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三維舞蹈虛擬化可視化略談

2016-04-25 18:33:46 安裝信息網(wǎng)

論文導(dǎo)讀：通過(guò)科技輔助教學(xué)和學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率，已經(jīng)成為近幾年的趨勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)槲璧赋鯇W(xué)者和編排者提供一個(gè)系統(tǒng)，滿(mǎn)足各自的需求。該系統(tǒng)能夠提供一個(gè)虛擬的環(huán)境、一個(gè)或一群能表現(xiàn)舞蹈動(dòng)作的虛擬跳舞者，通過(guò)設(shè)計(jì)者的要求完成一連串預(yù)設(shè)動(dòng)作。同時(shí)，系統(tǒng)的仿真度能夠到達(dá)一定得程度，包括舞蹈場(chǎng)景、舞者表情等與現(xiàn)實(shí)舞蹈沒(méi)有明顯區(qū)別。文中主要以魯?shù)婪颍嗨岢龅膭?dòng)作分析理論為基礎(chǔ)，討論了該系統(tǒng)各模塊的功能和可行性。
關(guān)鍵詞：虛擬環(huán)境，舞蹈仿真，輔助教學(xué)

　　1.前言隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)涉及到各個(gè)領(lǐng)域，包括舞蹈。在傳統(tǒng)意義上，舞蹈初學(xué)者只能面對(duì)面進(jìn)行教學(xué)；一套完整的舞蹈產(chǎn)生，需要由構(gòu)思、現(xiàn)實(shí)上臺(tái)練習(xí)，反復(fù)修改等一系列過(guò)程，往往會(huì)受到場(chǎng)地，人員，時(shí)間等外部限制。運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，編排和學(xué)習(xí)舞蹈將不受任何限制，能夠提供一定得方便。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）是近年來(lái)的高新技術(shù)，它是利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者如何身歷其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三維空間的事物。在舞蹈領(lǐng)域運(yùn)用的最多的動(dòng)作分析是魯?shù)婪颍嗯c其弟子研究發(fā)展的一套對(duì)于人體動(dòng)作質(zhì)化與量化的分析工具（簡(jiǎn)稱(chēng)LMA）。LMA包括八個(gè)動(dòng)作質(zhì)地（Effort），用來(lái)描述和分析動(dòng)作內(nèi)涵；動(dòng)作外型（Shape），用來(lái)表達(dá)和呈現(xiàn)人體動(dòng)作外貌；空間分析（Space Haromony），記錄動(dòng)作在三維空間的運(yùn)動(dòng)軌跡。三維舞蹈虛擬化、可視化系統(tǒng)就是在LMA基礎(chǔ)上，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一套輔助舞蹈教學(xué)系統(tǒng)。任何使用者可以根據(jù)自己的需要，進(jìn)行編排或則學(xué)習(xí)。論文發(fā)表。例如編排者可以在進(jìn)入系統(tǒng)后，設(shè)定舞蹈人數(shù)后，選擇音樂(lè)、角色、服裝等等，對(duì)于某一時(shí)間，進(jìn)行人物的四肢，舞步以及表情等設(shè)定，同時(shí)可以在3維空間里編輯修改。
　　2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與功能2.1 系統(tǒng)整體構(gòu)思三維舞蹈虛擬化、可視化系統(tǒng)是一個(gè)主要運(yùn)用在教學(xué)里的軟件，針對(duì)群體是有舞蹈基礎(chǔ)的編舞人員和舞蹈愛(ài)好者。作為用戶(hù)來(lái)說(shuō)，首先選擇身份登入，在這里，提供三種身份：learner, administrator和choreographer。不同的身份，有相對(duì)應(yīng)的入口和操作權(quán)限。
　　以下通過(guò)狀態(tài)圖來(lái)說(shuō)明三種身份的不同狀態(tài)：
　　
　　Figure1 state Diagram of virtualdance software system
　　2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)Start GUI 當(dāng)user開(kāi)始登陸該系統(tǒng)時(shí)，此項(xiàng)use case必須先執(zhí)行，因?yàn)橹挥蠫UI開(kāi)始了，user才可以和系統(tǒng)交互。User 開(kāi)始登陸，程序就開(kāi)始和遠(yuǎn)程服務(wù)器相接通，如果不能登陸就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤報(bào)告。論文發(fā)表。畫(huà)面同時(shí)給用戶(hù)驗(yàn)證身份和密碼。例如，如果是administer登陸，輸入password，若不正確，給出錯(cuò)誤報(bào)告并提醒用戶(hù)重輸。成功了，就顯示GUI
　　Shut downGUI 當(dāng)user覺(jué)得退出系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)決定使用者是不是還在編輯的狀態(tài)，并且提醒用戶(hù)是否保存當(dāng)前設(shè)置，得到用戶(hù)的確認(rèn)后退出，關(guān)閉GUI
　　Generateconflict and error report 當(dāng)系統(tǒng)不能給出使用者正確的界面后，彈出沖突或者錯(cuò)誤的一個(gè)小說(shuō)明詳單。并且告知使用者是否要上傳解決該問(wèn)題，得到使用者確認(rèn)后，系統(tǒng)就跳出映射該URL的web-browser
　　2.3 不同角色的具體設(shè)計(jì)針對(duì)系統(tǒng)中三種身份（learner,administrator, choreographer）的不同操作，具體設(shè)計(jì)如下：
　　1）舞蹈學(xué)習(xí)者learner
　　Actoractionsystem response
　　1.使用者登陸，選擇身份 2.驗(yàn)證身份，顯示“dance learner”的GUI
　　3. 選擇舞蹈 4.舞蹈數(shù)據(jù)庫(kù)檢查，并且響應(yīng)
　　5. 以各種要求選擇按鈕
　　6. 退出GUI
　　2）系統(tǒng)管理員administrator
　　Actoractionsystem response
　　1. 使用者登陸，選擇身份2. 驗(yàn)證身份，出現(xiàn)password的界面
　　3. 輸入指定密碼4.驗(yàn)證OK，進(jìn)入administer界面
　　5. 添加或者刪除舞蹈數(shù)據(jù)庫(kù) 6.系統(tǒng)接受
　　7. 退出GUI
　　3）編舞者choreographer
　　 Actoractionsystem response
　　1.使用者登陸，選擇身份 2. 驗(yàn)證身份，顯示“choreographer”的GUI
　　3. 選擇、添加、編輯動(dòng)作、表情 4. 舞蹈數(shù)據(jù)庫(kù)驗(yàn)證動(dòng)作是否符合標(biāo)準(zhǔn)
　　5. 存放在本機(jī)硬盤(pán)中，按自己要
　　求播放
　　6. 退出GUI
　　2.4 不同角色之間的關(guān)聯(lián)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，只有管理員administrator登陸有密碼要求，它可以對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)更新；編舞者choreographer根據(jù)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)給定的數(shù)據(jù)，可以新建一個(gè)項(xiàng)目，然后選擇自己所需的內(nèi)容，也可以打開(kāi)已有的項(xiàng)目進(jìn)行編輯修改；學(xué)習(xí)者learner可以選擇后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的舞蹈內(nèi)容，也可以打開(kāi)編舞者編輯后導(dǎo)出的舞蹈內(nèi)容。
　　具體關(guān)聯(lián)如下圖所示：
　　
　　Figure2 sequence diagrams of virtual dancesoftware system
　　3.系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)舞蹈記錄語(yǔ)言：通過(guò)比較，對(duì)于舞蹈的記錄，系統(tǒng)采用了labanotation,在得到二維的數(shù)據(jù)后，采用動(dòng)作編輯，實(shí)現(xiàn)三維。
　　舞蹈庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)）：在系統(tǒng)中分成了兩大類(lèi)的數(shù)據(jù)，一種是舞蹈動(dòng)作，一種是舞蹈表情。其中，舞蹈動(dòng)作的數(shù)據(jù)還分成了四肢動(dòng)作和舞步動(dòng)作。因?yàn)檫@是一個(gè)包含各種舞蹈的系統(tǒng)，還不能夠完全的包括各種舞蹈的方方面面，需要管理者在后期不斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)。而這些動(dòng)作主要是利用傳感器對(duì)人體動(dòng)作進(jìn)行運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)捕獲收錄各種舞蹈動(dòng)作。論文發(fā)表。舞蹈表情的數(shù)據(jù)包括了幾種基本的情感，例如：喜悅、悲傷、莊嚴(yán)、渴望等等，基本能夠滿(mǎn)足編排者的需要。
　　編排動(dòng)作：調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)，利用逐幀動(dòng)畫(huà)原理，對(duì)每一時(shí)間段添加相對(duì)應(yīng)的四肢動(dòng)作、舞步以及表情。在編排動(dòng)畫(huà)時(shí)，可以從三維角度放大縮小，直至最后的完成。
　　4.結(jié)論計(jì)算機(jī)輔助舞蹈教學(xué)系統(tǒng)必將推動(dòng)舞蹈藝術(shù)的傳播，本文通過(guò)一系列的圖，主要介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及各模塊的功能使用，可以用作舞蹈播放的可視化軟件，也可以用于舞蹈的編排。當(dāng)然，最關(guān)鍵的是如何讓系統(tǒng)更加真實(shí)性，符合現(xiàn)實(shí)教學(xué)要求；同時(shí)，由于我們完成的主要是可視化，和虛擬化的一個(gè)教與學(xué)系統(tǒng)，現(xiàn)階段只是應(yīng)用于單個(gè)的計(jì)算機(jī)，無(wú)法使所有的愛(ài)學(xué)習(xí)者或者編舞者進(jìn)行實(shí)時(shí)的交流，也就是網(wǎng)絡(luò)化的程度不夠。我們將繼續(xù)研究舞蹈網(wǎng)絡(luò)化，為所有的學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)空間。
　　
參考文獻(xiàn)
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2.Miguel Encarnacao,Dance movement:a focuson the technology,IEEE Computer Graphics and Applications,2005
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