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基于Web3d技术的太极拳学习系统研究

编辑:崔海亭 单位:山东体育学院运动基础科学学院

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-05-28 14:16:08浏览:508次

研究目的:随着交互式Web3d技术的发展,网络环境下体育教学训练的仿真,三维模拟逼真效果,带给用户更多交互和视觉冲击,增强了用户的沉浸体验。太极拳是集健体、修身内外兼于一体的武术运动通过惯性三维运动捕捉获得的逼真三维二十四式太极拳动作的展示,使用户获得良好的Web3d虚拟学习体验,实现了网络环境的三维太极拳学习系统设计

研究方法:文献调查法 实验程序设计

研究结果:

   (1)太极拳原型动作数据采集。采用基于MEMS惯性传感技术的Xsens技术,实现太极拳运动方向和位置数据参数的测量。首先穿上数据衣,将17个MTx惯性传感器根据太极拳表演者的身高和体重,固定到表演者身上,按照指定位置分别进行标记太极拳骨架模板,然后,打开无线传感器,测试工作点是否正常,打开MVN StudioApp,进行初始坐标位置标定,匹配响应人体骨架,表演者伸开双臂,跑跳,合起后,开始捕捉太极拳动作及表演者视频,系统同时记录运动数据至演员表演结束,进行数据修订。

   (2)骨骼生成及Maya模型匹配。通过Maya,将MVN Studio导出的修订后的FBX文件,即太极拳运动数据转化成骨骼动画,以驱动Maya中的人物模型。模型的制作满足:人体放松状态下,双臂处于自然下垂;双臂水平抬起呈“T”字形时,肩部处于收紧上抬状态,同时肘关节应为伸直状态,踝关节到膝关节的距离与腹股沟处大腿关节到膝关节的距离接近。将.fbx文件导入Maya后,选择角色与关节点匹配,利用关节点(含运动信息)驱动角色,生成骨骼动画, 然后进行贴材质、打灯光、调整摄像机、骨骼绑定,蒙皮,调整细微动作,加特效,渲染完成太极拳三维动画动作。

   (3)基于Web3d的太极拳在线学习系统设计。系统支撑用户控制,三维动作分解学习,交互交流,数据库管理功能。采用Web浏览器B/S架构,包括用户注册、登录、退出模块;太极拳虚拟展示模块,场景转换和控制模块,包括视角、角色和人物身体各部位的运动轨迹跟踪;将完整太极拳按招式分解,并提供交互学习功能,提供与太极拳演示相关的文字资料信息,辅助动作演示理解。场景控制包括对太极拳三维展示场景的视点、视角和视域的控制。学习演示模块包括基本常识模拟、太极拳修炼欣赏、搏击格斗学习和经验交流讨论四个部分。

研究结论:本文以二十四式太极拳学习为内容,研究了基于互联网Web3d技术的太极拳学习系统。该系统采用B/S架构,利用惯性动作捕捉系统 XSENS获得准确的太极拳运动三维数据,从而对太极拳技术的教学进行分解和再现,后期结合三维Maya建模技术和Web3d技术将其应用到太极拳网络学习系统中,交互效果良好。

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