Perception Neuron

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1、 概述

 

Perception Neuron轻量级惯性动作捕捉系统是北京诺亦腾科技有限公司出品的一套“终极产品”,一套任何人都可以买得起并开箱即用的动捕产品,于是Perception Neuron诞生了,它希望每个人都能真正的用上动作捕捉技术用来实验、用来开发、用来玩游戏等,非常期待能看到你用Perception Neuron能做到什么,让我们一起来体验虚拟世界吧!

Neuron动捕系统是基于MEMS惯性传感器的动作捕捉系统:子节点模块体积比硬币还小,集成了加速度计、陀螺仪以及磁力计的惯性测量传感器节点。Neuron传感器节点以60/120 fps的速度向外输出数据。所有传感器的数据都会汇入到Hub主节点之上,然后Hub主节点会将数据以USB有线或者WIFI无线的方式传输到计算机。用户也可以选择将数据通过内置的Micro SD卡槽记录在存储卡上。【1】

Neuron动捕系统需要与计算机上的Axis Neuron或者Axis Neuron Pro 软件协同使用。这套软件为用户提供了管理与校准Neuron硬件的方法,同时也是录制与输出动作捕捉数据的平台。通过Axis Neuron / Axis Neuron Pro软件,用户可以获得与大多数专业影视特效制作与游戏开发工具所兼容的高质量动作捕捉数据。整套Neuron动捕系统的设计目标就是为游戏开发、影视制作、舞台特效、医疗康复、运动研究、虚拟现实、人机交互等等领域提供一套价格合理的高性能动作捕捉工具,拓展无限可能。

2014年8月9日至9月13日,Perception Neuron从众筹开始至结束为期35天,在 Kickstarter 最终融资额达 57 万美元,1329个backer,229%超募,备受国内外科技类媒体关注,成为全中国在Kickstarter上众筹金额最高的科技项目。【3】


 

2、 产品规格

 

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小巧
Perception Neuron动捕系统的核心,是Neuron传感器节点。每个Neuron都比硬币还要小,但却是一枚完整的集成了加速度计、陀螺仪以及磁力计的惯性测量单元。

灵活
Perception Neuron是一套极为灵活的动作捕捉系统,每一个Neuron都可以互换。从单臂,到全身,从手指的精巧动作,到大动态的奔跑跳跃都可以应付自如。将传感器节点安装到用户想要的地方,它就可以为用户提供高质量的动作捕捉数据。整套系统支持从单节点到完整的32节点配置,并且可以通过无线或者有线方式将数据传输到计算机上。任何其他的动作捕捉系统都做不到如此灵活。【1】

多用
Perception Neuron的使用人群有游戏开发者、游戏玩家、影视后期特效师、科研工作者或者虚拟现实爱好者,Perception Neuron都可以给这些用户提供专业级别的动作捕捉数据,即插即用。Perception Neuron可以实时输出BVH数据流,也可以将数据导出到FBX文件,所有需要动作捕捉的用户都能够以自己的方式利用这些数据。对于虚拟现实开发者,提供SDK开发套件:标准C/C++API和Unity3D/Unreal Engine 4的例程,并可以完美的适配Oculus Rift,Gear VR等虚拟现实眼镜。

平价
高性能的动作捕捉系统,往往都是极为昂贵的;Perception Neuron的高性价比将动作捕捉的可能性扩展到了小型工作室,创业公司、教育机构和个人开发者。

 


 

3、 产品规格

 

Neuron传感器子节点
三轴加速度计,三轴陀螺仪,三轴磁力计

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Perception Neuron子节点

· 欧拉角/四元数及传感器原始数据输出
· 出厂前已校准,并且提供方便的校准工具
· 静态精度:俯仰角与横滚角精度为+/- 1度,航向角精度为+/-2度
· 最大测量范围:角速度+/- 2000 dps,加速度+/-16G
· 硬件连接方式:6针Pogo-pin针脚
· 输出接口: UART 3Mbps, TTL 电平及CMOS电平兼容
· 工作电压: 3.3 V
· 功耗: 20-50 mA@3.3V,随着内部计算速率略有变化
· 外壳:铝合金
· 尺寸: 12.5mm*13.1mm*4.3mm
· 重量: 1.2g 【2】


Hub主节点
Perception Neuron Hub

· 通过USB接口进行供电以及数据传输
· 内含WIFI无线传输模块
· 60 / 120 fps欧拉角、四元素、原始数据输出
· 60 / 120 fps BVH格式实时数据流输出[2] 
手指载具(单手/双手)
· 三只/双备用手套衬里(S / M / L各一只/双)

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· 一套/双手指载具
· 需要在手指载具上安装Neuron节点才能够进行动作捕捉
· 手指载具无法单独使用,需要搭配Neuron动捕系统的部件才能够 使用,详情请查阅使用手册
·手指载具不包含Neuron传感器节点或者Hub[2] 


Neuron防磁硅钢盒
· 尺寸: 12.9cm x 5cm x 1.9cm
· Neuron防磁硅钢盒由特殊的防磁硅钢制成,可以有效避免Neuron被环境磁场磁化。建议在运输途中、 长期存储等情况下,或者当Neuron被置于强磁场环境下时,都应该将Neuron收纳到此硅钢盒中。

 


 

4、 产品功能

 

在动作捕捉领域,模拟手部运动是一个难题。Neuron 能做到这一点,是因为诺亦腾新开发的传感器非常小,面积为 1 平方厘米,重量仅为数克。结果就是,Neuron 的子传感器节点不过 12mm×12mm×6mm 大小,所以它可以绑在人的手指上,检测人手指的动作;另外,它的无线数据主控节点大小也只是59mm宽,23mm高。

这颗小小的芯片上,包含了 9 轴传感器(包括陀螺仪、加速度计以及电子罗盘)、可以运算诺亦腾自主专利的校准与数据融合算法,从而得到精确的动作数据。规格上,Neuron 的陀螺仪角速度值为 –2000 ~ 2000 度、加速度量程为 + 16g 到 –16g。 相比起其它的动捕产品来说,Neuron 产品设计上更加偏重“实时性”,诺亦腾希望当人在做什么动作的时候,这个动作就能即时反应在屏幕上。根据官方在 Kickstarter 的回复,Neuron 的延时情况是这样的:

从硬件到 PC,延迟为 10 毫秒;
依据 PC 的运算性能,软件上延迟为 3–5 毫秒;
图像传输到不同的设备上,如果是便宜的投影仪、电视机,将是 30–60 毫秒。

Neuron 分包含 10 个、20 个、30 个传感器子节点的不同套装,价格分别为 200 美元、375 美元和 550 美元。按照 Kickstarter 页面展示,如果是 10 个传感器的套装,Neuron可以模拟全身、精确模拟一个手臂(包括手掌)、上半身或下半身的动作;如果是 20 个传感器,Neuron 就可以精确模拟两只手臂(包括手掌)、上半身外加两个武器和头部的动作;如果是 30 个传感器,就可以同时模拟全身加两个手臂加两个手掌,再加一个武器的动作。 总之,节点越多,可模拟的范围就越大,动作精度也越高。【2】

 

 


 

5、 产品应用

 

Perception Neuron 可以被应用到不同的领域,例如影视后期特效、舞台表演、游戏开发、游戏交互、虚拟现实、运动分析以及医疗康复等等。

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支持windows/mac
· 开源示例
· 标准C/C++ API和Unity3D/Unreal Engine 4 的例程
· 可以完美的适配Oculus Rift,Gear VR等虚拟现实眼镜。【2】

 

 


 

6、 参考资料

 

1.  Perception Neuron系统,让动作捕捉技术不再高冷  .CSDN.2014-08-25
2.  诺亦腾:小芯片,大梦想  .爱范儿.2014-08-11
3.  来WE大会体验3D大片里面的动作捕捉技术  .腾讯游戏.2014-11-06

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