，作为自家动作捕捉技术的先锋军，也取得了成功。

如今，动作捕捉几乎成为大型游戏工作室标配，利用动捕技术，真人和动画人物是同步的，游戏角色会显得更加真实、生动。这就是为什么我们可以在游戏中看到电影级水平的动作表演。

随着技术的成熟，现在动作捕捉技术应用的领域也越来越广泛了，从动画制作、人机交互、到机器人遥控、体育训练等等，甚至现在的虚拟人直播，也是用的动捕技术。

面对不同的使用场景，动捕技术也出现了多种技术路线，常见的有光学动作捕捉技术、惯性动作捕捉技术以及视觉动作捕捉技术。

光学动作捕捉技术操作的时候会直接在人的身体上进行简单的标记，标记点会直接反射到提前设定好的摄像机上，然后再通过反射的不同位置的成像信息来预算标记点的空间运动信息，最终将信息进行简单地定位以及输出。

惯性动作捕捉技术会直接在人的身上佩戴陀螺仪，人在运动的时候，陀螺仪也会跟着进行旋转。此时，直接通过感知陀螺仪的旋转信息将人的运动推算出，然后实现动作捕捉。

视觉动作捕捉技术在操作的时候是不需要标记和佩戴设备的，只要在人的活动范围内通过普通的摄像头进行动作的录制，将人体关键信息进行识别，然后采用特殊AI算法实现动作捕捉。

光学动作捕捉技术和惯性动作捕捉技术有一定的使用门槛，在影视和游戏领域比较常见，虽然呈现的效果非常精准，但存在两个问题：第一，成本高。便宜的至少也需要几万，贵的则需要几十万至几百万不等，只有大型影视和游戏工作室才能负担得起这种成本。第二，使用不方便。在制作现场，动捕演员身上往往穿戴很多设备，穿戴设备与动作捕捉需要团队多人配合。

而更便于在普通消费者市场进行普及的视觉动作捕捉技术，近年来受到苹果、Meta等大厂的追逐。

早在2019年，Meta就曾公布其虚拟人头像系统，其特点是通过VR设备进行3D动捕技术来还原真人形象，可渲染出高度保真的肤色、纹理、毛发、微表情等细节。Meta希望未来人们在虚拟环境中见面就像在现实中一样真实。

据外媒报道，根据本月发布的一份论文，Meta提出了一种仅通过Quest实现全身动捕的解决方案。也就是说，此前VR头显仅仅可以将面部表情进行动作捕捉，而现在已经可以实现全身动作捕捉。

这主要是由人工智能的预测能力所驱动的。

对于上半身追踪，通过在AI训练过程中获得的经验，仅需来自现实世界的少量输入就足以将双手准确地转换到虚拟世界。例如，Quest的摄像头可以看到你的手臂，肘部，手掌，所以可以很好地根据肌肉骨骼结构估计上半身的完整姿态。

现在对于下半身，Meta同样在探索利用这一原理。使用收集的追踪数据训练人工智能，仅使用来自VR头显和两个控制器的传感器数据，就可以逼真地制作全身虚拟人动画。

Meta团队使用人工生成的传感器数据训练QuestSim （AI引擎）。为此，研究人员根据172人各8小时的运动捕捉剪辑模拟了头显和控制器的运动。这样，他们就不必从头开始捕捉头显和控制器与身体运动的数据。

动作捕捉剪辑包括130分钟的步行、110分钟的慢跑、80分钟的手势、对话、90分钟的白板讨论和70分钟的保持平衡。

训练后，QuestSim可以根据真实的头显和控制器数据识别出一个人正在执行的动作。利用人工智能预测，QuestSim甚至可以模拟没有实时传感器数据的身体部位运动。

研究人员还进一步发现，即使不用手柄控制器，只需要头显的60个姿势（包含位置和方向数据），就足以重建各种运动姿态，还原出来的效果同样没有物理伪影（本不存在却出现在影像中的成像）。

对于动捕技术的未来，中信证券认为，动捕技术有望在生物力学、工程应用、游戏、影视、VR等方向进一步发展和应用。在元宇宙发展的过程中，捕捉用户动作并及时生成虚拟世界中的相应表现是用户高质量体验的重要一环，将来动作捕捉将有广泛的基础应用空间。

动态机械臂边拖清洁不留死角 石头自清洁扫拖机器人P10 Pro评测

在家居清洁领域，扫地机器人无疑是如今不少家庭都在使用的清洁神器，经过多年的技术革新，扫地机器人已经在功能上达到了相当成熟的水平，不仅擅长吸尘、扫地和拖地等，还可以与自清洁基站配合，实现自动集尘和自清洁功能，实实在在地为我们解放了双手。 然而，尽管扫地机器人已经越来越普及，但在清洁方面仍存在一些不尽如人意的痛点，其中之一就是边角清洁的问题，由于设计限制或工作方式，市面上的扫地机器人往往难以完全清洁到房间的每一个角落，这给我们带来了一定的困扰。 幸运的是，扫地机器人仍在不断演进和改进中，正朝着解决这一问题的方向努力，比如最近发布的石头自清洁扫拖机器人P10 Pro就是一个很好的例子，这款搭载了创新的可伸缩动态机械臂边拖，成功地解决了边角清洁的这一大难题。

除此之外，石头自清洁扫拖机器人P10 Pro还升级了一系列核心功能，为我们提供更加全面的清洁体验。比如新加入的动态热水复洗功能，有效地溶解拖布上顽固的污渍，让清洁效果更加彻底；其次还有智控双升降模组，这个创新设计使得扫地机可以根据地面的不同情况自动调整高度，从而更好地清洁各种类型的地面。 此外，石头P10 Pro还拥有7000Pa强大吸力，能够轻松吸除灰尘、头发和其他细小的颗粒物，保持地板的清洁；而通过语音控制，我们还能与扫地机器人进行交互，方便操作，提高使用体验。另外，这款产品还可变身为可移动的摄像头，不仅可进行监护巡航还能实现远程视频通话。可以说，石头自清洁扫拖机器人P10 Pro的推出，重新定义了中高端扫地机市场的标准。

外观：简约大气 配备动态机械臂边拖与摄像头

石头自清洁扫拖机器人P10 Pro在外观设计上延续了此前石头P10的简约风格，由扫地机器人和基站组成，依然以白色为主，给人以清新简洁的感觉。北欧风格的设计也使得它能够与现代家庭的装修风格相融合，无论是放置在客厅、卧室，都能够与环境融为一体，整体设计简约而不失现代感。

石头自清洁扫拖机器人P10 Pro

扫地机主机

在扫地机主机的细节设计上，石头P10 Pro也无处不透露出简洁干练的气质。扫地机顶部前端设计了电源开关和功能按键，使其易于操作和控制；而在中后部，突起的LDS激光雷达模块突显了科技感，同时顶盖内隐藏着集尘盒，巧妙地将存储空间与整体外观结合起来。

LDS激光雷达模块

正面配备RGB摄像头

这次石头自清洁扫拖机器人P10 Pro还搭载了Reactive AI视觉识别系统和RRmason10.0全局规划技术，可以让石头P10 Pro在清扫过程中识别更多的障碍物并精确的进行避障操作，同时规划路线也更加合理，减少重复清扫操作，清洁更加高效。

石头自清洁扫拖机器人P10 Pro主机底部

搭载TPU材质全胶质主刷

石头P10 Pro搭载了全胶质主刷，通过阿基米德斜向螺旋运动，能够更有效地将各种类型的垃圾卷入风机，提高清洁效果。主刷采用耐磨的TPU材质，使用寿命更长，同时它的五长五短设计可以降低清扫阻力，减少地毯上报错情况的发生。 主刷部分还采用了上下浮动的可动模组，无论扫地机器人处于何种姿态，都能够紧密贴合地面，实现更有效的清洁效果.

此外，石头P10 Pro还配备了智控双升降模组，主刷可以进行抬升操作。例如，在进行单独拖地功能时，主刷可以更安静地工作，同时抬起主刷后会关闭风机，避免水被吸入尘盒引起异味。当机器人回充、回洗或出桩时，也会抬起主刷，避免重复污染地面。此外，主刷抬离地面还可以避免主刷与坡道接触时产生的噪音，提升越障性能。

拖布模组一侧为弹性伸缩设计的动态机械臂结构

边拖可伸出

石头这次还创新的为这款P10 Pro搭载了动态机械臂设计，在进行扫拖和拖地操作时扫地机器人能助我们“一臂之力”，做到小于2mm极限贴边，更好的清洁边角位置的污渍。

基站部分，石头自清洁扫拖机器人P10 Pro配备了4L容量清水箱与3.5L容量污水箱，能够实现超长续航，日常使用的时候不用频繁加水，并且在扫地机主机上也保留了80ml机载电控水箱的设计，通过基站水箱自动进行补水，让拖布能够一直保持湿润，大户型也毫无压力，非常的方便省心。

在基站的中部位置石头P10 Pro还具备自动集尘仓，只需手动卸下盖板，即可方便地更换集尘袋。P10 Pro采用的2.7升大容量尘袋能够满足一般家庭两个月左右的使用需求。并且这款扫地机器人的尘袋采用E12级过滤材质，并配备了拉伸式自封设计，有效防止泄漏和扬尘，同时具备抗菌功能，非常适合过敏人群使用。另外，塑料材质的尘袋口在长期使用中能够保证密封性和耐用性，进一步降低了耗材成本。

独立清洗盘采用可拆卸设计

基站底部标注了小心热水的标识

之所有会有“小心热水”的标识，是因为这次P10 Pro是石头扫地机产品首次实现洗布水温可调节，至高可达到60℃，为大家带来更安心且更彻底的洁净体验。

体验：动态机械臂边拖设计 边角清洁助我们“一臂之力”

石头自清洁扫拖机器人P10 Pro这次搭载的动态机械臂边拖，算是其最为出色的特点之一，当扫地机识别到墙边、桌子腿、床边等地方时，P10 Pro会自动伸出机械臂主动将抹布盘自动外摆，进行至高200转/分的高速内旋擦拭清洁。动态机械臂边拖功能的特别之处在于其能够更好地处理散落在墙边的食物、毛发、灰尘和污渍等难以清洁的物品。当P10 Pro的机器人感知到这些区域时，会自动调整机械臂边拖位置，确保拖布有效覆盖这些区域，并彻底清洁掉上面的杂物和污渍。

需要在APP中开启该功能

从侧面也能明显看到边拖伸出后可极限贴边进行清洁擦拭

动态机械臂边拖不会影响扫地机在狭小空间内运行以及脱困

尽管石头自清洁扫拖机器人P10 Pro搭载了动态机械臂边拖功能，但这并不会使其在处理复杂环境时变得慌乱或被卡困。相反，石头P10 Pro仍然能够在清洁过程中保持灵活自如，由于机械臂采用弹性伸缩设计，所以遇到障碍物时能做到动态被动缩回。另外从机械设计的角度来看，这次动态机械臂边拖功能对于石头P10 Pro来说应该是一个巨大的挑战，毕竟要将机械臂容纳在有限的空间内，还要确保机械臂在清洁过程中保持灵活性，这需要长期的研发投入和丰富的技术积累，但这也正好展现了石头科技在扫地机领域创新和技术方面的卓越表现。

体验：前置RGB摄像头 不仅看得更清避障也更智能

目前市面上许多扫地机器人产品虽然自称智能，但却时常表现出一些令人困惑的行为，这主要是由于芯片处理能力和算法等方面的不足所致。在面对杂乱环境时，机器人常常会出现乱撞乱碰的情况，甚至会卡在沙发或茶几底下等地方。而石头P10 Pro在使用中则没有出现上面提到的这些情况，这主要是因为其搭载了Reactive AI智能视觉识别系统和RRmason10.0全局规划技术，再匹配上石头的超强算法，带来更强大的算力提升和超强图像处理能力，通过高清摄像头和AI算法结合，让扫地机对物体的识别能力得到保证，同时也带来了优秀的图像处理能力。

前置的RGB摄像头摄像头能够快速采集物体图像信息，更好的识别障碍物，包括电线、插座、毛巾、鞋袜、垃圾桶等，地面常见障碍都可以轻松识别。从上面的动图可以看到，在遇到障碍物时石头P10 Pro并没有反复去顶撞或触碰，而是直接另外规划路线。这也证明了在AI智能识别技术的支持下，扫地机已经识别出了前方的物品是什么，进而选择其他路线进行清扫。

通过RGB摄像头的AI智能识别技术，在APP上可显示清扫过程中遇到的障碍物实景图片

扫地机前方传感器区域还具备白色补光灯，即便是黑暗环境下也能识别物体以及照亮暗光区域

另外，石头自清洁扫拖机器人P10 Pro前方搭载的RGB摄像头，不仅能够帮助我们快速采集物体图像信息与识别多种物体，同时也能变身为可以移动的监控摄像头，并且可进行全屋巡航保护家中安全。这项功能非常实用，比如当我们不在家时，要看看家中的情况，如小孩、宠物等，可以远程操控扫地机到指定位置，或者进行自动全屋巡航，时刻守护家庭安全。

体验：不仅吸力更强 还能用热水洗拖布让清洁更彻底

石头自清洁扫拖机器人P10 Pro至高拥有7000Pa超强吸力，比上代石头P10提升27%，可以针对地板缝隙进行全面的清洁，配合边刷可以将地面灰尘全部清扫干净。但需要注意的是，为了避免大吸力吸入过多水汽，石头P10 Pro在单扫地模式下才可以选择MAX+的7000Pa吸力，更适合家中长时间未清洁的环境，日常情况下标准模式的吸力也完全够用了，并且还更加省电。

清洁模式与基站功能选择，扫地模式下可选择7000Pa吸力的MAX+功能

清洁一般的尘土非常轻松

7000Pa超强吸力下，清洁大颗粒垃圾也不在话下

拖地也很干净

石头自清洁扫拖机器人P10 Pro采用了双圆盘拖布结构设计，通过200转/分高速对旋，同时持续向下加压强擦，产生强大的抓地力、摩擦力，可以轻松剥离地面常见顽渍。从上面的动图中可以看到，我们在地板上涂抹了酱油汁，但当P10 Pro轻松走过污渍区域一瞬间，一个来回地面就已经完全被清洁干净了。当然，这类扫拖机器人的拖地功能的最大用途并不是清洁这些难以去掉的污渍，更多的是帮助我们拖走地面的浮尘，让人更省力，让家里环境更加洁净。

可自动识别地毯并抬起拖布防止污染地毯，拖布模组可抬升10mm

虽然，石头自清洁扫拖机器人P10 Pro并非是旗舰级产品，但其基站在洗布时还具备对污水进行脏污检测功能，可以判断已拖区域脏污情况，重污区自动进行复拖。更值得一提的是，这款产品还具备热水洗拖布功能，也是石头首款支持该功能的扫地机。我们也以最 快速度对使用热水清洗完的拖布进行温度检测，考虑到拖布旋转以及拿出扫地机的时间等客观因素，拖布温度基本上能到达38度左右，这也就意味着基站是有对清水箱流入管道的水进行加热的，并非使用冷水来对拖布进行清洗。

在APP上可选择常温、温热、热水来清洗拖布

之所有我们需要用热水洗拖布，一方面是因为冷水清洗没有办法溶解顽固的油类污渍，而石头P10 Pro至高60度的水温能够溶解顽固污渍，让粘有油污的拖布更干净；另一方面则同时可以利用拖布余温去清洁地面上比较难以去除的污渍印记，让清洁更全面。并且相较于冷水洁净，清洁液在热水的环境下具有更好的活性，能够更好发挥清洁除菌功效。

拖布清洗前

使用热水清洗拖布后

体验：可以与扫地机对话并用语音控制操作

在扫地的操控方面这次石头自清洁扫拖机器人P10 Pro又带来全新的体验，首次支持语音控制功能，我们可直接对扫地机下达指令从而操控执行各种清洁工作。并且机身也配备了高质量的麦克风和扬声器，对用户指令的语音反馈也十分的清晰。

语音指令可以操控扫地机，也可以询问日常信息

只要我们呼唤出语音指令，石头P10 Pro就会进行相应的工作，比如说出“你好石头，请开始清扫”或“你好石头，请去卧室拖地”等指令，石头P10 Pro就能根据我们的指令以及结合地图信息，前往指定地点进行清洁，完全可以做到想扫哪里就扫哪里。当然还可以用语音来控制一些基础的功能，如开始、暂停、吸力调节、回充、清洗拖布等工作。只要给出指令，扫地机就会去完成。由于内置扬声器，所以有了语音控制功能后的石头P10 Pro也相当于一个智能音箱，可以与它对话询问日常生活相关的问题，例如天气情况、目前的时间，甚至是一些数字计算、单位换算等，它都可以帮助我们解答。

不用通过物理按键和APP，直接用语音的方式就能操控扫地机进行清洁

结合RGB摄像头下的AI智能识别技术，还可以让石头P10 Pro真正“看见”我们所在的位置，通过人形识别和声源定位，用语音控制可直接呼唤石头P10 Pro来到身边进行局部清扫。

评测总结：

总的来说，石头自清洁扫拖机器人P10 Pro这次在功能上进行了全面升级和优化，为大家提供更加全面、智能的清洁体验。尤其是动态机械臂边拖功能不仅是一项技术挑战的胜利，也是石头科技在研发实力上的充分证明，这一创新设计提供了更出色的清洁体验，使石头P10 Pro成为更多用户放心选择的高性能产品。

此外，还有动态热水复洗、智控双升降模组以及强大的吸力、语音控制等核心功能的加入，更是让这款石头P10 Pro成为中高端扫地机市场的领军者，不仅能够彻底清洁地板，还能提供更加便捷、高效的使用体验。