数字化动作捕捉与教学方法研究

2024.02.25

摘要：随着科技的发展与电子信息技术的进步，数字化的信息捕捉技术应运而生。这种技术所需要的主体设备主要包括传感器、信号捕捉器、数据传输设备与处理设备等。这种新形式的出现能够极大地缓解教师的教学压力，丰富课堂形式与授课内容，提高教学效率，从而使学生的学习取得事半功倍的效果。

关键词：数字化;动作捕捉;教学

随着科技的发展与电子计算机技术的进步，数字化的动作捕捉系统也日趋完善。在现有的动作捕捉系统中，主要有以下几个部件：

第一，传感器。在我们常见的5类运动捕捉系统中，传感器是必不可少的，它起到了传输动作形态、稳固关节的作用，在整套系统中居于核心地位。传感器主要用于传输动作，其他的电子设备可以根据传感器传输回来的信号，对被传感对象的动作、肢体等相关信息进行捕捉。而对不同的部位进行传感，所需的传感器样式也多有不同。在对面部动作进行捕捉时，我们要使用传输细腻的设备;在对大的肢体动作进行捕捉时，要注意选择固定性好、灵敏度高的传感设备。

第二，信号捕捉设备。用于对信号进行捕捉的设备则相对比较简单，并不会因为传输信号的不同而有所不同。信号捕捉设备的主要作用是对信号进行传输，配合传感器，对传感器所传回的信号进行捕捉。在不同的捕捉系统中，信号的捕捉系统也有着不同的应用。例如，在我们所熟知的机械式捕捉系统中，我们可以利用相关的集成电路板对相关信息进行采集与捕捉。而在现今非常火热的光学捕捉系统中，我们可以利用红外线系统对相关的动作进行捕捉。

第三，数据传输设备。数据的传输设备在整个数字化动作捕捉系统中起到连接的作用。在整个设备中，数据传输设备要把捕捉到的信号传入计算机，再由计算机进行相应的判断与数据的整合，从而达到生成电子图像的目的。

第四，数据处理设备。在我们常用的动作捕捉设备中，数据处理设备主要是对捕获的运动数据进行精准的修正与二次的深加工处理。在进行完这些步骤以后，再将生成的数据与三维的模型相配合。这样可以让三维模型将相关的信息数据更好地展现出来。

动作捕捉技术与舞蹈教学的有效结合，就是计算机辅助教学的表现形式，实现了三维虚拟世界与现实技术的完美结合。[1]在实际教学中，教师通过口述的方式，将动作的要领与技巧进行讲解，并亲自做示范，但有些动作难度较大，动作结构较为复杂，即便是老师也较难掌握。同时，学生存在个体差异，理解能力、模仿能力与认知能力各不相同，受到上课环境的影响，对动作的接受程度、观察角度与细致程度均会有所不同。这就极大地影响了教学效率。

这样的情况下，学生们往往只追求动作的熟练与练习，较少地产生自主思考。而新生的数字化动作捕捉技术，可以丰富教学内容，在动作技能的获取和传达方面有着传统教学不具有的优势。利用动作捕捉技术对运动员动作进行追踪、检测与分析，可以提高运动水平，亦可减少和避免运动中的意外损伤。[2]

并且，每名学生根据自身的情况，结合相关的影响，自己有侧重地练习。考虑到相关的影像可以重复播放，在练习时学生不必一味地追求速度，可以結合自身实际，做一个常态化的学习。这样的过程是十分利于学生发展的。

具体来说，若是将动作捕捉技术应用在常规的舞蹈教学内容的基础上，要注意的是表演者的动作范围，应该在动作规定的范围内进行使用。接着，要注意信息的传输，确保在传输的过程中将动作信息完整地保留下来，不能出现失真、模糊等情况。在确保相关信息准确、完整的情况下，可以配合三维建模技术进行信息的模拟与录入。

在此之后，我们就可以利用相关设备所获取的三维数据，与我们要应用的人体模型结合起来，绑定在计算机上。然后制成相应的教学影片，在课堂教学时可以进行同步播放。这样在课堂上教师就有充足的时间对学生进行指导，在大的方向上，教师可以讲授动作的要领与注意事项;在细节的把控上，教师亦有多余的时间，根据学生的不同情况进行有侧重的辅导。这样可以极大地提升教学的效果，同时也能激发学生的学习兴趣。

纵观计算机辅助教学的成长经过，计算机科学、教育技术、认知心理等，对动作捕捉技术辅助舞蹈教学的发展有着重要的影响，可以得到的启示有：

一是从技术应用上看，由动作捕捉技术建立的教学模型简单易懂、生动形象，可以完美地还原教师的动作，极大地节约了成本。同时，这样也更生动形象地为学生的舞蹈动作提供了指导，为学习的目标提供了指导与建议，为教学效果提供了保障。在这样的情况下，学生较好地实现了学习与研讨相结合、记忆与思考相结合、模仿与创新相结合，教师亦可在旁边作辅助性的指导。这就使学生的“学”与老师的“教”实现了较为完整的有机统一，为提出新的教学方法指明了道路。

二是从教学形式上看，新的动作捕捉技术的出现，使教师的教学方法得到了创新。这样的新技术足以支撑教师的大量授课，并且很好地提供了课堂反馈。这样有助于改进相关动作的不规范情况和由于教师偶发问题所带来的课堂教学上的失误。这种新形式充分体现了学生学习的主体地位，有利于提高学生改革创新的水平。

参考文献：

[1] 向泽锐，支锦亦，徐伯初，李娟.运动捕捉技术及其应用研究综述[J].计算机应用研究，2013，8（30）.

[2] 马新娟.基于视频处理的下肢运动分析及实验研究[D].哈尔滨工程大学，2007.

作者简介：王念，男，硕士，研究方向：舞蹈编导。