數字媒體專業學習中基于Kinect的互動應用開發實踐

Kinect體感游戲的誕生，把人們帶入了全新的人機互動時代。互動媒體開發技術是數字媒體專業的一個主要研究方向，結合專業特色和Kinect的基本知識，探討了如何以Kinect技術為結合點進行互動應用開發的學習。

Kinect體感游戲數字媒體互動應用一、引言

數字媒體技術在影視、動畫、游戲、互動媒體、虛擬展示等數字內容行業有著廣闊的應用和市場前景。數字媒體技術的培養目標是通過學習數字媒體專業，讓學生能夠系統掌握數字媒體設計與制作基本理論及專業知識，掌握數字媒體核心技術，成為具有新媒體藝術創作能力以及面向網絡的、新型的數字媒體開發的綜合知識和技能的兼通藝術和技術的復合型高級專門人才。

微軟在2010年6月14日推出的Kinect及其體感游戲在游戲界是一個新的突破，是新一代交互式游戲的一場革命。Kinect體感游戲的主要優勢在于讓我們玩游戲時可以脫離鼠標和游戲手柄等傳統的輸入設備，通過體感交互的方式投入游戲，只要有人就可以玩游戲，不再需要任何“武器”，由此把人們帶入了全新的人機互動的時代。

二、體感游戲及常用平臺

體感游戲簡單說，就是用身體去感受的電子游戲，它突破了以往單純以手柄按鍵輸入的操作方式，演變成一種通過肢體動作變化來進行操作的新型電子游戲，通過視頻識別技術，依靠相機捕捉三維空間中玩家的運動。著名的體感游戲平臺有任天堂Wii、索尼PS3和微軟Kinect。

任天堂Wii WAI操控感方面相對較差，索尼PS通過動作感應電子以及攝像頭追蹤光標的技術完成體感操控，微軟Kinect的體感操控完全擺脫傳統游戲手柄的束縛，通過自身肢體來控制游戲，其無需手柄的全方位感應以及麥克風語音操控均領先全球。在畫面清晰度方面，任天堂Wii也不如索尼PS和微軟Kinect。

相比較而言，Kinect顯得更為優越，更為新穎，完全脫離傳統的游戲方式，實現真實的游戲感受。

三、Kinect原理及應用

1.Kinect的原理及特性

Kinect體感控制的原理在于Kinnect的攝像頭可以捕捉人肢體的動作，編寫相應程序去識別玩家動作和聲音，通過記憶、分析處理這些動作和聲音，將捕捉到的手勢動作轉換成游戲控制，從而達到人機互動效果。更進一步來說，Kinect主要借助于PrimeSense軟件進行攝像頭偵測、捕捉用戶手勢動作，然后再將捕捉到的影像與內部存在的人體模型進行對比，只要檢測出任何一個符合Kinect內部已存在的人體模型的物體，則就會被創造成相關的骨骼模型，最后系統再將該模型轉換成相關的虛擬角色，該角色通過識別該人體骨骼模型的關鍵部位進行相應動作觸發實現人機互動。在Kinect的虛擬骨骼模型中人體的25個關鍵部位可以被系統識別。同時，Kinect在此基礎上還加入了識別人體動作如：站立/坐姿等技術，實現了對更多人體動作的識別，大大提高了識別度。除了上述的識別技術，Kinect的紅外定位技術使得它比一般的攝像頭更為智能，捕獲范圍更廣，Kinect能夠通過紅外線識別人體動作，能夠對人體的48個部位進行實時追蹤。此外，Kinect還可以識別出完整的RGB色彩，并且內置麥克風，可以和用戶進行“對話”交流。

2.Kinect的應用范圍

雖然Kinect是微軟為XBOX 360推出的動作捕捉設備，除了常用的體感游戲之外，Kinect還有很廣泛的應用范圍。2011年微軟發布了Kinect for Windows SDK，以幫助開發者在PC上開發Kinect相關的應用程序。本質上開發Kinect應用和開發其他Windows應用一樣，同時Kinect for Windows SDK支持Kinect的相關功能，如彩色圖像、深度圖像、音頻、骨骼動畫數據等。由此，可以利用SDK開發出很多體感應用。

目前，Kinect已經被廣泛的應用到生活的各個領域，不斷完善的Kinect將更能發揮其強大的功能，更好地實現人機互動的應用。

四、基于Kinect的互動應用開發

1.基于Kinect的開發環境要求

要通過Kinect for Windows SDK進行互動應用開發，首先需要Windows 7 （32位元或64位元版本皆可）的操作系統以及Visual Studio 2010 Express（或是其他版本的Visual Studio 2010）和Microsoft .NET Framework 4.0的軟件環境。下載安裝Kinect for Windows SDK，將Kinect感應器接上電腦即可開始使用Kinect。開發應用程序需要的開發環境為Visual Studio 2010，開發語言為C#或 C++。

2.數字媒體專業互動應用開發實踐方向

數字媒體專業的發展方向涉及到幾個領域，比較典型的如動畫設計與制作，游戲設計與開發等，目前動漫、游戲都只是處于二維空間的程度，即使有些看起來很像3D，但是我們卻完全沒有3D交互的感覺。對此感興趣的同學，可以將Kinect和動畫設計與制作結合起來，利用Kinect將動漫人物實體化，讓觀眾真真正正的成為整個故事的主角，隨著自己的意愿讓故事發展，這樣的動漫才是最有意思的，而且每一個人都有不一樣的版本，利用Kinect的特點將動漫場景具體化、實體化，讓動漫人物可以活起來，同時讓動漫也活起來。

對于偏向于游戲方向的同學，可以利用Kinect的特性，通過自己編程將游戲實現成脫離傳統鍵盤鼠標的體感游戲，在玩游戲的過程中能夠讓玩家通過人體互動盡情體驗游戲的樂趣，同時還能夠鍛煉玩家身體各部分和大腦的配合度，這樣也能夠鍛煉玩家的身體，達到強身健體的效果。這樣的開發項目對于同學們來說都具有很大的吸引力，比起單一的、簡單的游戲案例更能激發同學們的學習熱情和創新能力。

從專業課程設置上，我們數字媒體專業《C程序設計》《面向對象程序設計》《可視化編程技術》《Java程序設計》與《數據結構與算法》這些課程可以為Kinect互動應用開發提供技術基礎。同時，《動畫設計與制作》《3D游戲角色動畫》《游戲程序設計》《游戲人工智能》等專業課程使得同學們掌握了數字媒體設計與制作的基本理論及數字媒體的核心技術，在這些專業課程的基礎上，針對于與Kinect體感技術密切相關的課程主要體現在我們所開設的《互動應用開發》和《人機交互技術》這兩門課上。通過《互動應用開發》《人機交互技術》課程的學習，能夠掌握Kinect的安裝環境和配置有關方面的知識，利用Kinect實現即時動態捕捉、影像辨識、麥克風輸入、語音辨識等功能。在理解體感技術的基本理論及原理的基礎上，可以根據實際需要進行人機交互應用的深度開發。

此類課程是實踐性很強的課程，為了激發大家的學習熱情，學習過程采用基于“項目引導-任務驅動”的方法，通過有趣的項目引導的方式，在探究完成任務和解決問題的過程中進行學習。經過一個學期的實踐練習，部分優秀的互動應用作品已經開發完成。如可以脫離360box在PC機上完成的經典體感游戲，廣受同學們的好評。

五、結束語

實踐證明，在Kinect互動應用的學習中，同學們對體感技術的興趣越來越大，從中受到一些啟發和鍛煉，并提出很多好的想法和創意。今后，可以努力讓這些創意變成真正的應用，制作出更好玩的體感游戲，創造出更多更實用的體感應用，真正地做到學以致用。

參考文獻：

[1]王萬良，朱上上.軟件與藝術融合的數字媒體跨學科人才培養模式[J].中國大學教學，2009，（3）.

[2]張潔.新一代游戲革命——小議Kinect體感游戲.綜合學術論壇，2012，（2）.

[3]微軟研究院. Kinect原理介紹

[4]微軟研究院. Kinect開發編程指南.