基于計算機技術構建鉛球能量代謝過程動畫

中圖分類號：G804 文獻標識：A 文章編號：1009-9328（2015）04-000-01

摘 要 本研究通過Motion光學動作捕捉設備采集人體運動數據，并借助3Ds MAX平臺開發構建鉛球運動項目的三維模型，建立起虛擬仿真三維模型，同時通過Adobe Flash平臺構建鉛球運動過程中各階段能量代謝變化的特點來實現鉛球三維立體動作技術的教學講解、演示、示范等。通過運動數據捕捉、人體建模、三維模型建立使投擲鉛球過程中的能量代謝過程清晰的展現在三維模型動畫上，使學習者能夠清晰、直觀地掌握投擲鉛球的技術動作要領和能量代謝特點。基于計算機技術建立鉛球三維模型和鉛球能量代謝的三維動畫技術是可行的。

關鍵詞 能量代謝 鉛球 虛擬教學 三維動畫 動作捕捉 3Ds MAX

隨著目前虛擬仿真技術和計算機輔助教學技術的發展，利用3Ds Max和Flash建立體育項目動畫庫不僅可以將運動的技術要領以及戰術分配等以動畫的形式展現出來，供體育教學以及研究人員參考，還可以將運動過程中的能量變化通過三維動畫的形式呈現出來，方便學習者學習生物化學的理論知識，大大提高了教學的效率與質量。

一、實驗方法

一方面，研究通過motion analysis獲取運動數據，再通過3Ds max模型建立平臺制作鉛球運動模型；另一方面，通過查詢并研究投擲鉛球過程中的能量代謝特征，了解各階段的ATP、酶及能量的消耗和補充情況，通過計算機技術能夠直觀的將投擲鉛球過程中各階段的能量代謝變化通過動畫的形式直觀的表現出來。

二、實驗結果

通過Motion光學動作捕捉采集鉛球運動員的投擲鉛球過程中的運動數據，并將運動數據導入3Ds max平臺，制作出鉛球三維運動人體模型。再通過Flash平臺制作鉛球運動過程中的能量代謝過程動畫，實現鉛球能量代謝特點的展示和投擲鉛球過程中人體肌纖維募集和分子物質變化特點的展示。

三、分析與討論

第一，鉛球能量代謝過程教學動畫學術性和藝術性分析。在研究中，鉛球運動三維模型是通過Motion analysis捕捉人體精細運動數據和三維建模軟件3Ds max軟件來實現的。數據采集精度較高，同時3Ds max也可以逼真的制作出仿真度較高的角色模型，很廣泛的應用于人物模型的制作中。

第二，虛擬人物動畫制作的可行性分析。目前，人物角色仿真技術在三維動漫領域的應用相當廣泛，其中不僅包括三維動漫游戲人物人體及運動仿真技術，還包括三維動漫游戲人物人頭及表情仿真技術和三維動漫游戲人物服裝仿真技術。

第三，針對生物化學課程教學內容抽象、枯燥，涉及到的化學反應和分子結構復雜等特點，應用計算機技術對生物化學教學中多媒體3 D動畫的制作、應用以及與傳統教學的有機結合等進行了初步探討。研究發現，在生物化學教學中恰當地使用3 D動畫，能夠加深學生對于鉛球各階段運動技能特點的理解，從而達到提高教學質量的目的。

四、結論與建議

（一）結論

第一，通過對捕捉運動數據、制作鉛球運動三維模型、鉛球運動過程能量代謝分析及基于Flash平臺的能量過程代謝動畫制作的探索，基于計算機技術構建鉛球能量代謝過動畫的技術路線是可行的。第二，通過文獻資料法、實驗測試法、訪談法等研究方法，得出應用三維模型技術在生物化學教學課件制作中的可行性、實用性及優越性。研究過程中后期的制作模型以及能量代謝過程分析較為淺薄。并且個人計算機能力較為淺薄和研究過程涉及到多方面計算機技術，軟件后期的界面優化以及功能模塊較為單一。

（二）建議

第一，計算機能力較為薄弱，希望以后學校更好的把計算機與體育相結合，讓計算機技術更好的為體育科技服務。第二，隨著計算機虛擬技術的發展，我們不但可以利用計算機建立能量代謝的虛擬動畫，還可以建立運動項目能量代謝動畫庫。第三，隨著計算機技術的發展，我們也可以建立更多的虛擬場景和模型，并結合專業特點，建立虛擬實驗室或者虛擬實驗室平臺，供學生操作和使用。

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