運(yùn)用Poser軟件制作橄欖球運(yùn)動(dòng)中頸部損傷動(dòng)作模型

華宏 于亮

1 遼寧師范大學(xué)體育學(xué)院（大連 116029）

2 北京體育大學(xué)研究生院

橄欖球運(yùn)動(dòng)中球員之間身體接觸頻繁，盡管大多數(shù)球員身體條件出眾，但因比賽時(shí)球員不使用任何護(hù)具，易引起各種運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生[1]。這些損傷中，頸部損傷對(duì)球員的危害最大，不僅造成頸部及周圍肌肉僵硬，關(guān)節(jié)活動(dòng)度減小，影響訓(xùn)練和比賽的質(zhì)量，頸椎骨折、脫位等嚴(yán)重?fù)p傷甚至危及生命。由于頸部多在SCRUM（司克蘭）、TACKLE（撲摟）等接觸性技術(shù)動(dòng)作中致傷，發(fā)生迅速，使人難以捕捉和了解致傷的動(dòng)作過(guò)程。故對(duì)頸部損傷動(dòng)作和過(guò)程進(jìn)行直觀的模擬研究，以達(dá)到認(rèn)識(shí)及預(yù)防頸部損傷發(fā)生的目的十分必要。但掛圖和道具等傳統(tǒng)方法較難真實(shí)記錄受傷過(guò)程，也不能深入演示運(yùn)動(dòng)情況，限制了教學(xué)訓(xùn)練的直觀性與準(zhǔn)確性。目前三維模擬技術(shù)已廣泛應(yīng)用于體育領(lǐng)域，我們利用專用三維繪圖軟件Poser及其建模系統(tǒng)，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)并制作了橄欖球運(yùn)動(dòng)中頸部損傷動(dòng)作的模型，使逐幀演示該部位內(nèi)、外部受傷機(jī)制的目的得以實(shí)現(xiàn)。

1 模型的設(shè)計(jì)與操作方法

1.1 模型設(shè)計(jì)的工作界面

打開Poser 6.0主界面（見圖1），其中造型庫(kù)面板位于主界面的最右端，默認(rèn)狀態(tài)下為隱藏。可以通過(guò)打開主界面最右端的弧形開關(guān)造型庫(kù)面板，結(jié)合姿勢(shì)、道具和光線設(shè)置等，建立所需的損傷模型。

1.2 以骨骼狀態(tài)顯示人物

為了使設(shè)計(jì)的頸部損傷動(dòng)作模擬動(dòng)畫更準(zhǔn)確，制作時(shí)先將主視圖切換成人體的骨骼狀態(tài)。操作時(shí)只要單擊造型庫(kù)面板開關(guān)，選中Figures（人體造型類別），然后回到菜單最上端的工具箱，選擇Additional Figures（其它人體造型）的下拉游標(biāo)，在出現(xiàn)Skeleton man（男性骨骼）時(shí)雙擊該圖即可設(shè)置（見圖2）。同時(shí)也可以在Figures選項(xiàng)中選擇添加模型所需的人物。

圖1 Poser 6.0工作界面

圖2 顯示骨骼的工作界面

1.3 模型設(shè)計(jì)過(guò)程

以TACKLE導(dǎo)致?lián)p傷為例，使用主視圖上的按鈕設(shè)計(jì)頸部受傷姿勢(shì)。先展開Posers分類庫(kù)中的Pose 5子分類庫(kù)，雙擊選擇圖標(biāo)，再點(diǎn)擊造型庫(kù)面板上的下拉箭頭，選擇并添加另一個(gè)模型。點(diǎn)擊界面正下方的弧形開關(guān)，雙擊第二個(gè)時(shí)間框，把時(shí)間調(diào)整為30秒。利用主視圖上的工具移動(dòng)人體各個(gè)部位，并不斷將移動(dòng)的過(guò)程通過(guò)點(diǎn)擊右下角的加號(hào)編輯進(jìn)入動(dòng)畫中，最后點(diǎn)擊播放鍵即可得到在橄欖球運(yùn)動(dòng)中TACKLE時(shí)導(dǎo)致頸部受傷過(guò)程的三維模型。

1.4 導(dǎo)入背景和音效

點(diǎn)擊文件菜單，選擇Import（輸入）菜單，然后分別選擇background（背景）和sound（音效），可用DV、數(shù)碼相機(jī)等拍攝場(chǎng)景和音效，以AVI格式加入三維模型中，增強(qiáng)模型的逼真效果。

1.5 模型的具體應(yīng)用

圖3 12種頸部損傷動(dòng)作模型圖

橄欖球運(yùn)動(dòng)中引起頸部損傷的動(dòng)作很多，除了未能掌握基本技術(shù)動(dòng)作或錯(cuò)誤的使用基本技術(shù)動(dòng)作致傷外，還存在場(chǎng)地、護(hù)具欠佳，對(duì)規(guī)則和戰(zhàn)術(shù)不夠了解及違反規(guī)則等多方面致傷因素。所以，結(jié)合橄欖球運(yùn)動(dòng)在我國(guó)發(fā)展的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)并制作3個(gè)主要模塊，包括基本技術(shù)動(dòng)作導(dǎo)致的損傷（TACKLE、SCRUM、RUCK、MAUL、爭(zhēng)邊線球、達(dá)陣得分）、違反規(guī)則導(dǎo)致的損傷（拼搶犯規(guī)、撲摟頸部、倒地后被沖撞）和其他原因?qū)е碌膿p傷（場(chǎng)地和護(hù)具欠佳、對(duì)技戰(zhàn)術(shù)不夠了解、準(zhǔn)備活動(dòng)不充分）共12種頸部損傷模型（見圖3）。

2 模型教學(xué)應(yīng)用效果

在橄欖球教學(xué)訓(xùn)練實(shí)踐中，以往的演示方法只能加強(qiáng)理論認(rèn)識(shí)，尤其是以圖片和道具模型為主的傳統(tǒng)演示方法較為單調(diào)，缺乏趣味性和系統(tǒng)性。如果損傷機(jī)制相對(duì)復(fù)雜，演示時(shí)則無(wú)法完整呈現(xiàn)損傷過(guò)程。運(yùn)用Poser設(shè)計(jì)并制作的橄欖球運(yùn)動(dòng)中頸部損傷動(dòng)作模型基本涵蓋了橄欖球運(yùn)動(dòng)中頸部運(yùn)動(dòng)損傷的種類。在教學(xué)訓(xùn)練中應(yīng)用此模型，可直接表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（如骨骼及關(guān)節(jié)）動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，是橄欖球教學(xué)與訓(xùn)練的輔助方法。

此模型的三維模擬圖像不僅具有良好可視性，并且可以對(duì)受傷機(jī)制和動(dòng)作進(jìn)行逐幀解析，功能強(qiáng)大，結(jié)合音效后效果逼真，視覺沖擊力極強(qiáng)。在它強(qiáng)大的建模庫(kù)中包含了部分運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作，通過(guò)設(shè)計(jì)、模擬出的損傷或?qū)ｍ?xiàng)技術(shù)動(dòng)作都十分逼真，可以在一定程度上反映橄欖球運(yùn)動(dòng)中人體各環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)情況，能清楚演示出橄欖球運(yùn)動(dòng)中頸部損傷發(fā)生的全過(guò)程，使運(yùn)動(dòng)員理解、掌握其發(fā)生機(jī)制，預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷的發(fā)生。通過(guò)在女子橄欖球運(yùn)動(dòng)員教學(xué)和訓(xùn)練中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)此模型極大地激發(fā)了運(yùn)動(dòng)員學(xué)習(xí)技術(shù)動(dòng)作的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)積極性，大大提高了運(yùn)動(dòng)員參與教學(xué)與訓(xùn)練的熱情；同時(shí)，引發(fā)了運(yùn)動(dòng)員對(duì)技術(shù)動(dòng)作問(wèn)題的思考和爭(zhēng)辯，引導(dǎo)其對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行深入觀察、深刻思考，顯著提高了她們對(duì)致傷動(dòng)作的分析和預(yù)防方法的設(shè)計(jì)能力。多年實(shí)踐取得了較好的效果。

但此模型只在宏觀情況下模擬受傷過(guò)程，每次僅能采用一種模式播放，無(wú)法完全體現(xiàn)肌腱、韌帶的損傷和局部微觀情況。建議相關(guān)研究者加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的開發(fā)，不斷完善三維模型的制作與使用，并推廣到橄欖球等項(xiàng)目的體育保健和醫(yī)務(wù)監(jiān)督工作中。

[1]McIntoah AS，McCrory P，Comerford J. The dynamics of concussive head impacts in rugby and Australian rules football. Med Sci Sports Exerc，2000，32：1980-1984.