探究Dartfish運動分析軟件在排球技術教學中的應用

胡靈慧 高山林

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421005）

排球作為一種綜合性體育項目，對力量、健美、柔韌性和協(xié)調(diào)性等方面有較高的技術要求[1]。在排球的技術教學過程中，如何準確、全面地分析學生的動作并提供有效的指導和反饋，一直是教練和學生面臨的挑戰(zhàn)[2]。隨著現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，運動分析軟件成為一種有力的輔助工具，可以為教練和學生提供深入、客觀的動作分析和改進途徑[3]。該文重點探究運動分析軟件在排球技術教學中的應用，通過Dartfish軟件提供的錄制回放、動作比較分析、動作定位調(diào)整以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，結(jié)合教試驗分析軟件在排球技術教學的應用價值，試驗結(jié)果表明，Dartfish運動分析軟件在排球技術教學中具有廣闊的應用前景，利用軟件提供的功能，教練可以精細、全面地評估和指導運動動作。這種科技輔助的教學方法可以提高學生的技術水平和學習效果，推動排球技術教學的發(fā)展。

1 Dartfish運動分析軟件的應用優(yōu)勢

采用Dartfish 運動分析軟件可以使學生對自己的技術動作有更直觀、清晰的認識[4]。傳統(tǒng)的教學方式為人眼觀察和指導，存在一定的局限性[5]，而Dartfish運動分析軟件可以提供一種科學、高效的教學工具[6]。Dartfish運動分析軟件具備的一些功能在排球技術教學中可以發(fā)揮巨大優(yōu)勢。

Dartfish軟件可以通過錄制和回放視頻來捕捉和分析排球動作，教練和學生可以使用該軟件來觀察和評估動作細節(jié)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并進行糾正。Dartfish能夠?qū)σ曨l進行縮放和慢動作播放，這對研究和理解復雜的排球動作非常有用。學生可以仔細觀察每個動作的細節(jié)，并通過反復觀看和分析來改進技巧。Dartfish可以同時播放多個視頻，教練可以方便地比對不同學生或不同時間段的動作，有利于評估學生的進展、尋找改進的空間以及跟蹤技術的變化。Dartfish允許用戶在視頻中添加標記和標簽，以便快速定位和跳轉(zhuǎn)到關鍵動作或特定事件。教練可以使用這些標記來指導學生并提供更具體的反饋。除了視頻分析外，Dartfish還提供數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計功能，它可以提供關鍵指標，例如運動員的速度、靈活性以及身體位置等，教練根據(jù)這些數(shù)據(jù)評估學生的表現(xiàn)，并制訂更有針對性的訓練計劃。綜上所述，Dartfish運動分析軟件在排球技術教學中的優(yōu)勢包括視頻分析功能、縮放和慢動作功能、比較功能、標記和標簽功能、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計功能以及分享和協(xié)作功能。這些功能使教練可以更好地觀察、分析和指導學生。

2 Dartfish運動分析軟件在排球技術教學中的應用

2.1 動作錄制與回放

使用Dartfish軟件進行動作錄制可以捕捉和記錄學生執(zhí)行排球技術動作的真實表現(xiàn)，有助于教練和學生準確觀察和分析動作的細節(jié)，發(fā)現(xiàn)潛在的改進空間，動作錄制與回放的流程如圖1所示。

圖1 動作錄制回放流程圖

將攝像機或其他設備連接到電腦后，雙擊圖標啟動軟件，在軟件中選擇文件（File）菜單，然后選擇新項目（New Project），輸入項目名稱并選擇保存位置，單擊確定，從而在軟件中創(chuàng)建新的教學項目。在項目中，選擇場景（Scene）菜單，然后選擇新場景 （New Scene），輸入場景名稱并選擇保存位置，單擊確定，將場景的一些屬性信息加入項目中，以便與其他項目進行區(qū)分。在軟件中，選擇設備 （Devices）菜單，然后選擇配置（Configure），在配置窗口中，選擇已經(jīng)連接完畢的視頻設備并設置分辨率、幀率等參數(shù)，單擊確定。在場景項目中選擇錄制（Record）菜單，此時會出現(xiàn)錄制界面，選擇視頻輸入后就可以進行視頻錄制，單擊錄制按鈕開始錄制，當需要的排球動作視頻錄制完成后，單擊停止按鈕，結(jié)束視頻錄制。

視頻回放以流暢的60 f/s為最佳，這說明每秒鐘將播放60個圖像幀，為了實現(xiàn)這一點，Dartfish運動分析軟件可以支持以60 f/s的幀率錄制視頻。分辨率設置為1 920 pt×1 080 pt，這是高清晰度（Full HD）的分辨率，可以提供清晰的圖像質(zhì)量。打開應用程序或軟件，并導航到回放（Playback）菜單。在回放界面可以看到之前創(chuàng)建的項目信息和相關的視頻文件列表。選擇想要回放的視頻后，單擊播放（Play）按鈕開始回放，這將觸發(fā)視頻播放操作。同時，采用硬件加速來減輕CPU的負載，以確保視頻平滑播放。

2.2 動作標記比較

作為專業(yè)的運動分析軟件，Dartfish提供了各類功能性工具，動作標記的原理是抓取視頻中的某一幀視圖作為技術教學的參考。Dartfish依靠計算機視覺算法來跟蹤視頻中的運動物體，導入要標記和比較的視頻素材，在工具欄中點擊視圖，然后點擊新視圖，在對話框中選擇比較選項，在視頻播放過程中點擊Dartfish的播放控件，例如暫停、快進和慢放等，觀察和比較不同動作的細節(jié)，并通過比較連續(xù)視頻幀之間的像素差異來識別并跟蹤目標物體的運動，像素差異如公式（1）所示。

式中：ΔP（x，y）為像素點（x，y）的變化；I（t）為當前幀的像素值；I（t-1）為前一幀的像素值。

在像素差異計算完成后，可以計算此時對應的運動向量（dx，dy），運動向量如公式（2）所示。

式中：I（x，y，t）為當前幀的像素值；I（x+dx，y+dy，t+dt）為下一幀對應像素點的值。

與此同時，采用Dartfish帶有的標記工具可以在視圖中標記關鍵動作以及時間點。同樣的方式可以截取視頻中帶有排球擊打動作的視圖，2張視圖就可以作為動作比較的教學素材，對不同動作進行對比，可以凸顯出不同動作之間的差異。

2.3 動作定位與調(diào)整

打開軟件，在場景導航窗格中選擇已錄制好的動作視頻，該視頻包括但不限于專家演示排球發(fā)球、扣球技巧，或者是其他技術性動作的示范。選取視頻后，接下來的步驟將幫助學生更深入地理解和分析這些動作。單擊工具欄中的回放（Playback）按鈕，啟動視頻回放功能。逐幀回放導航視頻，確保學生能夠捕捉每個關鍵動作步驟的細節(jié)。這對于技術教學非常重要，因為細節(jié)常常決定了成功與否。在回放界面中，單擊工具欄中的角度測量（Angle Measurement）按鈕，該工具支持測量和分析排球運動中的角度，角度在排球技術中非常重要。可以測量發(fā)球動作中的手臂和手腕的角度，以確保學生的動作正確，也可以測量擊球時排球與地面的角度，以幫助學生理解如何以正確的方式擊球。

在該過程中，Dartfish利用視覺算法，基于特征點識別和定位運動員的關節(jié)或身體部位?？梢酝ㄟ^關鍵點的位置計算視覺算法中的關節(jié)角度，肩膀、肘關節(jié)和手腕的角度如公式（3）所示。

式中：a、b和c為關節(jié)之間的線段長度。

如果需要定位的動作為連續(xù)性動作，就采用Dartfish中的運動軌跡分析工具跟蹤身體部位的運動軌跡。在現(xiàn)代技術教學中，利用動作視頻并結(jié)合高級工具（是一種教學方法，該方法不僅能夠提供視覺示范，還可以通過分析身體部位的運動軌跡來更深入地指導學生，特別是在排球技術的教學中，這一點顯得尤為關鍵。

運動軌跡工具的作用是跟蹤和分析視頻中的身體部位的運動，這對于檢查動作的準確性和改進技巧非常有幫助。在視頻分析階段，選定要跟蹤的身體部位，包括排球運動員的上臂、下臂或下腿。單擊并拖動鼠標，選擇一個位置來進行初始化跟蹤。該位置通常是身體部位在視頻中的起始點，以手臂的位置在發(fā)球動作開始時為最佳。選定后，將鼠標指針放在要跟蹤的身體部位上，單擊并拖動鼠標，以追蹤其運動軌跡。此時，在視頻中創(chuàng)建一個軌跡，就能顯示所選擇的身體部位的運動路徑。在不同的幀之間進行調(diào)整和更新，來跟蹤整個動作的過程，從而詳細了解身體部位的移動方式和軌跡變化。

通過分析身體部位的運動軌跡，教練可以更準確地進行生物動力學評估，包括身體形狀、方向和方面的變化。這有助于教練檢測潛在的問題和不準確之處。當學生發(fā)球時，如果學生手臂的運動軌跡不符合標準的角度和速度曲線，那么教練可以根據(jù)運動學分析提供具體的改進建議。運動軌跡工具還可以用來進行姿態(tài)分析，從而比較不同學生的動作，找出差異并提供個性化的教學指導。通過與標準動作軌跡進行比較，教練可以幫助學生更好地理解正確的技術細節(jié)，從而提高其排球技能。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

Dartfish允許用戶創(chuàng)建自定義的數(shù)據(jù)表格，以適應滿足排球技術教學的需求。用戶可以自定義數(shù)據(jù)表格的字段，以記錄各種不同類型的關鍵數(shù)據(jù)，例如發(fā)球速度、扣球角度以及發(fā)球位置等，這些字段可以根據(jù)具體教學目標進行設計。當觀看教學素材視頻時，使用Dartfish的工具欄中的數(shù)據(jù)分析工具對視頻內(nèi)容進行分析，例如使用角度測量工具來測量發(fā)球的角度、使用距離測量工具來測量球的距離。這些工具支持實時測量和歷史數(shù)據(jù)記錄，確保準確地捕捉關鍵運動參數(shù)。數(shù)據(jù)記錄完成后，用戶可以利用Dartfish的分析功能來分析和計算數(shù)據(jù)，包括創(chuàng)建自定義公式，以便根據(jù)教學目標執(zhí)行特定的數(shù)據(jù)計算，以發(fā)球角度為例，假設（x1，y1）和（x2，y2）是發(fā)球點和扣球點的坐標，則角度β的計算過程如公式（4）所示。

同時，Dartfish提供了強大的可視化工具，可以對數(shù)據(jù)進行可視化處理，當進行排球教學時，利用這些工具創(chuàng)建柱狀圖、折線圖以及散點圖等，可以更好地理解和展示數(shù)據(jù)結(jié)果。具體應用于通過圖表和圖形工具，比較不同運動員的數(shù)據(jù)，跟蹤進步情況，或者展示技術上的改進點。Dartfish允許將統(tǒng)計數(shù)據(jù)導出為不同格式，包括Excel、CSV等，方便用戶進一步處理數(shù)據(jù)，從而進行更深入的分析，或與其他人共享結(jié)果。導出的數(shù)據(jù)可以用于制訂教學計劃、改進訓練方法，或者為運動員提供個性化的反饋。

3 應用效果評估

3.1 研究對象

該文探究Dartfish運動分析軟件在排球技術教學中的應用，選取某校2個專業(yè)的排球團隊學生（共30人）作為應用效果評估對象，15人為一組，共分為2個組進行排球教學。一組作為試驗組，在排球教學中引入Dartfish運動分析軟件，教練使用該軟件錄制學生打排球的動作視頻，并使用軟件的分析工具對錄像進行分析并反饋，同時學生會接受基于Dartfish分析結(jié)果的個體和團隊指導和訓練。另外一組作為對照組，基于未使用軟件的傳統(tǒng)教學方式進行教學。

3.2 對比研究試驗準備

教學過程中為2組學生提供相同的教學內(nèi)容、教學要求以及考核驗證標準，教學內(nèi)容為教練完整動作示范→動作分解講解→學生模仿練習→動作糾正→教學結(jié)果展示。采用Dartfish軟件的試驗組在錄制視頻前，在學生的肘、肩以及腕關節(jié)等部位貼上標簽，以便于在視頻中可以明確觀察相關部位的動作。為了減少其他因素對研究結(jié)果的影響，試驗開始前對試驗組和對照組的學生的基本條件進行統(tǒng)計和分析，基本條件平均值對比結(jié)果見表1。

表1 試驗組和對照組學生信息分析表

由表1可知，2組學生平均身高相差0.10 cm，平均體重相差1.28 kg，平均體能素質(zhì)相差1.9分，有排球運動基礎的學生人數(shù)相差2%，說明2組學生在進行排球?qū)W習前基本素質(zhì)條件無顯著差異，可以滿足對比試驗的要求。

3.3 研究試驗結(jié)果分析

將排球教學的內(nèi)容分為5個動作組合，按照教學順序表示為組合一～組合五，經(jīng)過相同時間學習后，以完成標準動作的時間作為考核標準對2組學生進行考核，考核結(jié)果見表2。

表2 平均考核動作時間對比（單位：s）

由表2可知，采用Dartfish運動分析軟件學習排球的試驗組學生完成各動作組的時間顯著比進行常規(guī)學習的對照組短，最大的時間差為3.43 s，根據(jù)快速發(fā)力、到位準確的排球技術評判標準，Dartfish在提高排球技術的教學中可以發(fā)揮明顯的輔助作用。

4 結(jié)語

該文主要研究Dartfish運動分析軟件的各項功能在排球教學中的應用，并通過排球教學的實際成績證明Dartfish的可行性。研究結(jié)果表明，通過軟件的各項功能，學生可以明確自身動作存在的問題并及時糾正。根據(jù)教學后的考核結(jié)果以及學生學習后的反饋來看，Dartfish運動分析軟件可以精準捕捉學生的技術動作并反饋數(shù)據(jù)信息。綜上所述，在現(xiàn)代教學技術中，運動軌跡工具是一種重要的工具，它通過生物動力學分析，為教練提供了更精確的教學方法，能夠加強學生對動作標準的理解，并幫助他們不斷改進和提高技能水平。在排球技術教學中，該方法可以幫助學生更快地掌握正確的技術動作，確保他們在比賽中表現(xiàn)出色。