Převod souboru C3D do BVH

Systém pro snímání pohybu může vytvářet soubory C3D, zatímco herní engine nebo balíček pro animaci postav přijímá pouze BVH. Převod souborů vyžaduje vyřešení trajektorií markerů na kostru; nejde o jednoduchý přepis formátu souboru.

Co je formát C3D

C3D je binární kontejner pro snímání pohybu používaný pro synchronizované 3D trajektorie markerů, analogové kanály, měření silových plošin, události a metadata měření. Systémy Vicon Nexus, Qualisys Track Manager, Motion Analysis Cortex, BTS a mnoho biomechanických aplikací vytvářejí nebo exportují soubory C3D.

Měření běžně obsahuje pojmenované markery, například LASI, RASI, LKNE a RKNE, ale C3D nevyžaduje úplnou artikulovanou kostru, hierarchii kostí, limity kloubů ani vypočítané rotace kloubů. Označení markerů a konvence souřadnic se mezi systémy snímání také liší.

Co je formát BVH

BVH neboli Biovision Hierarchy ukládá hierarchii kostry následovanou hodnotami kanálů pro jednotlivé snímky, obvykle translací kořene a Eulerovými rotacemi kloubů. Podporují jej Blender, Autodesk MotionBuilder, mnoho herních a animačních balíčků a další software, který pracuje s pohybem kostry.

BVH je užitečný, když cílový software potřebuje kosti připravené pro animaci. Jeho textová struktura se poměrně snadno kontroluje a přenáší, ale obvykle nedokáže zachovat označení markerů C3D, data silových plošin, analogové signály, rezidua, informace o kvalitě kamer ani většinu metadat měření. Původní soubor C3D si ponechte jako archivní zdroj.

Jak převést C3D na BVH

Nejspolehlivější postup používá aplikaci pro snímání pohybu nebo animaci, která dokáže importovat C3D, vyřešit markery a exportovat BVH. Autodesk MotionBuilder se hodí k čištění optických dat, mapování sad markerů, definici postavy, řešení, retargetingu a exportu BVH. Blender může stejný proces provést s nižšími náklady, ale potřebuje kompatibilní importér C3D a více ručního nastavení.

1. Otevřete měření v softwaru pro snímání nebo biomechaniku, který jej vytvořil. Ověřte snímkovou frekvenci, jednotky, směry os, označení markerů, mezery a rozsah snímků. Před řešením opravte nesprávně označené nebo chybějící markery a odfiltrujte zašuměné trajektorie.
2. K místní kontrole a předzpracování použijte BTK nebo ezc3d, pokud původní aplikace není k dispozici. Nainstalujte ezc3d pomocí pip install ezc3d; dokáže číst body C3D, analogová data, parametry a časování, ale samo nedokáže odvodit kostru ani vytvořit platný soubor BVH.
3. V MotionBuilderu importujte C3D pomocí dostupného příkazu pro import optických dat. Načtěte nebo vytvořte sadu markerů subjektu a namapujte označení na tělesné orientační body, například pánev, kolena, kotníky, ramena a lokty. Přesné názvy nabídek se mohou lišit podle verze MotionBuilderu a nainstalovaných možností importu.
4. Vytvořte řešení optických dat nebo převod markerů na kostru. Definujte klidovou pozici, proporce subjektu, délky kostí, hierarchii rodičů a potomků, kořenový marker a případné požadované filtry markerů. Obecná mračna markerů nestačí k určení spolehlivé kostry.
5. Prohlédněte vyřešený pohyb a zkontrolujte zaměněné levé a pravé končetiny, nesprávný směr natočení, klouzání chodidel, převrácení kolen, chyby ramen a nespojitosti způsobené zakrytím. Před vypékáním opravte data markerů nebo nastavení řešení.
6. Proveďte charakterizaci vyřešené kostry, upečte animaci kloubů, nastavte požadovaný rozsah snímků a vzorkovací frekvenci a poté exportujte pohyb jako BVH. Pro cílový software vyberte správný kořen, translační kanály, konvenci os a pořadí Eulerových rotací.

V Blenderu nainstalujte importér C3D podporující nainstalovanou verzi Blenderu, importujte trajektorie markerů, vytvořte nebo importujte armaturu s vhodnými proporcemi, nastavte omezení armatury podle markerů, upečte výslednou akci a použijte File → Export → Motion Capture (.bvh). Exportér BVH v Blenderu zapisuje existující armaturu; nedokáže spolehlivě převést neoznačené body markerů na lidskou kostru.

Kontroly kvality a kompatibility

• Jednotky: Data C3D jsou často vyjádřena v milimetrech, zatímco čtečky BVH mohou hodnoty interpretovat jako centimetry nebo libovolné jednotky scény. Použijte požadované měřítko na délky kostí a translace kořene a poté ověřte výšku subjektu a délku jeho pohybu.
• Osy: v obou aplikacích potvrďte horní osu, směr dopředu, orientaci souřadnicového systému a počátek souřadnic. Nesoulad může pohyb otočit, zrcadlit nebo převrátit.
• Pořadí rotací: BVH deklaruje pořadí kanálů každého kloubu ve své hierarchii. Importér, který předpokládá jiné Eulerovo pořadí, může vytvořit zdánlivé kroucení končetin, i když je zdrojové řešení správné.
• Pohyb kořene: rozhodněte, zda má BVH obsahovat horizontální translaci, vertikální translaci a rotaci směru natočení. Některé cílové aplikace očekávají lokomoci na kořenu, jiné používají animaci na místě.
• Časování snímků: zachovejte rozsah snímků C3D a vzorkovací frekvenci, pokud není převzorkování záměrné. Ověřte, že čas snímku v hlavičce BVH odpovídá frekvenci přehrávání cílové aplikace.
• Mezery a zakrytí: chybějící nebo nesprávně označené markery mohou způsobit trhavé pohyby kloubů, nepravděpodobné rotace a klouzání chodidel. Před vypékáním mezery vyplňte nebo vylučte dotčené segmenty.
• Ztráta dat: BVH obecně zachovává pouze kostru a animační kanály. Pokud budete později potřebovat silové plošiny, analogové signály, události, rezidua markerů nebo původní trajektorie, exportujte samostatně vyčištěný soubor C3D nebo jiný formát pro analýzu.

Online převodníky a alternativy

Neexistuje obecně spolehlivý generický online převodník C3D na BVH, protože převod vyžaduje model markerů specifický pro subjekt a řešení kostry, nikoli pouze analyzátor formátu. Obecné weby pro převod souborů nedokážou odvodit hierarchii kostí ani rotace kloubů. Použijte software dodavatele systému pro snímání, MotionBuilder nebo místní pracovní postup v Blenderu; identifikovatelná nebo proprietární data ze snímání pohybu nenahrávejte do neověřených služeb.