幫助科學(xué)家解決神經(jīng)系統(tǒng)、感覺和肌肉骨骼系統(tǒng)以及身體在物理中的運(yùn)動(dòng)之間的功能聯(lián)系問題
人體運(yùn)動(dòng)源于神經(jīng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)。盡管了解運(yùn)動(dòng)神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機(jī)制,但目前還沒有對(duì)復(fù)合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機(jī)械相互作用的相關(guān)實(shí)驗(yàn)理解。這是理解人類運(yùn)動(dòng)的主要挑戰(zhàn)。 為了解決這個(gè)問題,MotionMonitor開發(fā)了綜合多尺度建模平臺(tái),包括肌肉、骨骼和神經(jīng)模型等等。我們使用**的高密度肌電圖 (HD-EMG) 與盲源分離相結(jié)合,將干擾 HD-EMG 信號(hào)識(shí)別到由同時(shí)控制許多肌肉纖維的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電的尖峰列車集合中。我們開發(fā)了由體內(nèi)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電驅(qū)動(dòng)的多尺度肌肉骨骼建模公式,用于計(jì)算所得肌肉骨骼力的高保真估計(jì)。這將使神經(jīng)控制的肌肉組織如何與骨骼組織相互作用的分析能力qian所未有,因此將為了解神經(jīng)肌肉/骨科ji病的病因、診斷和治liao開辟新的途徑。
3D動(dòng)作捕捉的工作原理是什么?
動(dòng)作捕捉可以將演員的動(dòng)作轉(zhuǎn)換到數(shù)字角色上。使用追蹤攝影機(jī)的捕捉系統(tǒng)(無論有無追蹤標(biāo)記)都可以被稱為是“光學(xué)捕捉”,而測(cè)量慣性或者機(jī)械動(dòng)作的系統(tǒng)就叫做“非光學(xué)”。后者的一個(gè)例子是SethRogan在《保羅》中扮演外星人時(shí)使用的XSensMVN慣性捕捉套裝。近也出現(xiàn)了一些其他的動(dòng)作捕捉技術(shù),例如LeapMotion的手指追蹤深度攝影系統(tǒng)和MYO腕帶,后者能夠檢測(cè)出手臂和手腕的肌肉活動(dòng)。Google的ProjectTango主要用于測(cè)繪,但它也配有類似于Kinect的深度傳感器,所以它也有進(jìn)行動(dòng)作捕捉的能力。
光學(xué)系統(tǒng)通過位置標(biāo)記或者3D特征的追蹤來工作,然后將收集到的數(shù)據(jù)組合成演員大概的動(dòng)作。主動(dòng)的系統(tǒng)會(huì)使用會(huì)發(fā)光或者閃爍的標(biāo)記,而被動(dòng)的系統(tǒng)會(huì)使用不會(huì)發(fā)光的物體,比如說白球或者繪制的點(diǎn)(后者通常用于臉部捕捉)。無標(biāo)記的系統(tǒng)會(huì)使用動(dòng)作匹配軟件的算法來追蹤獨(dú)特的特征,例如演員的服裝或者鼻子,無需追蹤標(biāo)記。動(dòng)作在經(jīng)過捕捉之后會(huì)使用AutodeskMotionBuilder這樣的軟件映射到一副虛擬的動(dòng)畫角色“骨骼”上面。這樣做出來的動(dòng)畫角色就像是真實(shí)的演員一樣。
在捕捉的過程中很難預(yù)計(jì)演員的動(dòng)作轉(zhuǎn)換到動(dòng)畫角色上的效果,所以經(jīng)常會(huì)用到JamesCameron為《阿凡達(dá)》開發(fā)的“虛擬拍攝”(virtualcinematography)技術(shù)。簡單來說這就是實(shí)時(shí)顯示演員對(duì)應(yīng)的數(shù)字角色(在虛擬場景),這樣的話導(dǎo)演就可以看到動(dòng)畫角色的粗略“表演”。這種技術(shù)需要大量的計(jì)算,但是現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)和顯卡的計(jì)算速度足以勝任這項(xiàng)工作