【モーションキャプチャ】用語集
※VICON社製のモーションキャプチャに準拠した用語になっています。
随時更新していきます。
モーションキャプチャの方式について
モーションキャプチャ
人や動物、物体の動きを三次元のデジタル情報として記録するシステムの総称。エンターテインメント、スポーツ科学、動作解析など様々な分野で活用される。
いくつか方式があるが、一般的にモーションキャプチャと言うと「光学式」を指すことが多い。
光学式モーションキャプチャ
光を反射する特殊なマーカーを計測対象に貼付し、複数台のカメラで撮影することでその三次元座標を記録する方式。圧倒的な精度の高さから3DCG映画やアニメのキャラクターの動き、VTuberやスポーツ解析など様々な場面で用いられる。
メリットとして「圧倒的な精度の高さ」「計測対象の幅広さ」などがあげられるが、「導入や保守、運用にかかるコストや手間が非常に大きい」デメリットもある。
慣性式モーションキャプチャ
身体に慣性センサを装着することでその動きを記録する方式。センサでは角速度・加速度を計測しており、そこから逆算することで姿勢や位置を算出する。指の動きをキャプチャするために用いられることが多い。
「場所による制約がない」というメリットの一方で、「計測精度の低さ」「時間経過による誤差の蓄積（ドリフト）が表れる」といったデメリットがある。
画像式（ビデオ式）モーションキャプチャ
複数台のカメラで計測対象を撮影することで人の動きを計測する方式。光学式と異なり、マーカーを使用しないためカメラは汎用的なもので良い。表情の収録やスポーツ計測に用いられることが多い。
「計測対象に対する負担が少ない」というメリットの一方で「精度の低さ」「後処理が基本のためリアルタイムでの計測は難しい」というデメリットがある。
機械式モーションキャプチャ
身体に角度を計測するセンサを装着し、その角度から姿勢を判断する方式。絶対位置は計測せず、骨格モデルと初期姿勢から姿勢の変化から腰の移動距離を算出する。
慣性式と同じく「場所による制約が緩い」というメリットがあるが、「センサによる行動の制限が最も大きい」というデメリットがある。
磁気式モーションキャプチャ
磁界を発生させ、それを検出するセンサを身体に装着することによって計測する方式。センサは磁場の強さと方向を検出できるため、磁場発生装置に対するセンサの位置と方向を推定できる。
「データの後処理の必要がない」「リアルタイム性の高さ」がメリットとしてあげられる一方で．「センサによる動きの制限」「金属類などがあるとデータのノイズが大きくなる」などのデメリットがある。
モーションキャプチャ全般に関する用語
マーカー
赤外線を反射する特殊な素材でできた球状の物体。正式名称は「パッシブマーカー」だが、通常「マーカー」と言うとこちらを指すことが多い。再帰性反射という性質を持ち、反射した光が光源方向にのみに反射する。そのため、光が拡散することなく、効率よくその光を捉えることができる。
他にもLEDを用いることで自発的に赤外線を発行するマーカーもあり、これを「アクティブマーカー」と呼ぶ。
カメラ
光学式モーションキャプチャで用いる赤外線を照射する特殊なカメラ。マーカーが反射、もしくは自発的に発行した赤外線をカメラで捉えることで、その位置を計測する。
1台のカメラからは2次元座標しか得ることができないが、複数台のカメラで撮影することで三角測量を用いてマーカーの3次元座標を復元する。
アクター
マーカーを付け、実際に動きを演じる人のこと。マーカーの位置は関節の動きを確実に撮るため、正確に付ける必要がある。
動きを専門に演じる職業をモーションアクターという。
サブジェクト
アクターごとに生成する骨を含むデータのこと。サブジェクトを生成するためにはVICONのテンプレートに乗っ取った50~60箇所にマーカーを貼る必要がある。
プロップ
武器やドアなど、動きを撮るためにマーカを付けた物体のこと。アクターと同じくマーカーの付け位置に配慮する必要があり、最低4つは付ける必要がある。
VICONに関する用語
VICON(バイコン)
現在、最も普及している光学式モーションキャプチャのひとつ。ほとんどの光学式モーションキャプチャで1mm以下の精度が保証されているが、その中でもVICONは機材比較テストにおいて最も精度がいいと評価されている。
主にエンターテイメント分野に用いられることが多いが、スポーツ科学や臨床試験などの現場でも使用される。
shogun（ショーグン）
VICONのモーションキャプチャを制御するためのソフトウェア。「shogun Live」と「shogun Post」の2種類があり、それぞれ収録と後処理で使い分ける。「workstation」→「iQ」→「blade」→「shogun」と後継されている。
収録に関する用語
Calibration(キャリブレーション)
光学式モーションキャプチャで収録を行う際に必ず行うカメラの位置や角度、エリアの原点などを定義する校正作業。T字型のワンド、L字型のフレームと言った校正器具を用いる。キャリブレーション前にはカメラを十分に温めておく必要がある。
ROM（ロム）
収録前にアクターが行う関節可動域を計算させる動き。これによりモーションキャプチャ上でアクターの骨が生成される。首から足まで満遍なく動かし、マーカーを付けている場合は手指までしっかり動かす。
「Range of motion」の略記で「ROM」と呼ばれ、他にも「ROM体操」「体操」と呼ばれる。
Reconstruct(リコンストラクト)
各カメラで撮影したマーカー情報を2次元から3次元に復元をすること。Reconstructするためには最低2台のカメラがマーカーを捉えている必要があり、その最低台数は設定により変更することができる。
Tracking(トラッキング)
Reconstructされたマーカーを特定のマーカーとして認識し続けること。
Labeling(ラベリング)
Trackingされたマーカーに対して固有の名称を与えること。
Solving(ソルビング)
Labelingされたマーカーを元にアクターの骨の動きを計算させること。
ポストプロセスに関する用語
ポストプロセス（後処理）
モーションキャプチャで収録したデータをクリーンアップする作業。
Auto Label(オートラベル)
Shogun Postで自動的にラベリングを計算させるツール。複雑な動きをした際やパラメータの設定次第では誤ったラベリングや復元されたマーカー自体に問題が生じることがあるので、その場合は作業者の手で修正を行う。
ノイズ
復元したマーカーが細かく振動するような動きをすること。実際にはそのような動きをしていることは考えにくく、マーカー同士が近づくことによる干渉や捉えているカメラ台数が少ない、といった原因が考えられる。
ロスト
本来そこにあるはずのマーカーが復元されず、消えていること。ほとんどの場合は、マーカーがカメラの死角に入ってしまうことによって生じる。
スワップ
Labelingをした際に与えられる固有の名称がマーカー同士で入れ替わってしまうこと。スワップが起きているとSolvingでの骨の計算に大きな問題が生じるため、必ず正確に修正しなくてはいけない。
破綻
ノイズ、ロスト、スワップが同時に起こることで原型を留めないほどにLabelingが崩れること。
ファイルの種類
VST
「Vicon Skelton Templete」の略記。
マーカーの配置や名前、スケルトン構造といった規則が管理されている。
VSK
「Vicon Skeleton Kinematics」の略記。
VSTをアクターの体型、マーカー位置に合わせて構成したものが管理されており、Labelingをする際に参照される。
VSS
「Vicon Solving Skelton」の略記。
ROMの際にVSKを参照することで生成されるアクターの骨のこと。アニメーションのクオリティを上げるために生成された骨を微調整することもある。
vdf
ポスト処理中のファイルを保存できる。
mcp
収録、撮影したデータを当時のまま読み込めるファイル形式。
x2d
各カメラのキャリブレーションデータを含む、撮影した2次元のカメラデータ。このファイルに対しReconstructを行うとマーカーが三次元復元される。
c3d
マーカーデータ、サブジェクトとプロップのラベリング情報のみを含んだファイル形式。
fbx
モデルの全てのデータを含んだ3Dファイル形式。
MotionBuilderなど他の3DCGソフトとのやりとりに用いる。
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