數(shù)字媒體專業(yè)學(xué)習(xí)中基于Kinect的互動應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐

Kinect體感游戲的誕生，把人們帶入了全新的人機(jī)互動時代?；用襟w開發(fā)技術(shù)是數(shù)字媒體專業(yè)的一個主要研究方向，結(jié)合專業(yè)特色和Kinect的基本知識，探討了如何以Kinect技術(shù)為結(jié)合點(diǎn)進(jìn)行互動應(yīng)用開發(fā)的學(xué)習(xí)。

Kinect體感游戲數(shù)字媒體互動應(yīng)用一、引言

數(shù)字媒體技術(shù)在影視、動畫、游戲、互動媒體、虛擬展示等數(shù)字內(nèi)容行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用和市場前景。數(shù)字媒體技術(shù)的培養(yǎng)目標(biāo)是通過學(xué)習(xí)數(shù)字媒體專業(yè)，讓學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握數(shù)字媒體設(shè)計(jì)與制作基本理論及專業(yè)知識，掌握數(shù)字媒體核心技術(shù)，成為具有新媒體藝術(shù)創(chuàng)作能力以及面向網(wǎng)絡(luò)的、新型的數(shù)字媒體開發(fā)的綜合知識和技能的兼通藝術(shù)和技術(shù)的復(fù)合型高級專門人才。

微軟在2010年6月14日推出的Kinect及其體感游戲在游戲界是一個新的突破，是新一代交互式游戲的一場革命。Kinect體感游戲的主要優(yōu)勢在于讓我們玩游戲時可以脫離鼠標(biāo)和游戲手柄等傳統(tǒng)的輸入設(shè)備，通過體感交互的方式投入游戲，只要有人就可以玩游戲，不再需要任何“武器”，由此把人們帶入了全新的人機(jī)互動的時代。

二、體感游戲及常用平臺

體感游戲簡單說，就是用身體去感受的電子游戲，它突破了以往單純以手柄按鍵輸入的操作方式，演變成一種通過肢體動作變化來進(jìn)行操作的新型電子游戲，通過視頻識別技術(shù)，依靠相機(jī)捕捉三維空間中玩家的運(yùn)動。著名的體感游戲平臺有任天堂Wii、索尼PS3和微軟Kinect。

任天堂Wii WAI操控感方面相對較差，索尼PS通過動作感應(yīng)電子以及攝像頭追蹤光標(biāo)的技術(shù)完成體感操控，微軟Kinect的體感操控完全擺脫傳統(tǒng)游戲手柄的束縛，通過自身肢體來控制游戲，其無需手柄的全方位感應(yīng)以及麥克風(fēng)語音操控均領(lǐng)先全球。在畫面清晰度方面，任天堂Wii也不如索尼PS和微軟Kinect。

相比較而言，Kinect顯得更為優(yōu)越，更為新穎，完全脫離傳統(tǒng)的游戲方式，實(shí)現(xiàn)真實(shí)的游戲感受。

三、Kinect原理及應(yīng)用

1.Kinect的原理及特性

Kinect體感控制的原理在于Kinnect的攝像頭可以捕捉人肢體的動作，編寫相應(yīng)程序去識別玩家動作和聲音，通過記憶、分析處理這些動作和聲音，將捕捉到的手勢動作轉(zhuǎn)換成游戲控制，從而達(dá)到人機(jī)互動效果。更進(jìn)一步來說，Kinect主要借助于PrimeSense軟件進(jìn)行攝像頭偵測、捕捉用戶手勢動作，然后再將捕捉到的影像與內(nèi)部存在的人體模型進(jìn)行對比，只要檢測出任何一個符合Kinect內(nèi)部已存在的人體模型的物體，則就會被創(chuàng)造成相關(guān)的骨骼模型，最后系統(tǒng)再將該模型轉(zhuǎn)換成相關(guān)的虛擬角色，該角色通過識別該人體骨骼模型的關(guān)鍵部位進(jìn)行相應(yīng)動作觸發(fā)實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動。在Kinect的虛擬骨骼模型中人體的25個關(guān)鍵部位可以被系統(tǒng)識別。同時，Kinect在此基礎(chǔ)上還加入了識別人體動作如：站立/坐姿等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對更多人體動作的識別，大大提高了識別度。除了上述的識別技術(shù)，Kinect的紅外定位技術(shù)使得它比一般的攝像頭更為智能，捕獲范圍更廣，Kinect能夠通過紅外線識別人體動作，能夠?qū)θ梭w的48個部位進(jìn)行實(shí)時追蹤。此外，Kinect還可以識別出完整的RGB色彩，并且內(nèi)置麥克風(fēng)，可以和用戶進(jìn)行“對話”交流。

2.Kinect的應(yīng)用范圍

雖然Kinect是微軟為XBOX 360推出的動作捕捉設(shè)備，除了常用的體感游戲之外，Kinect還有很廣泛的應(yīng)用范圍。2011年微軟發(fā)布了Kinect for Windows SDK，以幫助開發(fā)者在PC上開發(fā)Kinect相關(guān)的應(yīng)用程序。本質(zhì)上開發(fā)Kinect應(yīng)用和開發(fā)其他Windows應(yīng)用一樣，同時Kinect for Windows SDK支持Kinect的相關(guān)功能，如彩色圖像、深度圖像、音頻、骨骼動畫數(shù)據(jù)等。由此，可以利用SDK開發(fā)出很多體感應(yīng)用。

目前，Kinect已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到生活的各個領(lǐng)域，不斷完善的Kinect將更能發(fā)揮其強(qiáng)大的功能，更好地實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動的應(yīng)用。

四、基于Kinect的互動應(yīng)用開發(fā)

1.基于Kinect的開發(fā)環(huán)境要求

要通過Kinect for Windows SDK進(jìn)行互動應(yīng)用開發(fā)，首先需要Windows 7 （32位元或64位元版本皆可）的操作系統(tǒng)以及Visual Studio 2010 Express（或是其他版本的Visual Studio 2010）和Microsoft .NET Framework 4.0的軟件環(huán)境。下載安裝Kinect for Windows SDK，將Kinect感應(yīng)器接上電腦即可開始使用Kinect。開發(fā)應(yīng)用程序需要的開發(fā)環(huán)境為Visual Studio 2010，開發(fā)語言為C#或 C++。

2.數(shù)字媒體專業(yè)互動應(yīng)用開發(fā)實(shí)踐方向

數(shù)字媒體專業(yè)的發(fā)展方向涉及到幾個領(lǐng)域，比較典型的如動畫設(shè)計(jì)與制作，游戲設(shè)計(jì)與開發(fā)等，目前動漫、游戲都只是處于二維空間的程度，即使有些看起來很像3D，但是我們卻完全沒有3D交互的感覺。對此感興趣的同學(xué)，可以將Kinect和動畫設(shè)計(jì)與制作結(jié)合起來，利用Kinect將動漫人物實(shí)體化，讓觀眾真真正正的成為整個故事的主角，隨著自己的意愿讓故事發(fā)展，這樣的動漫才是最有意思的，而且每一個人都有不一樣的版本，利用Kinect的特點(diǎn)將動漫場景具體化、實(shí)體化，讓動漫人物可以活起來，同時讓動漫也活起來。

對于偏向于游戲方向的同學(xué)，可以利用Kinect的特性，通過自己編程將游戲?qū)崿F(xiàn)成脫離傳統(tǒng)鍵盤鼠標(biāo)的體感游戲，在玩游戲的過程中能夠讓玩家通過人體互動盡情體驗(yàn)游戲的樂趣，同時還能夠鍛煉玩家身體各部分和大腦的配合度，這樣也能夠鍛煉玩家的身體，達(dá)到強(qiáng)身健體的效果。這樣的開發(fā)項(xiàng)目對于同學(xué)們來說都具有很大的吸引力，比起單一的、簡單的游戲案例更能激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新能力。

從專業(yè)課程設(shè)置上，我們數(shù)字媒體專業(yè)《C程序設(shè)計(jì)》《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》《可視化編程技術(shù)》《Java程序設(shè)計(jì)》與《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法》這些課程可以為Kinect互動應(yīng)用開發(fā)提供技術(shù)基礎(chǔ)。同時，《動畫設(shè)計(jì)與制作》《3D游戲角色動畫》《游戲程序設(shè)計(jì)》《游戲人工智能》等專業(yè)課程使得同學(xué)們掌握了數(shù)字媒體設(shè)計(jì)與制作的基本理論及數(shù)字媒體的核心技術(shù)，在這些專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，針對于與Kinect體感技術(shù)密切相關(guān)的課程主要體現(xiàn)在我們所開設(shè)的《互動應(yīng)用開發(fā)》和《人機(jī)交互技術(shù)》這兩門課上。通過《互動應(yīng)用開發(fā)》《人機(jī)交互技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握Kinect的安裝環(huán)境和配置有關(guān)方面的知識，利用Kinect實(shí)現(xiàn)即時動態(tài)捕捉、影像辨識、麥克風(fēng)輸入、語音辨識等功能。在理解體感技術(shù)的基本理論及原理的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行人機(jī)交互應(yīng)用的深度開發(fā)。

此類課程是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，為了激發(fā)大家的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)習(xí)過程采用基于“項(xiàng)目引導(dǎo)-任務(wù)驅(qū)動”的方法，通過有趣的項(xiàng)目引導(dǎo)的方式，在探究完成任務(wù)和解決問題的過程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。經(jīng)過一個學(xué)期的實(shí)踐練習(xí)，部分優(yōu)秀的互動應(yīng)用作品已經(jīng)開發(fā)完成。如可以脫離360box在PC機(jī)上完成的經(jīng)典體感游戲，廣受同學(xué)們的好評。

五、結(jié)束語

實(shí)踐證明，在Kinect互動應(yīng)用的學(xué)習(xí)中，同學(xué)們對體感技術(shù)的興趣越來越大，從中受到一些啟發(fā)和鍛煉，并提出很多好的想法和創(chuàng)意。今后，可以努力讓這些創(chuàng)意變成真正的應(yīng)用，制作出更好玩的體感游戲，創(chuàng)造出更多更實(shí)用的體感應(yīng)用，真正地做到學(xué)以致用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]微軟研究院. Kinect原理介紹

[4]微軟研究院. Kinect開發(fā)編程指南.