數(shù)字化動(dòng)作捕捉與教學(xué)方法研究

摘 要：隨著科技的發(fā)展與電子信息技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化的信息捕捉技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這種技術(shù)所需要的主體設(shè)備主要包括傳感器、信號(hào)捕捉器、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與處理設(shè)備等。這種新形式的出現(xiàn)能夠極大地緩解教師的教學(xué)壓力，豐富課堂形式與授課內(nèi)容，提高教學(xué)效率，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)取得事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;動(dòng)作捕捉;教學(xué)

隨著科技的發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)也日趨完善。在現(xiàn)有的動(dòng)作捕捉系統(tǒng)中，主要有以下幾個(gè)部件：

第一，傳感器。在我們常見的5類運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)中，傳感器是必不可少的，它起到了傳輸動(dòng)作形態(tài)、穩(wěn)固關(guān)節(jié)的作用，在整套系統(tǒng)中居于核心地位。傳感器主要用于傳輸動(dòng)作，其他的電子設(shè)備可以根據(jù)傳感器傳輸回來(lái)的信號(hào)，對(duì)被傳感對(duì)象的動(dòng)作、肢體等相關(guān)信息進(jìn)行捕捉。而對(duì)不同的部位進(jìn)行傳感，所需的傳感器樣式也多有不同。在對(duì)面部動(dòng)作進(jìn)行捕捉時(shí)，我們要使用傳輸細(xì)膩的設(shè)備;在對(duì)大的肢體動(dòng)作進(jìn)行捕捉時(shí)，要注意選擇固定性好、靈敏度高的傳感設(shè)備。

第二，信號(hào)捕捉設(shè)備。用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行捕捉的設(shè)備則相對(duì)比較簡(jiǎn)單，并不會(huì)因?yàn)閭鬏斝盘?hào)的不同而有所不同。信號(hào)捕捉設(shè)備的主要作用是對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳輸，配合傳感器，對(duì)傳感器所傳回的信號(hào)進(jìn)行捕捉。在不同的捕捉系統(tǒng)中，信號(hào)的捕捉系統(tǒng)也有著不同的應(yīng)用。例如，在我們所熟知的機(jī)械式捕捉系統(tǒng)中，我們可以利用相關(guān)的集成電路板對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行采集與捕捉。而在現(xiàn)今非常火熱的光學(xué)捕捉系統(tǒng)中，我們可以利用紅外線系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行捕捉。

第三，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)備在整個(gè)數(shù)字化動(dòng)作捕捉系統(tǒng)中起到連接的作用。在整個(gè)設(shè)備中，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備要把捕捉到的信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的判斷與數(shù)據(jù)的整合，從而達(dá)到生成電子圖像的目的。

第四，數(shù)據(jù)處理設(shè)備。在我們常用的動(dòng)作捕捉設(shè)備中，數(shù)據(jù)處理設(shè)備主要是對(duì)捕獲的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的修正與二次的深加工處理。在進(jìn)行完這些步驟以后，再將生成的數(shù)據(jù)與三維的模型相配合。這樣可以讓三維模型將相關(guān)的信息數(shù)據(jù)更好地展現(xiàn)出來(lái)。

動(dòng)作捕捉技術(shù)與舞蹈教學(xué)的有效結(jié)合，就是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的表現(xiàn)形式，實(shí)現(xiàn)了三維虛擬世界與現(xiàn)實(shí)技術(shù)的完美結(jié)合。[1]在實(shí)際教學(xué)中，教師通過(guò)口述的方式，將動(dòng)作的要領(lǐng)與技巧進(jìn)行講解，并親自做示范，但有些動(dòng)作難度較大，動(dòng)作結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，即便是老師也較難掌握。同時(shí)，學(xué)生存在個(gè)體差異，理解能力、模仿能力與認(rèn)知能力各不相同，受到上課環(huán)境的影響，對(duì)動(dòng)作的接受程度、觀察角度與細(xì)致程度均會(huì)有所不同。這就極大地影響了教學(xué)效率。

這樣的情況下，學(xué)生們往往只追求動(dòng)作的熟練與練習(xí)，較少地產(chǎn)生自主思考。而新生的數(shù)字化動(dòng)作捕捉技術(shù)，可以豐富教學(xué)內(nèi)容，在動(dòng)作技能的獲取和傳達(dá)方面有著傳統(tǒng)教學(xué)不具有的優(yōu)勢(shì)。利用動(dòng)作捕捉技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作進(jìn)行追蹤、檢測(cè)與分析，可以提高運(yùn)動(dòng)水平，亦可減少和避免運(yùn)動(dòng)中的意外損傷。[2]

并且，每名學(xué)生根據(jù)自身的情況，結(jié)合相關(guān)的影響，自己有側(cè)重地練習(xí)。考慮到相關(guān)的影像可以重復(fù)播放，在練習(xí)時(shí)學(xué)生不必一味地追求速度，可以結(jié)合自身實(shí)際，做一個(gè)常態(tài)化的學(xué)習(xí)。這樣的過(guò)程是十分利于學(xué)生發(fā)展的。

具體來(lái)說(shuō)，若是將動(dòng)作捕捉技術(shù)應(yīng)用在常規(guī)的舞蹈教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，要注意的是表演者的動(dòng)作范圍，應(yīng)該在動(dòng)作規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行使用。接著，要注意信息的傳輸，確保在傳輸?shù)倪^(guò)程中將動(dòng)作信息完整地保留下來(lái)，不能出現(xiàn)失真、模糊等情況。在確保相關(guān)信息準(zhǔn)確、完整的情況下，可以配合三維建模技術(shù)進(jìn)行信息的模擬與錄入。

在此之后，我們就可以利用相關(guān)設(shè)備所獲取的三維數(shù)據(jù)，與我們要應(yīng)用的人體模型結(jié)合起來(lái)，綁定在計(jì)算機(jī)上。然后制成相應(yīng)的教學(xué)影片，在課堂教學(xué)時(shí)可以進(jìn)行同步播放。這樣在課堂上教師就有充足的時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，在大的方向上，教師可以講授動(dòng)作的要領(lǐng)與注意事項(xiàng);在細(xì)節(jié)的把控上，教師亦有多余的時(shí)間，根據(jù)學(xué)生的不同情況進(jìn)行有側(cè)重的輔導(dǎo)。這樣可以極大地提升教學(xué)的效果，同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

縱觀計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的成長(zhǎng)經(jīng)過(guò)，計(jì)算機(jī)科學(xué)、教育技術(shù)、認(rèn)知心理等，對(duì)動(dòng)作捕捉技術(shù)輔助舞蹈教學(xué)的發(fā)展有著重要的影響，可以得到的啟示有：

一是從技術(shù)應(yīng)用上看，由動(dòng)作捕捉技術(shù)建立的教學(xué)模型簡(jiǎn)單易懂、生動(dòng)形象，可以完美地還原教師的動(dòng)作，極大地節(jié)約了成本。同時(shí)，這樣也更生動(dòng)形象地為學(xué)生的舞蹈動(dòng)作提供了指導(dǎo)，為學(xué)習(xí)的目標(biāo)提供了指導(dǎo)與建議，為教學(xué)效果提供了保障。在這樣的情況下，學(xué)生較好地實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)與研討相結(jié)合、記憶與思考相結(jié)合、模仿與創(chuàng)新相結(jié)合，教師亦可在旁邊作輔助性的指導(dǎo)。這就使學(xué)生的“學(xué)”與老師的“教”實(shí)現(xiàn)了較為完整的有機(jī)統(tǒng)一，為提出新的教學(xué)方法指明了道路。

二是從教學(xué)形式上看，新的動(dòng)作捕捉技術(shù)的出現(xiàn)，使教師的教學(xué)方法得到了創(chuàng)新。這樣的新技術(shù)足以支撐教師的大量授課，并且很好地提供了課堂反饋。這樣有助于改進(jìn)相關(guān)動(dòng)作的不規(guī)范情況和由于教師偶發(fā)問(wèn)題所帶來(lái)的課堂教學(xué)上的失誤。這種新形式充分體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，有利于提高學(xué)生改革創(chuàng)新的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 向澤銳，支錦亦，徐伯初，李娟.運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)及其應(yīng)用研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，8（30）.

[2] 馬新娟.基于視頻處理的下肢運(yùn)動(dòng)分析及實(shí)驗(yàn)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2007.

作者簡(jiǎn)介：王念，男，碩士，研究方向：舞蹈編導(dǎo)。