Im Wesentlichen lässt sich sagen, dass das Aufnehmen von Mimik und Gesicht-Bewegungen mit der Anlage grundsätzlich möglich ist. Da diese jedoch eigentlich nicht dafür ausgelegt ist, solche Animationsdaten aufzuzeichnen, ist der im Folgenden aufgeführte Arbeitsablauf sehr empfindlich und es ist schwer höchst präzise und saubere Aufnahmen damit zu erstellen.
In den nun hierauf folgenden Kapiteln werden nun die wichtigsten Schritte zur Aufnahme von Gesichts-Animationen mit dem Optitrack System aufgeführt.
Ein geeignetes Kamera-Setup für das Gesichts-Motion Capturing zu finden ist durchaus anspruchsvoll. Denn es gibt einige Punkt, die hierbei zu beachten sind. Das erste wäre, dass die Kameras um den Akteur herum möglichst nah platziert werden müssen, sich gegenseitig, aber nicht zu nahe kommen dürfen, da sie sich untereinander, durch das Licht das sie ausstrahlen, beeinflussen können. Das stellt allerdings ein Problem dar, da der Platz rund um den Akteur sehr beschränkt ist. Damit genügend Daten zu den jeweils einzelnen Markern gesammelt werden können solltest du um die 9-10 Kameras kreisförmig um einen Mittelpunkt aufstellen und so ausrichten, dass sie das Zentrum möglichst ganz und sich gegenseitig aber bestenfalls nicht erfassen.
Der Abstand der Kameras zueinander und zu dem Akteur in der Mitte, sollte um die 1-1,5 Meter betragen. Die höchsten Kameras sollten auf Augenhöhe mit der zu trackenden Person sein. Die niedrigsten auf Kniehöhe.
Eine Höhenvarianz bei der Anbringung der Kameras ist an dieser Stelle übrigens explizit gewünscht, damit die Marker später aus möglichst unterschiedlichen Winkeln genau erkannt und erfasst werden können.
Um auch die Rotation eines Kopfes erfassen zu können, kann auch noch eine einzelne Kamera hinter dem Schauspieler platziert werden. Da es schwer vermeidbar ist, dass sich die Kameras, trotz präziser Einrichtung, durch ihr LED-Licht gegenseitig beeinflussen und das Bild somit für die Erfassung der Marker deutlich zu überbelichtet ist, solltest du in Motive die Kameraeinstellungen im Devices-Fenster des Calibration Layouts überarbeiten. Ungefähre Richtwerte hierfür wären FPS: 240, EXP:33133, THR:255 , LED: 15. Diese müssen aber je nach Setup und Beschaffenheit des Raumlichts angepasst werden.
Die Kalibrierung der Kameras verläuft nach dem ganz normalen Standardverfahren, das auch beim Ganzkörper-Motion Capturing verwendet wird. Der einzige Unterschied hierbei ist lediglich das Wanding. Da es sich bei der Art von Aufnahme um Präzisionsaufnahmen handelt und somit sehr wenig Platz bedarf, sollte der kleine CWM-250 Kalibrierungsstab verwendet werden. Eine weitere Abweichung zum normalen Verfahren ist auch, dass nicht so viele Samples beim Wanden gesammelt werden können und sollten. Während die Anzahl bei großen Kamera-Setups mindestens 5000 Samples betragen sollte, erreicht man in dem kleineren Aufnahmebereich nur langsam um die 3000 Samples. Da der potenzielle Fehlerbereich bei der Verarbeitung der Daten jedoch gegen null geht, werden auch nicht mehr Samples benötigt.
Ist das Kamerasystem richtig kalibriert, kannst du die Marker im Gesicht des Akteurs platzieren. Hierzu werden retroreflektierende und selbsthaftende Marker auf verschiedene Stellen des Gesichtes des Schauspielers geklebt. Dabei ist es vor allem wichtig die Bereiche des Gesichts mit Markern zu versehen, die sich besonders intensiv Bewegen. Deshalb ist es hilfreich sich erst einmal mit der menschlichen Anatomie auseinander zu setzen und sich die primären Muskelstränge des menschlichen Gesichtes genauer anzusehen, die für das Bilden von Mimik am wichtigsten sind.
Hierbei fällt vor allem auf, dass die Mund und Wangenpartie eine sehr wichtige Rolle spielen. Deshalb sollten zuerst Marker entlang des Mundringmuskel (lat. musculus orbicularis oris) und entlang des Jochbeinmuskels (lat. musculus zygomaticus major) angebracht werden. Auch entlang der Augenbrauen, der Nase und des Unterkiefers solltest du Markierungen setzten. Als letztes folgen die Augen bzw. genauer gesagt, die Augenlieder, auch wenn diese schwer anzubringen sind und die Bewegungsfreiheit des Akteurs einschränken, sind sie dennoch ein wichtiger Part, da sie einerseits das Blinzeln einer Person mit tracken und andererseits eine große Rolle bei der Darstellung von verschiedenen Gesichtsausdrücken spielen und deutlich merkbar die Authentizität der Animationen steigern. Jedoch solltest du beim Anbringen der Marker genau darauf achten, dass der Abstand zwischen den Markern nicht zu gering ist, da die Motive Software die Reflexionspunkte während den Aufnahmen bei auch nur leichter Bewegung verwechseln könnte, wodurch gravierende Fehler in den Aufnahmedaten entstehen, die diese unbrauchbar machen können. Den verhältnismäßig wenigen Platz auf dem menschlichen Gesicht mit einberechnet, wäre hier also ein ungefährer Mindestabstand 1-1,5 cm zwischen den einzelnen Markern.
Sind die Marker angebracht und der Akteur in Postion, kann ein Markerset in Motive erstellt werden. Dabei sollte der Akteur auf einen neutralen Gesichtsausdruck achten und sich möglichst wenig bewegen, damit alle Marker vom System erfasst werden. Die bloße Verwendung von Markersets hat jedoch einen Nachteil. Das System kann zwar die Bewegung der einzelnen Punkte in y- und x-Richtung aufzeichnen, erhält allerdings keinerlei Höhen- und Tiefeninformationen, sodass es keine Rotation des Kopfes wahrnehmen kann. Deshalb darf der Schauspieler bei der Aufnahme den Kopf und den Oberkörper nicht bewegen.
Hierbei kann insofern damit Abhilfe geleistet werden, indem dem Akteur zusätzlich ein Stirnband mit Markern trägt, das in Motive als Rigid Body definiert wird. Der Grund dafür ist, dass Rigid Bodys Rotationen erfassen können. Diese Rigid Bodys sind jedoch, wie der Name schon sagt, starre Körper. Das heißt, dass sich der Anstand zwischen den Markern nicht, zum Beispiel durch Bewegung, verändern darf. Deshalb können Rigid Bodys nicht für das Gesicht als solches verwendet werden.
Jedoch ist auch die Bewegungsfreiheit der Schauspieler mit der Verwendung von Rigid Body-Markern sehr eingeschränkt, da ein solches Aufnahmeverfahren mit der Optitrack-Anlage sehr sensibel und anfällig für Fehler ist. Die agierende Person darf deshalb keine ruckartigen oder schnellen Bewegungen machen und ist auch im Bereich der möglich zu erfassenden Mimiken sehr eingeschränkt. Um dieses Problem weitestgehend zu beheben, wurde sich in dieses Semesterarbeit ausführlich mit dem Thema „Motion Capturing Helme“ auseinandergesetzt. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden in den folgenden Kapiteln 1.6 weiter behandelt.
Sind entsprechende Daten aufgenommen worden, ist der letzte Schritt, diese sachgemäß zu exportieren. Eine genaue Vorlage für die Exporteinstellungen von Gesichts-Motion Capture Daten gibt es nicht. Jedoch stellte sich heraus, dass die Einstellungen die auf folgender Grafik (Abb. 4) abgebildet sind, in der Regel zu den besten Exportergebnissen für die gängigen 3D-Softwares führen. Vor allem die Optionen ‚Marker Nulls‘ und ‚Unlabeled Markers‘ sollten hierfür aktiviert sein.
