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動作之旅

第八章 如何建立動作實驗室

動作之旅 加油您最棒 3053 2021-12-05 20:02:12

  “大家好,我是Max實驗室的創(chuàng)始人之一,王老師。我知道大家對動作技藝很感興趣,但通常沒有自己的實驗室,今天給大家分享下咱們動作實驗室的建立過程??勺鳛榇蠹医嶒炇业膮⒖肌

  一般來說,實驗室建設(shè)分為4個流程,即:場所選址、現(xiàn)場勘察、規(guī)劃設(shè)計、施工流程。

  第一步:首先,在我們打算新建立一個實驗室的時候,我們第一步要確定一些事項才能更好的進行實驗室建立工作:

  1、確定實驗室的場地選址:

 ?、艑嶒炇冶仨毥⒃谶h離喧囂之地,像遠離生活區(qū)、商業(yè)街、交通要道的場所都是不錯的選擇。

 ?、茍鏊諘?,能與其他建筑物保持一定距離,且充足的光線與良好的通風也必不可缺。

 ?、且嵝岩稽c,遠離喧囂并非窮鄉(xiāng)僻壤,畢竟對實驗室而言要便于樣品采集與運輸。

  2、實驗室場地的基礎(chǔ)平面圖:

  ⑴繪制實驗室總平面圖與分層圖,且圖上要標注準確的尺寸。

  ⑵查看建筑圖與實際空間尺寸有無差異。

  3、實驗室內(nèi)各功能區(qū)的劃分。

  4、實驗室內(nèi)的各功能區(qū)的設(shè)備清單。

  5、實驗室內(nèi)各房間的用電量和配套水、電、氣、排風、等輔助設(shè)備的統(tǒng)計。

  6、實驗室內(nèi)人員配置。

  第二步:當我們需要建立一個實驗室的時候,并且有了以上的準備,那么接下來考慮的就是實驗室怎么建設(shè)。(這里需要由專業(yè)的實驗室建設(shè)公司來進行)實驗室建設(shè)流程如下:

  1、實驗室測量規(guī)劃:

  (1)要測繪與記錄關(guān)鍵部位與構(gòu)件的組合關(guān)系及尺寸。

  (2)先從實驗室總門開始測量,并依次對各個房間進行測量。

  2、實驗室設(shè)計:

  ⑴先完成實驗室建設(shè)的總體方案,包括設(shè)計方案、平面布局、功能區(qū)劃分、家具布置、通風設(shè)計、水電設(shè)計這6部分內(nèi)容。

  ⑵根據(jù)總體方案與建材確定實驗室造價預(yù)算。

 ?、且?guī)劃設(shè)計流程為:項目啟動→溝通需求→勘察現(xiàn)場→收集項目原始資料→確實需求→規(guī)劃功能區(qū)→平面布局圖→家具布置圖→工藝流向圖→方案設(shè)計→工程材料確實→施工圖設(shè)→工程材料→工程報價→圖紙和報價資料歸集移交→材料選用→施工圖設(shè)計→工程清單。

  3、實驗室施工:

  ⑴整個施工項目采用自上而下施工流向,建議采用平行流水立體交叉作業(yè),分系統(tǒng)與施工段來施工。

 ?、剖┕ろ樞驗椋簻y量放線→設(shè)備主材采購→設(shè)備管線安裝→裝飾裝修→設(shè)備安裝調(diào)試→清潔收尾→竣工驗收。

  4、實驗室家具安裝。

  5、實驗室驗收。

  6、實驗室環(huán)評。

  7、實驗室認證(僅第三方檢測檢驗鑒定機構(gòu)類實驗室需要)。

  以上兩部分是實驗室建立的硬性程序,適用于各類型實驗室的建立,也適用于個人、企業(yè)或者是大學院校、政府機構(gòu)等等。

  關(guān)于實驗室建立還有最重要的一部分,那就是預(yù)算的控制,如果沒有完善詳細的一套建設(shè)方案,在實驗室建設(shè)過程中預(yù)算就是個無底洞,有多少的預(yù)算都可以填進去。所以,要想新建一個專業(yè)的實驗室,我們還要有一套詳細完善的實驗室建設(shè)方案(這些也是有專業(yè)的實驗室建設(shè)公司來完成)。

  下面來說說Max其中的一個動作捕捉實驗室:

  動作捕捉實驗室主要面向Max的研究人員研究各類生物動作,進行動畫制作,三維建模時用。

  通過專用攝像鏡頭捕獲各類生物的運動數(shù)據(jù)信息,這些數(shù)據(jù)可以被應(yīng)用于實時在線或者離線的運動捕捉、分析,應(yīng)用領(lǐng)域涉及生命科學、工程學以及娛樂媒體制作等方面。還可以用作動作、游戲、舞蹈、教學和制作。

  基于不同動作捕捉設(shè)備的原理,目前建設(shè)的動作捕捉實驗室可為三種,慣性動捕實驗室和光學動捕實驗室,光慣混搭型。

  一.慣性動捕實驗室:

  慣性動捕實驗室是基于世界最領(lǐng)先的荷蘭Xsens MVN慣性動捕。該動作捕捉系統(tǒng)使用便捷,無需穿緊身衣,不需要貼標記點,不存在標記點遮擋、錯位問題,大大提高效率。短時間內(nèi)完成對角色或物體的自動校準;獲得高品質(zhì)數(shù)據(jù),不需要大量的數(shù)據(jù)清洗工作,減少數(shù)據(jù)處理費用;獲得運動數(shù)據(jù)的同時,可獲得3D網(wǎng)格數(shù)據(jù)及材質(zhì);適用性強,對環(huán)境無特殊要求。

  優(yōu)點:無須考慮環(huán)境、空間大小影響,捕捉無遮擋。設(shè)備攜帶方便,校準快,數(shù)據(jù)處理簡單,無需專業(yè)人士也可以操作。

  缺點:1套軟件最多只能支持4套硬件,捕捉幾個人需要多購買幾套硬件, 4人以上的捕捉性價比不高。

  二.光學動捕實驗室:

  使用光學動捕系統(tǒng),無論是國內(nèi)、國外可選擇品牌很多。但從預(yù)算及性價比來看,推薦使用國產(chǎn)設(shè)備。

  預(yù)估設(shè)計實驗室面積54平方米(6m*9m),配有國產(chǎn)光學動作捕捉系統(tǒng)一套,通過24個130像素的攝像頭,預(yù)估捕捉1-3人。整套系統(tǒng)包含:多個光學動作捕捉鏡頭、POE交換機、POE分離器、柔性標定墊、剛性標定套件、多條線纜、動作捕捉服(含反光標志點)、三向云臺、墻面橫架/支架、加密狗、操作及分析處理軟件等。

  優(yōu)點:精度高,可用于大空間多人捕捉,如用國產(chǎn)性價比高。

  缺點:需考慮環(huán)境、空間大小影響,部分捕捉會有遮擋。設(shè)備使用需要專業(yè)人士搭建安裝,不方便攜帶。

  三、光慣混合捕捉:

  由于光學慣性各有掣肘,但是它們的技術(shù)特點都可以彌補另一方的缺陷。因此不少公司會將慣性和光學和慣性打包到一起,作為新的動作捕捉方案。這樣不但彌補了光學場地丟失Maker點追蹤的問題,同樣彌補了慣性在算法還原姿態(tài)時空間位置關(guān)系誤差累計的問題。

  系統(tǒng)安裝便捷性

  由于想要同時具備兩個系統(tǒng)的使用優(yōu)勢,因此自然整個前期的施工和布置流程會相對繁瑣。使用上的話,光混設(shè)備的搭建和純光搭建的時間接近,光學原本的貼點換成了穿戴慣性設(shè)備,整體時間相差不多。

  精度

  精度上有一個重要的點需要明白,并不是提高了采集的精度,而是提高了姿態(tài)的精度?;趹T性算法的主要問題在于慣性技術(shù)的算法誤差累計,而基于光學的姿態(tài)還原問題在于算法計算過多導致的誤差放大,而光混解決了慣性捕捉的誤差累計問題,得到了絕對位置信息;同時光學也不會因為丟失Maker點的位置而瞬間產(chǎn)生漂移;并且由于采用慣性為主的采集方式,數(shù)據(jù)運算理論上效率更高。

  采樣率

  理論上,由于木板效應(yīng),光學相機的采樣頻率可以做一定的降頻,但是雖然獲取的數(shù)據(jù)量變少了,同樣幀率輸出數(shù)據(jù)的質(zhì)量卻變高了。同時這種情況下,可以一定程度減小計算機和相機的負載。

  動力學參數(shù)

  毫無疑問,加了絕對位置的光慣混捕捉技術(shù),在體育訓練、醫(yī)療康復等領(lǐng)域的運用上可以符合更多純光或者純慣做不到的應(yīng)用場景。

  標記遮擋和不匹配

  當環(huán)境光影響的時候,可以自動切換完慣性動作捕捉。而當檢測到光學環(huán)境的時候,可以矯正慣性捕捉帶來的空間位置偏移,并且由于慣性傳感器可以有ID識別的功能,因此也可以通過算法來進一步識別錯誤的情況,而不需要人工干預(yù)。

  綜合上面的分析,可以得出結(jié)論:

  一.純光學:

  1.設(shè)備安裝:

  (1)固定場地;

  (2)需要進行現(xiàn)場施工;

   2.靈活性:

  不可隨身攜帶;

  3.工作范圍:

  (1)受限于光學場地大小;

  (2)擴展成本高;

  4.數(shù)據(jù)采集:

  光點追蹤,單點精度高;

  5.干擾因素:

  光點遮擋;

  6.校準時間:長

  7.設(shè)備成本:高。

  二.純慣性:

  1.設(shè)備安裝:

  (1)不固定場地;

  (2)無需現(xiàn)場施工;

   2.靈活性:

  可隨身攜帶;

  3.工作范圍:

  (1)不受限場地限制;

  (2)可不增加成本或低成本擴展;

  4.數(shù)據(jù)采集:

  慣性捕捉,生物體姿態(tài)還原程度高;

  5.干擾因素:

  磁場干擾;

  6.校準時間:短

  7.設(shè)備成本:低。

  三.光慣混搭:

  1.設(shè)備安裝:

  (1)不固定場地;

  (2)需要進行現(xiàn)場施工;

   2.靈活性:

  可隨身攜帶;

  3.工作范圍:

  (1)不受場地限制;

  (2)可不增加成本或低成本擴展;

  4.數(shù)據(jù)采集:

  同時具備捕捉精度和生物體姿態(tài)還原度;

  5.干擾因素:

  需降低光點遮擋,磁場干擾;

  6.校準時間:

  根據(jù)需要進行切換,如需光學則需要較長校準時間;

  7.設(shè)備成本:

  整體價格接近光學,但可獲得兩套不同動捕設(shè)備。

  動作捕捉設(shè)備的選擇,要根據(jù)自己的實際需求,只有適合項目和研究方向需求的工具,才是最好的。

  那么今天的分享就到這里啦,后面有時間再講講咱們動作實驗室的其它設(shè)備。感謝大家抽時間聽我的課,你們也可以去市場上了解一下,都有哪些具體的設(shè)備,以及實驗室的建造公司。

  再次,謝謝大家!”

  (本章結(jié)束)

  

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