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动作捕捉可以将演员的动作转换到数字角色上。使用追踪摄影机的捕捉系统（无论有无追踪标记）都可以被称为是“光学捕捉”，而测量惯性或者机械动作的系统就叫做“非光学”。后者的一个例子是SethRogan在《保罗》中扮演外星人时使用的XSensMVN惯性捕捉套装。近也出现了一些其他的动作捕捉技术，例如LeapMotion的手指追踪深度摄影系统和MYO腕带，后者能够检测出手臂和手腕的肌肉活动。Google的ProjectTango主要用于测绘，但它也配有类似于Kinect的深度传感器，所以它也有进行动作捕捉的能力。
光学系统通过位置标记或者3D特征的追踪来工作，然后将收集到的数据组合成演员大概的动作。主动的系统会使用会发光或者闪烁的标记，而被动的系统会使用不会发光的物体，比如说白球或者绘制的点（后者通常用于脸部捕捉）。无标记的系统会使用动作匹配软件的算法来追踪独特的特征，例如演员的服装或者鼻子，无需追踪标记。动作在经过捕捉之后会使用AutodeskMotionBuilder这样的软件映射到一副虚拟的动画角色“骨骼”上面。这样做出来的动画角色就像是真实的演员一样。
在捕捉的过程中很难预计演员的动作转换到动画角色上的效果，所以经常会用到JamesCameron为《阿凡达》开发的“虚拟拍摄”（virtualcinematography）技术。简单来说这就是实时显示演员对应的数字角色（在虚拟场景），这样的话导演就可以看到动画角色的粗略“表演”。这种技术需要大量的计算，但是现在的计算机和显卡的计算速度足以胜任这项工作