Converti C3D in BVH

Un sistema di motion capture può produrre C3D, mentre un game engine o un pacchetto per l'animazione dei personaggi accetta solo BVH. La conversione dei file richiede la risoluzione delle traiettorie dei marker su uno scheletro; non si tratta di una semplice riscrittura del formato file.

Cos'è il formato C3D

C3D è un contenitore binario per il motion capture utilizzato per traiettorie 3D sincronizzate dei marker, canali analogici, misurazioni delle piattaforme di forza, eventi e metadati delle prove. Vicon Nexus, Qualisys Track Manager, Motion Analysis Cortex, i sistemi BTS e molte applicazioni biomeccaniche creano o esportano file C3D.

Una prova contiene comunemente marker etichettati come LASI, RASI, LKNE e RKNE, ma C3D non richiede uno scheletro articolato completo, una gerarchia delle ossa, limiti articolari o rotazioni articolari risolte. Anche le etichette dei marker e le convenzioni delle coordinate variano tra i diversi sistemi di acquisizione.

Cos'è il formato BVH

BVH, ovvero Biovision Hierarchy, memorizza una gerarchia dello scheletro seguita dai valori dei canali per ogni fotogramma, normalmente la traslazione del root e le rotazioni articolari Euler. È supportato da Blender, Autodesk MotionBuilder, molti pacchetti per videogiochi e animazione e altri software che utilizzano il movimento scheletrico.

BVH è utile quando la destinazione richiede ossa pronte per l'animazione. La sua struttura basata su testo è relativamente facile da ispezionare e scambiare, ma normalmente non può conservare le etichette dei marker C3D, i dati delle forze, i segnali analogici, i residui, le informazioni sulla qualità delle telecamere o la maggior parte dei metadati della prova. Conservare il C3D originale come fonte archivistica.

Come convertire C3D in BVH

Il flusso di lavoro più affidabile utilizza un'applicazione di motion capture o animazione in grado di importare C3D, risolvere i marker ed esportare BVH. Autodesk MotionBuilder è adatto alla pulizia dei dati ottici, alla mappatura dei set di marker, alla definizione del personaggio, alla risoluzione, al retargeting e all'esportazione BVH. Blender può eseguire lo stesso processo a un costo inferiore, ma richiede un importer C3D compatibile e una configurazione più manuale.

1. Aprire la prova nel software di acquisizione o biomeccanico che l'ha creata. Verificare la frequenza dei fotogrammi, le unità, le direzioni degli assi, le etichette dei marker, le lacune e l'intervallo dei fotogrammi. Correggere i marker etichettati erroneamente o mancanti e filtrare le traiettorie rumorose prima della risoluzione.
2. Utilizzare BTK o ezc3d per l'ispezione locale e la pre-elaborazione quando l'applicazione originale non è disponibile. Installare ezc3d con pip install ezc3d; può leggere i punti C3D, i dati analogici, i parametri e la temporizzazione, ma non deduce uno scheletro né produce autonomamente un BVH valido.
3. In MotionBuilder, importare il C3D tramite il comando disponibile per l'importazione dei dati ottici. Caricare o creare il set di marker del soggetto e mappare le etichette sui punti di riferimento del corpo, come bacino, ginocchia, caviglie, spalle e gomiti. I nomi esatti dei menu possono variare in base alla versione di MotionBuilder e alle opzioni di importazione installate.
4. Creare la risoluzione ottica o marker-scheletro. Definire la posa di riposo, le proporzioni del soggetto, la lunghezza delle ossa, la gerarchia padre-figlio, il marker root e gli eventuali filtri dei marker richiesti. Una nuvola generica di marker non è sufficiente per determinare uno scheletro affidabile.
5. Ispezionare il movimento risolto per individuare arti sinistro e destro scambiati, direzione errata del fronte, scivolamento dei piedi, inversioni delle ginocchia, errori delle spalle e discontinuità causate dall'occlusione. Correggere i dati dei marker o le impostazioni di risoluzione prima del baking.
6. Caratterizzare lo scheletro risolto, applicare il baking all'animazione delle articolazioni, impostare l'intervallo dei fotogrammi e la frequenza di campionamento richiesti, quindi esportare il movimento come BVH. Selezionare il root corretto, i canali di traslazione, la convenzione degli assi e l'ordine delle rotazioni Euler richiesti dal software di destinazione.

In Blender, installare un importer C3D che supporti la versione di Blender installata, importare le traiettorie dei marker, creare o importare un'armature con proporzioni adeguate, vincolare l'armature ai marker, applicare il baking all'action risultante e utilizzare File → Export → Motion Capture (.bvh). L'esportatore BVH di Blender scrive un'armature esistente; non converte in modo affidabile punti marker senza etichette in uno scheletro umano.

Controlli di qualità e compatibilità

• Unità: i dati C3D sono spesso espressi in millimetri, mentre i lettori BVH possono interpretare i valori come centimetri o unità di scena arbitrarie. Applicare la scala richiesta alle lunghezze delle ossa e alle traslazioni del root, quindi verificare l'altezza del soggetto e la distanza percorsa.
• Assi: confermare l'asse verticale, la direzione anteriore, la destrorsità e l'origine delle coordinate in entrambe le applicazioni. Una mancata corrispondenza può ruotare, specchiare o invertire il movimento.
• Ordine delle rotazioni: BVH dichiara l'ordine dei canali di ogni articolazione nella gerarchia. Un importer che presuppone un altro ordine Euler può creare un'apparente torsione degli arti anche quando la risoluzione di origine è corretta.
• Movimento del root: decidere se il BVH debba contenere la traslazione orizzontale, la traslazione verticale e la rotazione di orientamento. Alcune destinazioni si aspettano la locomozione sul root; altre utilizzano un'animazione sul posto.
• Temporizzazione dei fotogrammi: mantenere l'intervallo dei fotogrammi e la frequenza di campionamento del C3D, salvo che il ricampionamento sia intenzionale. Confermare che il frame time nell'intestazione BVH corrisponda alla frequenza di riproduzione della destinazione.
• Lacune e occlusioni: marker mancanti o etichettati erroneamente possono produrre scatti delle articolazioni, rotazioni implausibili e scivolamento dei piedi. Riempire le lacune o escludere i segmenti interessati prima del baking.
• Perdita di dati: BVH conserva generalmente solo uno scheletro e i canali di animazione. Esportare separatamente un C3D ripulito o un altro formato per l'analisi se in seguito saranno necessarie piattaforme di forza, segnali analogici, eventi, residui dei marker o traiettorie originali.

Convertitori online e alternative

Non esiste un convertitore online generico da C3D a BVH ampiamente affidabile, poiché la conversione richiede un modello dei marker specifico per il soggetto e una risoluzione scheletrica, non soltanto un parser del formato. I siti generici di conversione dei file non possono dedurre la gerarchia delle ossa o le rotazioni articolari. Utilizzare il software del produttore del sistema di acquisizione, MotionBuilder o un flusso di lavoro locale con Blender; evitare di caricare dati di motion capture identificabili o proprietari su servizi non verificati.