舞蹈創作計算機三維輔助系統開發及應用研究

文/劉 浩

舞蹈的數字化是一個廣泛的定義，包括舞蹈通過數字化途徑的傳播及舞蹈的數字化制作。舞蹈數字化技術的高端發展需要精心策劃和熟練操作，需要專業技術人員參與和創作，它可以說是一種大型的工業化流程和項目制度。除了商業化的音樂電視和舞蹈電影之外，高科技在舞蹈影像制作中的使用具有學科研究的前瞻性和學科建設的價值。[1]（P30）作為數字舞蹈藝術,它要在視覺化的前提下達到更高的互動水平，而舞蹈創作計算機三維輔助系統滿足了數字舞蹈這方面的要求,它以全視角的形式為藝術創作者提供了更便捷的視覺模式,其優化的操作流程為編導和演員提供了更為互動的創作平臺。

一、舞蹈創作計算機三維輔助系統介紹

1.舞蹈創作計算機三維輔助系統簡介

舞蹈創作計算機三維輔助系統是一款基于3DS MAX軟件的舞蹈編舞軟件系統。它通過3DS MAX三維軟件的攝像機運動、光線追蹤、動作捕捉等功能對sql數據庫中的舞蹈動作和人物模型進行編輯和整合,從而形成具有鏡頭感和舞臺調度的三維視覺化舞蹈作品,為舞蹈現場的人員調度和舞美設計提供一個對現實的模擬，以便對舞蹈作品進行評估和修改。其具體創作流程如圖1所示。

2.軟件開發平臺

舞蹈創作計算機三維輔助系統設計使用3DS MAX軟件為主要開發平臺，借用3DS MAX在三維圖形領域的運動、物理模擬和材質渲染技術實現此系統的功能。從技術角度來說,也就是要在autodesk公司開發的3DS MAX軟件的基礎上利用maxscript語言另行開發一個具有使用外接數據口和更具有用戶交互性界面的插件。

3DS MAX 系統具有功能強大、使用方便等特點。在舞美設計中，它提供了許多我們需要的功能，如材質編輯器、動畫編輯器、燈光特效和環境特效等。它既可以在虛擬的三維空間里創造出極其逼真的世界， 又可以按照實際尺寸來制造真實的物體。它很容易創造出自己構思的演出空間、虛擬布景、道具和演員， 可在瞬間對顏色、材質、影子、光及大量附加效果進行如意的編輯。它可以從屏幕上直觀地檢查舞臺的不同角度、不同位置的燈光的布光效果， 提前進行燈光設計。在這個虛擬空間里，舞美設計師可以與其他工作人員一起進行前期案頭創作構思和創作演練。3DS MAX 的這種擬實、直觀、快速、省力、容易修改等特點是傳統的表現方法所無法比擬的。[2]（P49-50）

3.舞蹈創作計算機三維輔助系統中模型數據庫的建立

數據庫的結構根據模型庫的基本內容和作用來實現, 數據庫平臺利用的SQL是專為數據庫而建立的操作命令集，是一種功能齊全的數據庫語言。SQL數據庫是表(Table)的集合，它由一個或多個SQL模式定義。一個SQL表由行集構成，一行是列的序列(集合)，每列與行對應一個數據項，這種形式很容易編輯所需要的數據，和對必要數據進行有效地數據類型分類。在舞蹈創作計算機三維輔助系統實現過程中，只需要一個“列”單元就可以把所需元素放入數據庫當中，優化系統對數據的利用，節省資源。DBMS采用Microsoft SQL Server 2008企業版，并建立數據庫“dance”,在數據庫中建表“stage element”，并將“SEno”作為主碼，列“燈光”、“舞臺”、“帷幕”、“煙霧”分別同表“light”、“stage”、“purdah”、“fog”相應各列按照參照完整性約束建立參照關系；同時建立“person”表，將列“PID”作為主碼，列“上衣”、“褲子”、“鞋”、“發型”、“膚色”、“裝飾物”分別同表“coat”、“Trousers”、“Shoes”、“Hair”、“Colour”、“Decoration”相應各列按照參照完整性約束建立參照關系；在表“light”、“stage”、“purdah”、“fog”、“coat”、“Trousers”、“Shoes”、“Hair”、“Colour”、“Decoration”中將各舞臺及人物元素以IMAGE數據類型存儲，從而生成數據庫關系表（圖2）。

圖2 3Ds max軟件平臺

圖3 SQL數據模型庫

圖4 動作捕捉后芭蕾舞動作模型

圖5 動作捕捉后芭蕾舞動作模型

4.舞蹈動作模型的建立

在舞姿造型上，從各個角度來看，頭、軀干和肢體大多是在三維立體畫面上進行的。魯道夫·馮·拉班把人體的動作的空間分為三軸三面，如中國古典舞中的探海、踹燕、臥魚、射雁、撲步、燕子穿林等基本姿態；西方芭蕾舞中的阿拉貝斯克（Arabespue）迎風展翅舞姿、阿提丟（Attitude）鶴立式舞姿；中國民族民間舞蹈中的“三道彎”。而在舞蹈隊型編排上，有簡單的橫線、縱向、斜線、曲線、三角形、圓形、方形。中國豐富多彩的民間舞蹈中,有“二龍吐須”、“龍擺尾”、“絞麻花”、“卷菜心”等許多舞蹈圖形，還有圍繞中央由四面八方交替循環的各種舞蹈圖形和四角、六角、八角環繞中央的弧形對稱圖形（圖3、圖4）。

5.3D人物模擬模型及環境模擬模型的建立

舞蹈創作計算機三維輔助系統系統為用戶提供了健全的舞蹈動作模型和環境模擬模型庫。在人物形象方面，數據庫中存儲有舞蹈人物形象的身高、年齡選擇，如符合舞蹈編排的要求，用戶就可以根據所需風格和內容選擇人物形象的服裝、皮膚、三維、發型、裝飾甚至性格上的小動作等（圖5）。

每個人物形象的模型存儲形式都是以max格式存儲，包括其動作、材質和衣料的物理模擬等。這些素材元素都是由3DS MAX制作完成，數據庫人物形象代表模型共10個，存入數據庫的模型都以2000-6000面數的低精度模型為主，這樣有利于更多地減少數據庫的大小和容量。動作都是以動作捕捉系統對專業舞蹈人員進行動作的跟蹤和捕捉，記錄運動軌跡。用戶可以使用數據庫中的元素，也可以自己進行編排，編排的動作可以通過互聯網上傳舞蹈創作計算機三維輔助系統的公用服務器，服務器采納后將其編入數據庫中，以便用戶可以對舞蹈創作計算機三維輔助系統進行更新，從而獲得更完善的形象和動作。

此外，環境模擬模型包括燈光、舞臺、帷幕、煙霧等，這些元素都是用3DS MAX軟件完成。在音效模型庫的建立當中，用戶可使用其自己的音樂素材，也可以在舞蹈創作計算機三維輔助系統中搜索使用。

二、舞蹈創作計算機三維輔助系統的意義與價值

圖形和圖像是在傳統舞劇背景中經常出現的，它們具有勾勒表演環境和美化舞臺的作用。在數字舞蹈中，可以建立一個虛擬的環境，它不僅僅存在于背景中，而且存在于整個舞者的周圍，舞者的舞臺不再是一個只有一面面向觀眾的結構，觀眾可以在三維環境里觀看舞蹈，他們在每一個角度都會有一種不同的視覺享受，環境與舞者達到水乳交融的境界。如，韓國的“愛舞”網站推出了著名的三維動畫人物舞蹈教學和舞蹈桌面系列，人物制作精美，舞蹈動作可以慢放，可以從不同角度觀看，舞蹈的場景可以自由地轉換成地鐵、舞廳、街頭、舞臺等。[3]

圖6 人物模型庫

舞蹈是一門視覺優先的藝術，更快地呈現出畫面動態無疑可以為整個表演流程節約時間，為表演者提供視覺化的動作指導。舞蹈創作計算機三維輔助系統，作為一個項目優化系統，可以為項目實現過程提供更快的預演效果，也能為策劃者提供更完善的創作空間；作為一個舞蹈教學輔助系統，可以讓學生更直觀地學習舞姿造型、隊形陣容和空間調度，具有商業、教學和藝術創作等多重價值。掌握舞臺的空間模擬，可以加強舞蹈的流動感、可視性、立體感和層次感，也可以增強舞蹈的形式美，對舞蹈表現主題、刻畫人物形象起到積極作用。

舞蹈創作計算機三維輔助系統作為舞蹈教學輔助系統讓教師更方便、更直觀地向學生傳授知識。它為用戶提供了前期策劃、中期操作和后期渲染三大流程，每個流程采用的技術都不同。舞蹈作為藝術門類之一，在前期的策劃編排上，需要專家憑借經驗、想象設計出動作，教學過程中缺乏簡單形象的呈現方式將會增加教師傳授的難度，因此，需要一個基于數字媒體的軟件平臺，通過前期的設計構思，為舞蹈編排模式模型、三維模型數據庫，并與播放媒體和音樂播放形式有機結合組成舞蹈編排系統，及時實現舞蹈編排者的想法。另外，項目后期工作需要大量人力和物力，但它在數字媒體技術的幫助下能夠在最節省資源的情況下給以完成。

三、舞蹈創作計算機三維輔助系統的應用前景

隨著數字技術水平的不斷提高，舞蹈創作不再只是表演和技巧等簡單概念，新的時代賦予它更多新的內容。

1.在大型舞蹈編舞方面的應用

隨著時代的發展，計算機三維輔助系統科技含量越來越高，大型舞臺藝術功能必將越來越豐富。在大型舞蹈創作中，計算機三維輔助系統可以極大地減少舞蹈演員排練投入的時間、精力以及創作團隊所需的財力、物力，它可以在數據庫中選取所需的演員模型，制造出想要的各種舞蹈演員，再通過真實數據的采集、陣裂、組合、變化，模擬出舞蹈編創的基本框架；同時，它還可以為舞臺營造情調氣氛，按照舞蹈作品情節的需要，模擬設計舞臺的布景、燈光、化妝、服裝、效果、道具等，可以無限放大或縮小舞臺空間、背景,為同一場布景設計所需要的不同燈光效果。如果將模擬的舞臺效果編輯成為動畫,可以使編導從各種不同的角度看到燈光的變化、景物的運動,以便設計舞臺調度,甚至還可以模擬演員自身在布景中觀察所要表演的環境。最后，計算機進行輔助設計能給予舞蹈編導最大的想象空間去完成舞蹈創作，根據他們心中的人物形象和舞蹈劇情設計模擬仿真預案，設定不同場次、不同觀眾席位的視角，呈現出理想的藝術形象和空間效果。

總之，舞臺效果變化越復雜，計算機三維輔助系統設計就越精細。在計算機技術發展日新月異的今天，舞蹈創作也要與其結合，向現代化、高科技邁進。

2.在數字舞蹈教學方面的應用

當今社會，舞蹈素質教育廣泛傳播，舞蹈作為一種文化，已得到大眾的接受。全民的舞蹈素質教育已經開始以校園為中心向社會各個領域延伸。國家的推廣、社會的組織使舞蹈作為美育的課程十分普及。但是很多學校存在舞蹈教學方式單一的現象。在教學中，教師的教學方式主要是示范與講解，而學生的主要學習方式是模仿，學生對教師言聽計從，缺乏多樣的教學方式與方法。學生過多的受到肢體模仿能力、記憶力方面的訓練，而對于感知力、想象力、創造力等方面的訓練則很少。由于師生互動較少，學生學習的積極性不高。在舞蹈教學中，教師往往習慣于沿用口傳身授法，強調模仿教學，更注重知識的記憶，聯系實際顯得不夠。老師生硬地灌輸，學生機械地模仿，久而久之，學生難免會產生厭煩疲憊之感。面對這些問題，我們可以利用計算機對文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息綜合處理，通過建立邏輯關系和人機交互作用來輔助舞蹈教學。教師可以利用三維輔助系統模擬舞蹈人物的動作、隊形的變化，以及渲染舞臺氣氛、烘托舞蹈情感需求，同時還可以轉換多視角學習模式，使學生從不同視覺角度學習舞蹈。這樣就可以使他們深刻地理解舞蹈的構圖，加深對舞蹈隊形變換效果所產生的視覺沖擊，從而能夠得到舞蹈構圖所帶給人的一種情感體驗，全方面地感受舞蹈場景、人文環境、舞蹈作品背后深刻的文化內涵。三維輔助系統技術也可以調動學生進行課堂互動的積極性，通過對視頻中簡要動作或隊形的模仿，進行身體體驗，加深印象。另外，學生可以利用這個技術自己編排合成舞蹈，甚至舞劇。教師要增加學生對舞蹈教學技能的感性認識，鼓勵學生發揮主動性，在模仿的基礎上勇于創新。

舞蹈創作計算機三維輔助系統的應用無論是在課堂教學中，還是創作編排中，都對舞蹈事業的發展起著積極的推動作用，教師可以通過直觀、形象、生動的畫面準確地表達教學內容；學生可以身臨其境地受到藝術的感染，多重感官的刺激使他們的思維過程活躍了，在思想情感上也得到滿足，受到潛移默化的教育。這樣，他們就會對教學內容的理解和記憶加深，對所要學習的動作產生興趣，并有躍躍欲試的創作沖動，真正使舞蹈課成為一個激蕩心智、沐浴心靈、凸顯人格、彰顯個性的活動。

以互聯網、多媒體技術為標志的信息時代的到來給各個領域的發展帶來深刻的變化。多媒體計算機作為融圖、文、聲于一體的認識工具也正在引起數字教學工作者的密切關注。舞蹈創作計算機三維輔助系統為舞蹈藝術領域提供了優化項目的平臺，作為一種工具，它標志著舞蹈藝術可以更快更好地發展，舞蹈學術研究者們可以更方便地了解自己的領域；而作為一種思路，它代表著舞蹈與數字結合發展走向了一個新的臺階。

[1]林建平.淺談舞蹈的數字化[J].科技廣場，2007(12).

[2]馮旭.淺談三維設計軟件3DS MAX在舞美設計中的運用[J].黃梅戲藝術，2006（3）.

[3]孫曉梅.舞蹈多媒體技術及其應用[M].上海:上海音樂出版社，2004.