基于kinect的数位传统民俗动画的创作

当前kinect的应用领域十分广泛，国内和国外均有所涉及。在国内，kinect被应用于人体动作捕捉方面，通过在不同的对象身上安装惯性传感器，就可以对人们的运动信息进行收集，将这些收集到的信息传递到嵌入式系统,进行一系列的处理，就可以在计算机中绘制出想要的动画人物模型，实现一套完整的人体动作捕捉系统。这种技术也被应用在家庭服务机器人身上，设计人员通过设计人体动作识别算法，利用yvbcr图像与灰度图像二值化的综合消除阴影，就可以精准的对人体进行定位和分割，机器人就能够根据家庭环境识别人体的各种动作，给予家庭成员想要的优质服务。

在国外，kinect主要应用在动作捕捉技术方面，当前较为流行的动作捕捉技术主要有三种，分别为：视频捕捉式、机械式以及光学式，其中以光学式被应用的最为广泛。光学式动作捕捉技术的工作原理主要为利用分布在空间中固定位置的多台摄像机来捕捉对象特定的光点，进而完成对象的动作捕捉，这种方式适合动作幅度较大的对象，并且采样速率极高，可以达到每秒60帧，适合大多数动作捕捉的基本要求，但是这种方式的造价也是十分高昂的，对环境的要求也极为苛刻，这也是光学式的劣势所在。

1.我国传统民俗文化的发展现状

中国传统文化可谓是博大精深，汇集着行云流水的大家之作，充斥着潇洒飘逸的诗词歌赋，呈现着异彩纷呈的百家思想，包含着生动有趣的戏曲皮影。但是当前我国的传统文化屡屡面临尴尬的局面，文化的传承和发展变得岌岌可危，下面是当前我国的传统民俗文化的一些发展现状。

1.1 皮影戏的发展现状

皮影文化可以说一直都是我国的民俗文化瑰宝，国务院于2011年11月27日将其列入第一批国家非物质文化遗产名录，其蕴含着丰富的音乐、表演、绘画、雕刻等多门艺术，在曾经艰苦的岁月中给予广大百姓最好的精神食粮。但是通过当前的相关调查显示，传统的皮影文化正在面临逐渐消失的困境，生活节奏不断加快的今天，人们对于视觉上的追求变得更加挑剔，尽管皮影艺术有着精雕细琢、巧夺天工的色彩造型，但是影人的制作过程十分繁琐，涉及到制皮、描样、雕镂和上色等十余到工序，会花费大量的时间和精力，很可能因为细微的操作导致成品作废，就算成功制作完成影人，影人也会因为太阳照射发生褪色，甚至温度过高也会导致影人变形，这对于皮影艺术的发展是十分不利的。与此同时，皮影艺术人的年龄都是比较大的，精湛的手艺没有后人的传承，导致皮影艺术的地位变得越来越低，璀璨的艺术面临着随时可能凋落的风险。

1.2 提线木偶戏的发展现状

提线木偶在古代的戏曲中称为"悬丝傀儡"，是我国古代重要的传统戏剧形式。福建闽南人称它“嘉礼”。它历史悠久，源远流长。在从上空提着线操纵或藉缚在控制器上的细线而操纵的木偶形体，目前提线木偶戏同样也面临着传统文化的传承问题。提线木偶戏需要演绎精湛的艺人进行表演，没有几十年的功底积累，很难达到想要的表演境界，当前的艺术表演者缺乏舞台经验，很难将提线木偶戏表演的淋漓尽致。提线木偶戏的造型艺术和操作装备是极其吸引观众的，但是造型艺术的提线和高度不好控制，对于一些特技的表演还要增加若干辅助线，艺人们很难将这门手艺传承下去。

1.3 梨园戏的发展现状

梨园戏是福建省的传统戏曲之一，发源于宋元时期的泉州，与浙江的南戏并称为“搬演南宋戏文唱念声腔”的“闽浙之音”，被人们誉为“古南戏活化石”。梨园戏是一种古老的戏曲剧种，由真人进行演奏，清朝是其迅速崛起的时期，当前有很多的剧目和音乐被完整的保存下来。当前梨园戏的社班数量越来越少，涉及范围越来越小，传统文化一再面临彻底消失的挑战，我国于2006年5月20日将梨园戏正式列入第一批国家级非物质文化遗产名录，这也是保障梨园戏发展的重要举措之一。

经济全球化的今天，对外开放和经济的不断改革冲击着我们的传统文化，快节奏的生活让我们没有时间去细细品味传统文化的韵味，我们变得盲目追随西方文化，缺乏创新的传统的文化一再陷入僵局，我们不得不思考该如何传承我们的传统文化，如何让我们的文化为其它国家所接受，走出国门，走向全世界。

2.Kinect与传统民俗动画的结合研究

《孙子从美国来》是2012年推出的一部低成本、小众化的电影，尽管没有在各大影院相继播出，但是却让人们开始反思传承文化的重要性。在这部作品中我们可以看到老旧的房檐、麻雀窝、皮影戏、土炕等极具传统文化的电影画面，我们的神经备受刺激，我们应当深思，该如何去传承我们的传统文化，让我们的传统文化为世人接受，甚至是走出国门。

传统的皮影是由手工艺人操纵三根颜色各异的竹签来完成演出的，皮影动作纷繁复杂，操作难度很大，没有通过训练的新手是很难操控皮影的，因此急需一种自然的人机交互模式的数字化的皮影，才能够解决当前皮影戏面临的诸多困境。

以下将会提出一种基于kinect的皮影交互技术，采集人体节点作为皮影人物动作的控制驱动点，建立3D到2D的皮影动作映射关系，就能够实现人体运动的交互控制，有效传承我们的传统民俗文化。

2.1 关节点树皮影模型

众所周知皮影戏中涉及到人物数量是比较多的，想要更加有趣味的控制皮影人物，就要收集一定数量的皮影部件库，确保皮影人物的多样性，能够快速的在皮影部件库中选取皮影人物，并将部件库内的皮影人物进行数字化操作。人物模型的划分标准主要在于皮影模型关节点的数量和自由度，节点数量不同，构建出来的人物皮影模型也是不同的。其次，在建立皮影关节点树的过程中，需要根据关节点之间的相互联系，构建出满足条件的皮影模型，将皮影模型的某一点作为皮影骨骼的关节点，选取合适的根节点，构成相互对应的节点集合，才能够建立关节点树。最后，通过关节点树驱动皮影模型，一旦骨骼节点数中的某个节点位置发生变化，对应的坐标也要做出相应的改变，进而实现皮影模型的可视化。

2.2 皮影模型驱动

皮影的表现形式一般为二维平面图像，为了保持这种艺术的独特性，通过建立kinect三维人体关节点与皮影二维关节点的映射可以实现皮影的人机交互。在建立皮影模型驱动的过程中要确保节点到节点的距离与关节点树保持一致，才能实现皮影模型的可视化。Kienct可以对三维人体的关节点进行多个节点的选取，作为皮影模型驱动点。人体做出一系列的行为动作后，kinect就会将捕获到的人体骨骼数据映射到皮影关节点，通过角度就能驱使皮影做出互相对应的动作。

2.3 关节点缺失补偿补全与皮影抖动消除

Kinect在识别人体动作的过程中很可能存在关节点识别缺失的问题，导致皮影关节点的堆叠。在这些外部因素的共同影响下，皮影关节点很可能会发生频繁的抖动，在这些问题的影响下很难对皮影模型进行把控，我们可以通过以下算法来有效的解决这些问题。

关节点的缺失主要分为两方面，一种是大范围缺失，造成这种问题的成因很多，主要是由于人体被外物遮挡或者是人体移动到传感器的范围太大造成的，这种情况下皮影的造型会显得缺失问题十分严重；另一种就是局部缺失，造成这种问题的原因在于人体的移动速度过快，导致关节点叠加在一起，区域部位被物体遮挡或者部分离开传感器识别范围造成的。针对这种缺失我们可以采用建立动作时序缓存区的方式对局部缺失的皮影节点进行插值拟合，利用前几帧的动作求取均值来拟合当前的位置，就可以有效解决这种局部缺失的问题。

骨骼抖动是人体在kinect传感器前静止时识别出来的骨骼节点发生偏移的现象。kinect传感器在捕获人体动作的过程发生抖动的原因主要有两个，一是人体自身由于走路、运动等原因出现的轻微抖动，二是因为人体的骨骼发生轻微的抖动，两种原因会带动着皮影模型发生抖动，表演效果就不能达到预期的效果。

通过上述方法对皮影模型的动作进行了系统的识别、补全关节点的缺失以及消除抖动，实现了人体操控皮影的数字化技术，能够展现出较好的皮影动作效果。在本文中可以依据皮影剧本随时随地进行场景的变换，也可以对皮影的动作和姿态进行任意操作。这是一种借助kinect技术的创作数位传统民俗动画的方法，利用这种现代化的技术不仅是可以挽回当前我国民俗文化面临的诸多困境，创新传统文化，更是传承传统文化的一种重要的有效的手段。相信在未来的日子里，科技研究人员会不断拓宽kinect技术的应用范围，更好的将其应用在保护我国传统民族文化方面，更好的将我国的民俗文化进行传承和发扬。

3.结束语

中国拥有上下五千年的历史，蕴藏着丰富的传统艺术和民间艺术，是每个国人引以为傲的瑰宝。许多京剧、脸谱、剪纸、漫画都是极其富有民族性的，带给我们数不胜数的荣誉，我们不应该让他们随着时代的变迁而淘汰，而是应当结合现有的kinect技术，创作出有内涵、有故事、有魅力的数位传统民俗动画，这样才可以保护和传承中国传统文化。