三维动画在武术套路教学中的应用研究

刘林利

武汉体育学院，湖北 十堰 442714

三维动画最明显的特点是它清楚的三维效果，直观全面地展现了一系列的招数，和以往的直观世界作比较，计算机中的三维设计更加有特色，能够直接展示其精准的招数，也能够通过量化的方法来画出其三维的点和轨迹，能够模拟现实或者是理想的难招数，有着其它媒体所无法比拟的优越性。[1]

1 武术套路和三维动画组合

1.1 武术套路和三维动画在微观上的契合

三维动画是通过对人的形体参数进行收集，并且作出进一步的处理之后所获得的在各个点上的轨迹的多维空间坐标R{（X1,Y1,Z1），（X2,Y2,Z2）...（Xn，Yn，Zn）}。把收集的空间坐标做相应的处理，这样能够完全展示表演人的准确动作，再通过计算机测出手臂或者腿的运动方向以及相应的速度、角度等。[2]所以，武术招式的动作完成指数也能够有着量化的成果，最后可以达到三维动画和武术的微观契合。

1.2 武术套路和三维动画在直观上的切合

现如今的三维动画基本上是通过动作捕捉技术来制作的。通过使用捕捉技术可以时刻检查、记下武术演员的身体、表情在三维空间的轨迹动作，把它转换成数字模式的“抽象运动”，并且把它通过动画软件来进行制作，使得模型可以跟表演的人进行相同的动作，并且最后形成动画排列。[3]因此，使用运动捕捉这一技术来对表演者的武术技巧性动作来进行加工，其效果和运动员的真实动作是相同的，拳的种类和风格、力量、节奏等都能够展示，在视觉感受上，做到和真实的人体武术真正结合在一起。

2 三维动画辅助武术套路教学、训练的优势

2.1 传统技术

传统的教学方式采用的是视觉媒体，基本上不可以从多个角度进行量化地展现其武术的招数，而且其保存方法也比较落后：没有交互是在3D动画这一教学模式之前的大部分的教学方式都有的问题，是因为文字型的资料并不能使学习的人对武术的招式动作进行很好地理解掌握，文字类的比较适用于经验老套的长者。除此之外，在2D动画的教学过程中只能展示一个视觉角度，让初学者产生了一定的困扰。

2.2 三维动画技术

三维动画的核心是运动捕捉技术。指的是在单位时间里根据捕捉主要点的运动点来将全部过程进行记录，最终能够转化成数学表达的独立3D运动过程。其详细的操作是：首先，表演的人在主要的位置穿戴上跟踪装置，通过使用捕捉系统来根据跟踪器的数据来对表演者的详细位置进行记录；其次，在这虚拟的环境里的每个独立的动作的对象，在空间上的位置都是根据坐标轴的三变量x、y、z 所决定的，所有的对象运动都能够根据它在空间上的移动点做出曲线模型来进行展示；[4]此外，通过人的三维动画来对武术的新招式进行编排的过程中，能够对其模型的动作做出划分、复制等等调整，能够有效减少编排的时间；还能够从各个角度来进行加减速、暂停等操作，以至于能够加快编排的速度。

2.3 三维动画技术的应用

2.3.1 三维度的立体示范

武术的招数是变幻莫测的，而且其动作还比较繁琐，这往往会给初学的人带来一定的困扰，在学习招数的同时，想要全面掌握动作的要领，就必须无死角地观察其招数，只是拍摄一些视频还并不能全方位地掌握武术的规范，但是3D动画的学习人就能够自由旋转，全方位地显现出角度和轨迹，以至于能够更加深入了解武术的招数。

2.3.2 建立运动表象

武术招数的主要学习点是创建技术概念，如果只是依靠技术员的解说和示范是远远不足的，还要学习的人仔细感受武术的技巧和精髓。3D动画相对于传统的武术教学来说，其内容更全，学习者也更好理解，所以能够更好建立运动表象。

2.3.3 建立武术套路的数据库

之前所涉及的运动捕捉数据不只是能够用于创建模型，更多的数据还能够经过整合及保存之后创建一个武术招式数据库，而且要按照相应的武术特点和类别进行整理，并且设计检索的方法，这对刚开始学习的人有着很大的好处。

3 三维动画在武术教学中的优势地位

3.1 建立动作表象过程缩短

建立动作表象在武术的招数教学当中很重要，学习的人往往都是要通过表演的人的视觉和听觉的表象进行融合，由此来确定动作的技巧和要点，以至于能够创建出完善的武术招数的概念。比较经常使用的方式有两类：运动员本身的感觉来得到武术招式中的技巧；老师对武术的招数做详细的示范与解释。

3.2 直观与量化的结合

进一步分析学者的缺点，有目的性地对其制定出训练标准，这样能够加快速度并且高效地提升其教学质量。要想提升武术的技术水准，有两种方式：简单观察法和生物力学分析法；现如今的生物力学这种分析方法使用到三维的动画当中就是使用的捕捉技术来获得表演对象的空间位置（X,Y,Z）来做出记录和计算，把取得的数据进行生物学分析，最终总结出动作技巧的缺陷，再进行整改；[5]除此之外，三维动画还能够使得演员的运动点做出较为精细的标准化。这对教练的指导有很大的好处，同样也对刚开始学习的人对动作更加理解。不管是踢腿还是人体旋转，其所需要的数值都会比较精准，若是出现不合格的值，对其做出详细的分析能够高效地找到动作的错误缘由。而且，三维动画还能够对其错误示范的动作做出调整，最终设计出最标准的动作，这也是其优势所在。

3.3 模拟武术套路教学和训练的环境

在传统的教学和训练当中，也只是通过一些静态的挂图来对武术套路进行学习，但是这个过程是抽象的，需要自己去想，学生难以理解，以至于在学习的过程中出现很大问题。但是计算机的3D动画的虚拟技术能够很清楚地虚拟出这样的静态图，使其立体化。能够通过使用3D MAX软件里的动画角色来创造出人物，并且把武术里的抽象点赋予给这个人物。在这样的情况下，就直接把抽象的概念立体成像，使理解更直观。虚拟现实技术有沉浸、交互、想象这三大性质，让参与的人能够在沉浸于虚拟世界中，进出自由，交互自由。通过这个技术能够给武术比赛做出虚拟模仿，通过三维动画所做出的比赛环境，立体的感觉较强，使得学者能够更加有代入感。