數(shù)字化動作捕捉與教學(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;動作捕捉;教學(xué)

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

第一，傳感器。在我們常見的5類運動捕捉系統(tǒng)中，傳感器是必不可少的，它起到了傳輸動作形態(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作，其他的電子設(shè)備可以根據(jù)傳感器傳輸回來的信號，對被傳感對象的動作、肢體等相關(guān)信息進(jìn)行捕捉。而對不同的部位進(jìn)行傳感，所需的傳感器樣式也多有不同。在對面部動作進(jìn)行捕捉時，我們要使用傳輸細(xì)膩的設(shè)備;在對大的肢體動作進(jìn)行捕捉時，要注意選擇固定性好、靈敏度高的傳感設(shè)備。

第二，信號捕捉設(shè)備。用于對信號進(jìn)行捕捉的設(shè)備則相對比較簡單，并不會因為傳輸信號的不同而有所不同。信號捕捉設(shè)備的主要作用是對信號進(jìn)行傳輸，配合傳感器，對傳感器所傳回的信號進(jìn)行捕捉。在不同的捕捉系統(tǒng)中，信號的捕捉系統(tǒng)也有著不同的應(yīng)用。例如，在我們所熟知的機械式捕捉系統(tǒng)中，我們可以利用相關(guān)的集成電路板對相關(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)對相關(guān)的動作進(jìn)行捕捉。

第三，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)備在整個數(shù)字化動作捕捉系統(tǒng)中起到連接的作用。在整個設(shè)備中，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備要把捕捉到的信號傳入計算機，再由計算機進(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。在我們常用的動作捕捉設(shè)備中，數(shù)據(jù)處理設(shè)備主要是對捕獲的運動數(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。

動作捕捉技術(shù)與舞蹈教學(xué)的有效結(jié)合，就是計算機輔助教學(xué)的表現(xiàn)形式，實現(xiàn)了三維虛擬世界與現(xiàn)實技術(shù)的完美結(jié)合。[1]在實際教學(xué)中，教師通過口述的方式，將動作的要領(lǐng)與技巧進(jìn)行講解，并親自做示范，但有些動作難度較大，動作結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，即便是老師也較難掌握。同時，學(xué)生存在個體差異，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，對動作的接受程度、觀察角度與細(xì)致程度均會有所不同。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)字化動作捕捉技術(shù)，可以豐富教學(xué)內(nèi)容，在動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。利用動作捕捉技術(shù)對運動員動作進(jìn)行追蹤、檢測與分析，可以提高運動水平，亦可減少和避免運動中的意外損傷。[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)?？紤]到相關(guān)的影像可以重復(fù)播放，在練習(xí)時學(xué)生不必一味地追求速度，可以結(jié)合自身實際，做一個常態(tài)化的學(xué)習(xí)。這樣的過程是十分利于學(xué)生發(fā)展的。

具體來說，若是將動作捕捉技術(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作范圍，應(yīng)該在動作規(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^程中將動作信息完整地保留下來，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，綁定在計算機上。然后制成相應(yīng)的教學(xué)影片，在課堂教學(xué)時可以進(jìn)行同步播放。這樣在課堂上教師就有充足的時間對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，在大的方向上，教師可以講授動作的要領(lǐng)與注意事項;在細(xì)節(jié)的把控上，教師亦有多余的時間，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，同時也能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

縱觀計算機輔助教學(xué)的成長經(jīng)過，計算機科學(xué)、教育技術(shù)、認(rèn)知心理等，對動作捕捉技術(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，由動作捕捉技術(shù)建立的教學(xué)模型簡單易懂、生動形象，可以完美地還原教師的動作，極大地節(jié)約了成本。同時，這樣也更生動形象地為學(xué)生的舞蹈動作提供了指導(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”實現(xiàn)了較為完整的有機統(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)動作的不規(guī)范情況和由于教師偶發(fā)問題所帶來的課堂教學(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.運動捕捉技術(shù)及其應(yīng)用研究綜述[J].計算機應(yīng)用研究，2013，8（30）.

[2] 馬新娟.基于視頻處理的下肢運動分析及實驗研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2007.

作者簡介：王念，男，碩士，研究方向：舞蹈編導(dǎo)。