对基于Poser软件平台的体育运动技术仿真模型的研究

对基于Poser软件平台的体育运动技术仿真模型的研究 1施海波 杨慈洲 (北京建筑工程学院体育部 北京 100044) 1 前言 由于计算机技术的飞速发展，计算机图形技术在体育中的应用也十分广泛。但是许多年来,体育工作者在进行图像处理工作时，往往是在计算机中简单定义和操作,然后再在屏幕或硬拷贝设备上将图像显示输出，仅仅局限在简单的图像输入和输出处理上,动态影像处理较少。而计算机图形处理作为一项现代科技手段已经在各行各业得到极快的应用和发展。 计算机图形学是当代行为艺术和计算机科学技术相结合的一门新兴学科,它研究了图形图像的生成处理及动态显示，也就是我们日常所说的CAD技术。其应用范围大部分集中在工程领域。但随着计算机软硬件的高速发展,CAD技术的应用范围也渐渐被延伸到了教育、娱乐业，其中计算机三维动画制作是最典型的成功事例。计算机三维动画制作，是建立在三维CAD模型设计基础上。建立各种事物的三维数学模型，人体三维数学模型也在其中。 体育运动技术的主体是人，动作规格是它的生命。由于运动过程中都容纳了时、空概念。所以在掌握和提高运动技术的过程中，建立符合时、空发展需要的人体动态模型仿真是现代运动技术发展的一个重要里程碑。也是现代体育运动技术指导与研究的一大进步。 2 体育运动技术的特点及仿真模型的意义 运动技术是指能充分发挥运动员机体能力的合理、有效地完成动作的方法，在各个项目中，都是通过运动员充分发挥自己的机能能力，按照某项技术所 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的规格要求，合理、准 [1] 确地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出来。从运动技术的概念、作用及特点来看:运动技术是一个竞技色彩很浓的体育专业术语。迪特里希?哈雷把它表述为:运动技术是一个同时或有先后顺序进行的动作的专门体系，该体系的目标是把内部的和对运动员有影响的外部力量相互作用而合理地组织起来,以便充分和有效地利用这些力量取得良好的运动成绩。对于取得最高运动成绩来讲,运动技术的重要性是不言而喻的。运动技术必须有利于完成一系列复杂任务,提高最大用力时的 [2]效果,提高用力的节省化程度以及在比赛不断变化的条件下,提高运动的速度和准确性。 体育运动竞技的高难性是现代体育运动的一个重要特征。而运动员竞技水平的高低是代表现代体育运动的发展方向。学习掌握运动技术、技能水平的高低是保证运动员在现代竞技中能否成功的关键环节。 运动员运动技术和技能的掌握和提高是多方面的。其中训练指导因素是掌握和提高运动技术、技能的一项重要手段。任何人通过练习都可以掌握一些运动技术，但不是任何人通过训练都能达到一个较高水平。达到高水平的基础应该是:学习阶段必须有正确运动技术的习得，在练习过程中要得到高效、准确和有效的指导及合理的分析、评价，在动作练习熟练阶段要有高水平阶段的动作个性化分析与指导，才能使运动员取得较好成绩。 体育运动的主体是人，随着现代高科技的高速发展，体育比赛越来越成为一种高科技应用的竞争。体育运动在高水平的训练比赛竞技过程中，人是纠正和学习技术的最佳载体，但现实表明:许多竞技项目由于项目本身的特殊性、高强度的竞技性，在运动技术的学习、模仿和纠正过程中不可能找到替身。如何找到一个好的运动技术仿真手段，建立高难运动项目的运动技术仿真模型，在实际体育技术教学训练工作中有极其重要的现实意义。 3 Poser软件是建立运动技术仿真模型的基础 由于体育运动技术的实施主体是人。因此建立运动技术仿真模型的关键环节是:立体人体模型的形象设计。从已有图像处理技术来看，建立运动技术仿真的难点是:人体模型在任意动作时的技术再现。 构建仿真模型可以选择的软件很多。为了便于分析和研究，我们将三维动画制作软件归纳总结后如表一所示。 表1: 流行三维动画设计软件 序号 名 称 用 途 特 点 1 Softimage 3D 三维动画制作软件 动画领域大哥大，应用广泛 2 Maya 三维动画制作软件 动画领域新军，用户多 3 Houdini 三维动画和视觉特技软三维动画同非线性编辑结 件 合 4 3Ds Max 三维动画制作软件 三维动画领域应用最多 5 Lightwave 3D 电影与电视方面三维动制作电影了泰坦尼克号模 画 型 6 Rhino3D 三维动画制作软件 具有超强功能的建模工具 7 World builder 三维造景软件 制作地形、地貌、树木花草 8 World Constrution Set 三维造景软件 动画景色效果真实 9 TrueSpace 三维动画制作软件 老牌的三维动画制作软件 10 Bryce 3D 三维造景软件 根据图形、对象产生地形 11 Poser 人体制作软件 专门人体建模及动画制作 12 4dpaint 三维模型绘图软件 直接在三维模型上绘图 我们在建立运动技术仿真模型时，对人物造型的设计应选择以3,人物设计为主要的软件。并且该软件必须具备的一个基本特征:对3,人体造型具有强大的编辑功能。在进行3,的人体设计时，如果从最基本的3,设计开始的话，自己构建系统模型的一砖一瓦，这无疑会给开发设计工作增加很多的难度，增加很大的工作量。所以选择建模过程简单、易于操作的软件是我们进行人体建模的基础。 从表一不难看出:Poser是专门用来制作人体的软件。制作人体动画是Poser最强大的功能，可以说是游刃有余，这也是其区别于其它三维动画软件的最大特点。在制作人体方面，它可以产生各种类型的人体。如男性、女性、小孩等。在Poser中，系统内置设计好许多现成的人体模型、人物姿态及相应动作，我们可以轻松地选择各种类型的人物部件，从头部到脚部通过从现成的库中选择部件，来组成千变万化的人体形象。其内置的Ik功能，使我们在制作动画时根本就无须顾虑人体各关节处的链接、身体各部分的隆起、皮肤的皱折等。在其它三维软件中常遇且头疼的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，Poser会自动进行动作转换、处理。制作好模型以后还可以选择各种衣服、皮肤等。通过它的内置设计功能，制作各种形式的动画。另外也可以将制作的模型生成3Ds文件，供其它软件调用，Poser可以被认为是最方便、使用简易的三维人体动画制作软件之一。 利用了Poser这个软件,在绘制人体动画时省时、省力。运用Poser自带的、已经做好的 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 进行后续加工设计,就可能做出好的作品,不论是动态、还是静态动画,它都能提供很好的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，给设计者留有广阔的想象空间。 4 Poser软件对照建立运动技术人体仿真模型 由于Poser工作区全英文工作接口，集成了全部人体控件，操作简单、明了。所以，Poser软件是用来制作人体姿势和人体动画，进行人体动作仿真最简单、有效的工具。 使用Poser软件可以完成下列操作: 4.1 制作人体静态模型: (1) 可以从Poser库模型中选择一个人体模型。 (2) 使用人体摆姿工具，制作人体的姿势。 实例如下图(利用Poser库模型加工后): 4.2 制作人体动态、动画模型: (1)向人体模型图像中添加颜色和纹理以创建出有真实效果的动画。 (2)在Poser软件中，将人体模型图像中的姿势作为动画的关键帧来使用。 (3)通过将人体模型作为静止图像或动画进行渲染处理。形成形象动画。 如图: 由于体育运动技术的要求比较高，并且部分高水平特殊项目的要求与人体常模不同，在进行人体建模时，宜对Poser仿真模型进行二次加工、开发。文献[6]的方法，就是这种基于Poser模型的人体建模研究。是对Poser系统模型的二次开发，特别适合专业人员开发有特殊要求的人体动态模型。 4.3 对照建立运动技术人体仿真模型 在运动技术学习的不同阶段，人体运动技术仿真模型的侧重不同。如表二: 表2 Poser软件建立运动技术人体仿真模型 项 目 要 求 Poser的设计重点 运动技术的学习、演以表现动作为主,突出技术要选择人体模型,运用动画设计功能，示 求。 充分表现出动作技术的主要特点。 运动技术的创新、开以新技术设计为主,突出技术利用人体模型,模拟出新技术,突出 发 特点。 表现新技术的技术性特点。 模拟运动技术中错误,突出表利用人体模型,真实回放、重现运动运动技术的错误模拟 现错误环节。 员的错误细节。 运动技术的研究、总以完整运动技术表现为主,突利用人体模型,模拟和再现运动技结 出运动技术的整体性。 术,突出受试个体的技术特点。 以完整运动技术与分解技术利用人体模型,模拟和再现运动技运动技术的分析、交相结合,突出技术整体性的同术特点,突出运动项目的运动技术流 时,体现分解技术，利于技术特点及技术细节。 讲解，动作回放。 Poser软件操作简单，动作、动画姿势在操作接口用鼠标就可以完成。建模过程简捷易行，可以随时修改应用，一次建模，永久受益。是体育运动技术建立仿真模型的最佳选择之一。但它在实践中也存在一些缺点，主要表现在: (1)缺乏音频功能对音乐与技术相结合的项目需要加载其它类型的软件来完成。 (2)Poser可以将制作的模型生成3Ds文件，供其它软件调用，但这种转换的精度不是很高，模型在转换后会变的比较粗糙。 5 结论 5.1 在Poser中进行人体建模、动画制作，十分简捷方便，可以为体育运动技术分析，再现运动细节提供了比较好的解决方案，为科研工作人员运用计算机分析动作、改进动作提供了很好的帮助。 5.2 人体动作模拟和特殊的体态的“摆姿”在Poser软件可以轻松实现，软件做出人体各种姿势,还能超出正常生理范围,摆出正常人不可能办到的姿势,例如头部旋转180?。 5.3 运用Poser和Photoshop结合,能创作出非常漂亮的人体图。运用Poser的模拟光效可以使模拟人体丰满，达到接近真实的效果。 参考文献: [1] 过家兴.运动训练学[M].北京:北京体育学院出版社,1986,6 [2] 迪特里希.哈雷主编.蔡俊五等(译).训练学[M].北京:人民体育出版社,1985,9 [3] 网冠科技.人体三维动画师,Poser.0[M],北京:机械工业出版社，2001. [4] 锐思创作室.Poser4.0 三维造型设计与动画制作[M],北京:人民邮电出版社，2000. [5] 汉生科技.Poser4.0 cool!3D人型百科[M],北京:中国青年出版社，2000. [6] 宋庆文等，一种基于模型的人体建模系统，《计算机应用与软件》，2004，1:57-60