皆様は「モーションキャプチャ」という技術をご存知でしょうか？

3次元グラフィックスにおける開発手法のひとつであり、近頃ではスポーツパフォーマンスやリハビリテーション等の医療分野における身体の動きのデータ収集・評価・フィードバックや、映画・アニメーション・ゲームなどの映像制作におけるCGキャラクターを人間のように動作させたり、自動車部品や機械製品の挙動、ゴムや布等の素材の伸縮や反応のデータ化・評価など様々な業界・分野で活用されています。

メタバース業界においても、モーションキャプチャはバーチャルライブやVtuberの配信などにおいて特に相性の良い技術です。

今回はそんなモーションキャプチャにご興味を持たれている方に向け、モーションキャプチャの原理や、活用事例などを解説・紹介していきます。

|モーションキャプチャとは？

モーションキャプチャは、3次元の動きをキャプチャしてその動きをデジタル化するシステムです。

元々は人の動きをPC上でデジタル化するシステムとして誕生しました。

CGコンテンツの制作時での使用がイメージしやすいと思います。CGキャラクターをまるで本物の人のように動かすその制作の裏では、モーションキャプチャ技術を使って人の動きをキャプチャし、デジタル化したデータを基にCGキャラクターを動かしています。

昔はCGキャラクタを動かすために膨大な時間をPC上で費やしていましたが、モーションキャプチャ技術の発達により、キャプチャした人の動きと連携させてCGキャラクターを動かす事で作業時間を短縮、よりリアルな動きが実現できるようになりました。

人の動きのキャプチャから始まったモーションキャプチャは、人だけでなく物の動きのトラッキングも可能になっています。

物に反射マーカーを貼り付ける事によって物の動きをキャプチャし、近年ではVR（Virtual Reality、仮想現実）のセンサーとしても活用されており、モーションキャプチャの用途は広がりを見せています。

|モーションキャプチャの種類と原理

モーションキャプチャは４つの種類があり、それぞれの種類と原理をご説明します。

光学式モーションキャプチャ

光学式モーションキャプチャは、赤外線を反射するマーカーを動きの特徴点に付けて、複数台のカメラでマーカーの位置を撮影します。

カメラからの映像をもとに、三角測量の原理でマーカーの3次元座標を算出します。

慣性センサ式モーションキャプチャ

慣性式モーションキャプチャは、加速度計やジャイロセンサーなどの慣性センサーを動きの特徴点に装着して、加速度や角速度などの情報を取得します。

慣性センサーからのデータをもとに、骨格モデルの位置や姿勢を推定します。

画像式モーションキャプチャ

画像式モーションキャプチャは、ビデオカメラやハイスピードカメラなどで動きの特徴点を撮影します。

撮影された画像から、画像処理や人工知能などの技術を用いて、特徴点の2次元座標を抽出します。

複数台のカメラからの2次元座標をもとに、3次元座標を算出します。

機械式モーションキャプチャ

磁気式モーションキャプチャは、磁界発生装置と磁気センサーを使用します。

磁界発生装置から2種類の磁界を発生させて、磁気センサーで磁界の強さと方向を測定します。

磁気センサーからのデータをもとに、磁気センサーの位置や姿勢を算出します。

磁気式モーションキャプチャ

機械式モーションキャプチャは、ポテンショメーターやエンコーダなどの機械的なセンサーを動きの特徴点に装着して、角度や回転数などの情報を取得します。

機械的なセンサーからのデータをもとに、骨格モデルの位置や姿勢を推定します。

|モーションキャプチャの活用シーン

近年モーションキャプチャは映画やゲームなどに用いられるキャラクターのアニメーションなどに用いられています。

2009年に公開されたSF映画、『アバター』をきっかけにモーションキャプチャの技術が注目されました。

アバターでは、顔の表情や筋肉の動きまでも再現されており、これにより登場人物の感情まで感じることができ、それまでとは一線を画すレベルで仕上がっています。

これは監督のキャメロン氏が作った「エモーション・キャプチャー」と言われる独自の技術です。

その他にもリハビリテーションなど、医療における身体の動きのフィードバックの取得や、自動車など機械製品の挙動のデータ化や評価にも使われています。

最近では「Vtuber」と呼ばれるバーチャルキャラクターを使ってYouTube配信する人もなども増えており、このようなシーンでも応用されています。

|モーションキャプチャの現状

従来では、モーションキャプチャを実現するには大規模なスタジオと数百万円に及ぶ投資が必要でしたが、近年は機材の発達でこれまでより安価にできるケースもあります。

同時に、生成されるデータの精度も発展しています。

今でも日本では、専用スタジオでモーションキャプチャを行うのが主流ですが、ハリウッドでは専用カメラなどの設備が無い本当の撮影現場でもモーションキャプチャが行える「iMoCap（Image Motion Capture）」と言う手法を用いる場合が多いです。

これにより別撮りの必要がなくなることや、本物の役者との演技や共演などが可能になるため、非常に便利となっています。

|まとめ

今回の記事では、モーションキャプチャとは3次元の動きをキャプチャしてその動きをデジタル化するシステムであり、その種類として光学式・慣性センサ式・画像式・機械式・磁気式などが存在し、技術の発達により様々な活用シーンが増え、より安価・便利に利用できるということを解説しました。

皆様にとっても身近な活用シーンが生まれているかもしれませんので、ぜひモーションキャプチャが利用されている事例を見つけて詳しく調べてみてはいかがでしょうか。