基于kinect的數(shù)位傳統(tǒng)民俗動畫的創(chuàng)作

當前kinect的應用領域十分廣泛，國內和國外均有所涉及。在國內，kinect被應用于人體動作捕捉方面，通過在不同的對象身上安裝慣性傳感器，就可以對人們的運動信息進行收集，將這些收集到的信息傳遞到嵌入式系統(tǒng),進行一系列的處理，就可以在計算機中繪制出想要的動畫人物模型，實現(xiàn)一套完整的人體動作捕捉系統(tǒng)。這種技術也被應用在家庭服務機器人身上，設計人員通過設計人體動作識別算法，利用yvbcr圖像與灰度圖像二值化的綜合消除陰影，就可以精準的對人體進行定位和分割，機器人就能夠根據(jù)家庭環(huán)境識別人體的各種動作，給予家庭成員想要的優(yōu)質服務。

在國外，kinect主要應用在動作捕捉技術方面，當前較為流行的動作捕捉技術主要有三種，分別為：視頻捕捉式、機械式以及光學式，其中以光學式被應用的最為廣泛。光學式動作捕捉技術的工作原理主要為利用分布在空間中固定位置的多臺攝像機來捕捉對象特定的光點，進而完成對象的動作捕捉，這種方式適合動作幅度較大的對象，并且采樣速率極高，可以達到每秒60幀，適合大多數(shù)動作捕捉的基本要求，但是這種方式的造價也是十分高昂的，對環(huán)境的要求也極為苛刻，這也是光學式的劣勢所在。

1.我國傳統(tǒng)民俗文化的發(fā)展現(xiàn)狀

中國傳統(tǒng)文化可謂是博大精深，匯集著行云流水的大家之作，充斥著瀟灑飄逸的詩詞歌賦，呈現(xiàn)著異彩紛呈的百家思想，包含著生動有趣的戲曲皮影。但是當前我國的傳統(tǒng)文化屢屢面臨尷尬的局面，文化的傳承和發(fā)展變得岌岌可危，下面是當前我國的傳統(tǒng)民俗文化的一些發(fā)展現(xiàn)狀。

1.1 皮影戲的發(fā)展現(xiàn)狀

皮影文化可以說一直都是我國的民俗文化瑰寶，國務院于2011年11月27日將其列入第一批國家非物質文化遺產(chǎn)名錄，其蘊含著豐富的音樂、表演、繪畫、雕刻等多門藝術，在曾經(jīng)艱苦的歲月中給予廣大百姓最好的精神食糧。但是通過當前的相關調查顯示，傳統(tǒng)的皮影文化正在面臨逐漸消失的困境，生活節(jié)奏不斷加快的今天，人們對于視覺上的追求變得更加挑剔，盡管皮影藝術有著精雕細琢、巧奪天工的色彩造型，但是影人的制作過程十分繁瑣，涉及到制皮、描樣、雕鏤和上色等十余到工序，會花費大量的時間和精力，很可能因為細微的操作導致成品作廢，就算成功制作完成影人，影人也會因為太陽照射發(fā)生褪色，甚至溫度過高也會導致影人變形，這對于皮影藝術的發(fā)展是十分不利的。與此同時，皮影藝術人的年齡都是比較大的，精湛的手藝沒有后人的傳承，導致皮影藝術的地位變得越來越低，璀璨的藝術面臨著隨時可能凋落的風險。

1.2 提線木偶戲的發(fā)展現(xiàn)狀

提線木偶在古代的戲曲中稱為"懸絲傀儡"，是我國古代重要的傳統(tǒng)戲劇形式。福建閩南人稱它“嘉禮”。它歷史悠久，源遠流長。在從上空提著線操縱或藉縛在控制器上的細線而操縱的木偶形體，目前提線木偶戲同樣也面臨著傳統(tǒng)文化的傳承問題。提線木偶戲需要演繹精湛的藝人進行表演，沒有幾十年的功底積累，很難達到想要的表演境界，當前的藝術表演者缺乏舞臺經(jīng)驗，很難將提線木偶戲表演的淋漓盡致。提線木偶戲的造型藝術和操作裝備是極其吸引觀眾的，但是造型藝術的提線和高度不好控制，對于一些特技的表演還要增加若干輔助線，藝人們很難將這門手藝傳承下去。

1.3 梨園戲的發(fā)展現(xiàn)狀

梨園戲是福建省的傳統(tǒng)戲曲之一，發(fā)源于宋元時期的泉州，與浙江的南戲并稱為“搬演南宋戲文唱念聲腔”的“閩浙之音”，被人們譽為“古南戲活化石”。梨園戲是一種古老的戲曲劇種，由真人進行演奏，清朝是其迅速崛起的時期，當前有很多的劇目和音樂被完整的保存下來。當前梨園戲的社班數(shù)量越來越少，涉及范圍越來越小，傳統(tǒng)文化一再面臨徹底消失的挑戰(zhàn)，我國于2006年5月20日將梨園戲正式列入第一批國家級非物質文化遺產(chǎn)名錄，這也是保障梨園戲發(fā)展的重要舉措之一。

經(jīng)濟全球化的今天，對外開放和經(jīng)濟的不斷改革沖擊著我們的傳統(tǒng)文化，快節(jié)奏的生活讓我們沒有時間去細細品味傳統(tǒng)文化的韻味，我們變得盲目追隨西方文化，缺乏創(chuàng)新的傳統(tǒng)的文化一再陷入僵局，我們不得不思考該如何傳承我們的傳統(tǒng)文化，如何讓我們的文化為其它國家所接受，走出國門，走向全世界。

2.Kinect與傳統(tǒng)民俗動畫的結合研究

《孫子從美國來》是2012年推出的一部低成本、小眾化的電影，盡管沒有在各大影院相繼播出，但是卻讓人們開始反思傳承文化的重要性。在這部作品中我們可以看到老舊的房檐、麻雀窩、皮影戲、土炕等極具傳統(tǒng)文化的電影畫面，我們的神經(jīng)備受刺激，我們應當深思，該如何去傳承我們的傳統(tǒng)文化，讓我們的傳統(tǒng)文化為世人接受，甚至是走出國門。

傳統(tǒng)的皮影是由手工藝人操縱三根顏色各異的竹簽來完成演出的，皮影動作紛繁復雜，操作難度很大，沒有通過訓練的新手是很難操控皮影的，因此急需一種自然的人機交互模式的數(shù)字化的皮影，才能夠解決當前皮影戲面臨的諸多困境。

以下將會提出一種基于kinect的皮影交互技術，采集人體節(jié)點作為皮影人物動作的控制驅動點，建立3D到2D的皮影動作映射關系，就能夠實現(xiàn)人體運動的交互控制，有效傳承我們的傳統(tǒng)民俗文化。

2.1 關節(jié)點樹皮影模型

眾所周知皮影戲中涉及到人物數(shù)量是比較多的，想要更加有趣味的控制皮影人物，就要收集一定數(shù)量的皮影部件庫，確保皮影人物的多樣性，能夠快速的在皮影部件庫中選取皮影人物，并將部件庫內的皮影人物進行數(shù)字化操作。人物模型的劃分標準主要在于皮影模型關節(jié)點的數(shù)量和自由度，節(jié)點數(shù)量不同，構建出來的人物皮影模型也是不同的。其次，在建立皮影關節(jié)點樹的過程中，需要根據(jù)關節(jié)點之間的相互聯(lián)系，構建出滿足條件的皮影模型，將皮影模型的某一點作為皮影骨骼的關節(jié)點，選取合適的根節(jié)點，構成相互對應的節(jié)點集合，才能夠建立關節(jié)點樹。最后，通過關節(jié)點樹驅動皮影模型，一旦骨骼節(jié)點數(shù)中的某個節(jié)點位置發(fā)生變化，對應的坐標也要做出相應的改變，進而實現(xiàn)皮影模型的可視化。

2.2 皮影模型驅動

皮影的表現(xiàn)形式一般為二維平面圖像，為了保持這種藝術的獨特性，通過建立kinect三維人體關節(jié)點與皮影二維關節(jié)點的映射可以實現(xiàn)皮影的人機交互。在建立皮影模型驅動的過程中要確保節(jié)點到節(jié)點的距離與關節(jié)點樹保持一致，才能實現(xiàn)皮影模型的可視化。Kienct可以對三維人體的關節(jié)點進行多個節(jié)點的選取，作為皮影模型驅動點。人體做出一系列的行為動作后，kinect就會將捕獲到的人體骨骼數(shù)據(jù)映射到皮影關節(jié)點，通過角度就能驅使皮影做出互相對應的動作。

2.3 關節(jié)點缺失補償補全與皮影抖動消除

Kinect在識別人體動作的過程中很可能存在關節(jié)點識別缺失的問題，導致皮影關節(jié)點的堆疊。在這些外部因素的共同影響下，皮影關節(jié)點很可能會發(fā)生頻繁的抖動，在這些問題的影響下很難對皮影模型進行把控，我們可以通過以下算法來有效的解決這些問題。

關節(jié)點的缺失主要分為兩方面，一種是大范圍缺失，造成這種問題的成因很多，主要是由于人體被外物遮擋或者是人體移動到傳感器的范圍太大造成的，這種情況下皮影的造型會顯得缺失問題十分嚴重；另一種就是局部缺失，造成這種問題的原因在于人體的移動速度過快，導致關節(jié)點疊加在一起，區(qū)域部位被物體遮擋或者部分離開傳感器識別范圍造成的。針對這種缺失我們可以采用建立動作時序緩存區(qū)的方式對局部缺失的皮影節(jié)點進行插值擬合，利用前幾幀的動作求取均值來擬合當前的位置，就可以有效解決這種局部缺失的問題。

骨骼抖動是人體在kinect傳感器前靜止時識別出來的骨骼節(jié)點發(fā)生偏移的現(xiàn)象。kinect傳感器在捕獲人體動作的過程發(fā)生抖動的原因主要有兩個，一是人體自身由于走路、運動等原因出現(xiàn)的輕微抖動，二是因為人體的骨骼發(fā)生輕微的抖動，兩種原因會帶動著皮影模型發(fā)生抖動，表演效果就不能達到預期的效果。

通過上述方法對皮影模型的動作進行了系統(tǒng)的識別、補全關節(jié)點的缺失以及消除抖動，實現(xiàn)了人體操控皮影的數(shù)字化技術，能夠展現(xiàn)出較好的皮影動作效果。在本文中可以依據(jù)皮影劇本隨時隨地進行場景的變換，也可以對皮影的動作和姿態(tài)進行任意操作。這是一種借助kinect技術的創(chuàng)作數(shù)位傳統(tǒng)民俗動畫的方法，利用這種現(xiàn)代化的技術不僅是可以挽回當前我國民俗文化面臨的諸多困境，創(chuàng)新傳統(tǒng)文化，更是傳承傳統(tǒng)文化的一種重要的有效的手段。相信在未來的日子里，科技研究人員會不斷拓寬kinect技術的應用范圍，更好的將其應用在保護我國傳統(tǒng)民族文化方面，更好的將我國的民俗文化進行傳承和發(fā)揚。

3.結束語

中國擁有上下五千年的歷史，蘊藏著豐富的傳統(tǒng)藝術和民間藝術，是每個國人引以為傲的瑰寶。許多京劇、臉譜、剪紙、漫畫都是極其富有民族性的，帶給我們數(shù)不勝數(shù)的榮譽，我們不應該讓他們隨著時代的變遷而淘汰，而是應當結合現(xiàn)有的kinect技術，創(chuàng)作出有內涵、有故事、有魅力的數(shù)位傳統(tǒng)民俗動畫，這樣才可以保護和傳承中國傳統(tǒng)文化。