本文關(guān)鍵詞：基于運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)的拉班舞譜生成，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

當(dāng)前位置：首頁 >> 機(jī)械/儀表 >> 運(yùn)動(dòng)捕捉舞譜技術(shù)方案

基于運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)的拉班舞譜生成科研分析

學(xué) 工 教

院 號 師

音樂系

完成日期

2016.3.8

目

錄

前言 .............................................

............................................................... 4 一、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................................................... 4 二、運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng) ..................................................................................... 4 三、BVH 文件 ............................................................................................. 8 四、基于 BVH 文件的拉班舞譜自動(dòng)生成算法 ......................................... 9 五、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為舞譜 ......................................................................... 9 六、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) ................................................................................... 12

前言

項(xiàng)目主要目的是通過使用運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù) BVH (Biovision Hierarchical Data)文件作為原始數(shù)據(jù)，通過解析 BVH 文件的骨架層次結(jié)構(gòu)，量化運(yùn)動(dòng)方向與時(shí)間， 自動(dòng)地生成與其相對應(yīng)的拉班舞譜。 項(xiàng)目流程圖：

采購運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng) （國外設(shè)備或國內(nèi)設(shè)備

舞蹈老師運(yùn)動(dòng) 捕捉

BVH 文件骨 架數(shù)據(jù)分析

歐角拉數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)化

生成拉丁舞 譜

一、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人體運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)成為了研究的熱點(diǎn)。它為動(dòng)畫和游戲的制作提供了新的途徑。 同時(shí)，這種技術(shù)也產(chǎn)生了更廣泛的應(yīng)用，不僅僅可以捕捉人體的運(yùn)動(dòng)，還可以捕捉動(dòng)物設(shè)置機(jī)器設(shè)備的運(yùn) 動(dòng)情況。 目前業(yè)界沒有舞譜自動(dòng)生成系統(tǒng)，只有學(xué)術(shù)性的研究，沒有實(shí)質(zhì)的科研。運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)

二、運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng) 1、全身動(dòng)作捕捉系統(tǒng)
隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展和動(dòng)畫制作要求的提高，在發(fā)達(dá)國家，運(yùn)動(dòng)捕捉已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用化 階段，有多家廠商相繼推出了多種商品化的運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備，如 MotionAnalysis 、 Polhemus 、 Sega Interactive 、 MAC 、 X-Ist 、 FilmBox 等，成功地用于虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲、人體工程學(xué)研究、模擬訓(xùn)練、生 物力學(xué)研究等許多方面。 從技術(shù)的角度來說，運(yùn)動(dòng)捕捉的實(shí)質(zhì)就是要測量、跟蹤、記錄物體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)軌跡。典型的 運(yùn)動(dòng)捕捉設(shè)備一般由以下幾個(gè)部分組成： · 傳感器。所謂傳感器是固定在運(yùn)動(dòng)物體特定部位的跟蹤裝置，它將向 Motion capture 系統(tǒng)提供運(yùn)動(dòng)物體 運(yùn)動(dòng)的位置信息，一般會(huì)隨著捕捉的細(xì)致程度確定跟蹤器的數(shù)目。 · 信號捕捉設(shè)備。這種設(shè)備會(huì)因 Motion capture 系統(tǒng)的類型不同而有所區(qū)別，它們負(fù)責(zé)位置信號的捕捉。 對于機(jī)械系統(tǒng)來說是一塊捕捉電信號的線路板，對于光學(xué) Motion capture 系統(tǒng)則是高分辨率紅外攝像機(jī)。 · 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。 Motion capture 系統(tǒng)，特別是需要實(shí)時(shí)效果的 Motion capture 系統(tǒng)需要將大量的運(yùn)動(dòng) 數(shù)據(jù)從信號捕捉設(shè)備快速準(zhǔn)確地傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，而數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備就是用來完成此項(xiàng)工作的。 · 數(shù)據(jù)處理設(shè)備。經(jīng)過 Motion capture 系統(tǒng)捕捉到的數(shù)據(jù)需要修正、處理后還要有三維模型向結(jié)合才能完 成計(jì)算機(jī)動(dòng)畫制作的工作，這就需要我們應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件或硬件來完成此項(xiàng)工作。軟件也好硬件也罷它 們都是借助計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)高速的運(yùn)算能力來完成數(shù)據(jù)的處理，使三維模型真正、自然地運(yùn)動(dòng)起來。

全身動(dòng)作捕捉系列是實(shí)用光學(xué)式運(yùn)動(dòng)捕捉產(chǎn)品。

系統(tǒng)采用多臺(tái)近紅外線高感度攝像機(jī)及相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集，支持實(shí)時(shí)在 線或者離線的運(yùn)動(dòng)捕捉及分析。在國際上擁有同類產(chǎn)品最高性價(jià)比，可廣泛的應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、軍事模擬、 工程測量、醫(yī)學(xué)研究中的運(yùn)動(dòng)機(jī)能評價(jià)和康復(fù)醫(yī)療、體育運(yùn)動(dòng)分析和體育訓(xùn)練指導(dǎo)、影視、動(dòng)畫和游戲制 作等諸多領(lǐng)域。

取相攝像頭 1、數(shù)據(jù)采集 精度更高 全身動(dòng)捕系列光學(xué)被動(dòng)式攝像機(jī)，對于細(xì)微動(dòng)作都可實(shí)現(xiàn)精細(xì)捕捉。 相機(jī)前端特有的處理芯片具有 FPGA 編成功能，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高速處理。 相機(jī)采用圓形擬合算法的標(biāo)識點(diǎn)（Marker）中心演算功能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的標(biāo)識點(diǎn)高精度識別。 相機(jī)采用 144 個(gè) LED 照明，在保證亮度前提下效率更高。 2、系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠 系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 協(xié)議網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式，構(gòu)成簡單，無需專用采集設(shè)備，一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制所有相 機(jī)。

集成為一根的攝像機(jī)專用綜合電纜具有采樣同步控制信號傳輸；LED 照明同步控制信號傳輸；攝像機(jī) 和 LED 照明供電傳輸多種功能的同時(shí)，極大地簡化了系統(tǒng)布線結(jié)構(gòu)同時(shí)，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸更穩(wěn)定，克服了 USB 等方式的連接距離短、級聯(lián)臺(tái)數(shù)受限等問題。 3、系統(tǒng)功能更強(qiáng)大 高性能自動(dòng)識別功能，根據(jù)人體模板自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)識點(diǎn)匹配，免除繁雜的操作。 強(qiáng)大的后期數(shù)據(jù)自動(dòng)插值、濾波和手動(dòng)修改等編輯功能以及 CSM、BVH、FBX、BIP、DRS、TRC、C3D 等通用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，完全滿足動(dòng)漫、體育、醫(yī)療等不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。 全面支持第三方軟件相結(jié)合使用接口（如 MotionBuilder、3DMax、Maya、Delt3D 或測力平臺(tái)、肌電儀 以及客戶自主開發(fā)平臺(tái)軟件等，進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、定時(shí)傳送及各種同步觸發(fā)控制接口）。 4、系統(tǒng)操作更簡潔便利 系統(tǒng)根據(jù)中國用戶設(shè)計(jì)，在保證完美實(shí)現(xiàn)功能的前提下極大的簡化了系統(tǒng)操作中繁瑣的人機(jī)交互模塊， 使整個(gè)系統(tǒng)操作流程更加方便快捷。 系統(tǒng)架設(shè)靈活，可以根據(jù)環(huán)境和使用者意愿來搭建捕捉系統(tǒng)，捕捉范圍可根據(jù)房間大小和用途隨時(shí)調(diào) 整。 相機(jī)獨(dú)立的 LED 編號顯示，使架設(shè)和調(diào)整操作更方便。 同等捕捉空間標(biāo)識點(diǎn)更精�。�3mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm 規(guī)格），被測者運(yùn)動(dòng)更自如。 5、光學(xué)被動(dòng)式運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，擁有業(yè)界高性價(jià)比 系統(tǒng)獨(dú)特的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)成，在實(shí)現(xiàn)同等運(yùn)動(dòng)捕捉性能時(shí)，在價(jià)格上具有更大優(yōu)勢，整體系統(tǒng)具有更 高性價(jià)比。

應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域： 可應(yīng)用于高端裝備的虛擬裝配；高等教育的虛擬教學(xué)及科學(xué)研究；國防軍隊(duì)的軍事訓(xùn)練； 醫(yī)療領(lǐng)域： 1、對患者進(jìn)行步態(tài)分析、動(dòng)作分析、運(yùn)動(dòng)失調(diào)程度評價(jià)等； 2、動(dòng)物藥理反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。 體育領(lǐng)域： 體育訓(xùn)練、體育教學(xué)、步態(tài)分析、田徑項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)分析、冬季體育項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)分析、球技動(dòng)作分析、 舞蹈動(dòng)作分析、帆板動(dòng)作分析、自行車競技分析、打斗技巧分析等。 影視動(dòng)畫： 現(xiàn)代影視特技制作、三維電影、三維動(dòng)畫和游戲制作。 其它領(lǐng)域： 系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于：人體工學(xué)研究、機(jī)器人研究、感性工學(xué)研究、高精度振動(dòng)計(jì)測、福祉工學(xué)領(lǐng)域、 靈活性能評價(jià)、碰撞試驗(yàn)、飛行測試、心理分析、剛性測試、實(shí)用性能評價(jià)。

測試軟件 Fig. Test software 除了運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)還需要結(jié)合用交互追蹤系統(tǒng)：

2、G-Motion 交互追蹤系統(tǒng)
這是是一套高精度光學(xué)位置追蹤產(chǎn)品，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的捕捉目標(biāo)物體 6 自由度姿態(tài)（位置和 方向）信息�？勺鳛樘摂M現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互外設(shè)，也可應(yīng)用于人體動(dòng)作捕捉、結(jié)合半實(shí)物仿真設(shè)備 進(jìn)行姿態(tài)捕捉和運(yùn)動(dòng)實(shí)物的空間位置信息實(shí)時(shí)獲取等方向。

? 紅外光學(xué)追蹤，無電、磁和聲音干擾 ? 可支持 2-12 個(gè)紅外攝像頭，用戶可根據(jù)追蹤范圍需求選擇攝像頭的個(gè)數(shù) ? 支持眼鏡和手持式交互設(shè)備追蹤，有 6 個(gè)按鈕可以進(jìn)行交互功能設(shè)計(jì)開發(fā) ? 高度準(zhǔn)確的 6 自由度姿態(tài)（位置、方向）追蹤 ? 位置追蹤精度 0.2mm，角度追蹤精度 0.2° ? 60/120 Hz 刷新率可調(diào) ? 支持 12 路同步處理，并可級聯(lián)擴(kuò)展，同步延遲可調(diào) ? 支持簡捷快速自定義跟蹤目標(biāo) ? 靈活方便的場地校準(zhǔn)和相機(jī)校準(zhǔn) ? 支持追蹤數(shù)據(jù)記錄與回放 ? 直觀的 2D/3D 數(shù)據(jù)顯示 ? 集成 VRPN 接口，可以結(jié)合系統(tǒng)選用的 CAE 后處理軟件和虛擬設(shè)計(jì)輔助軟件 ? 用戶追蹤界面與系統(tǒng)算法處理器可分離，利于部署 1）可以作為交互外設(shè)與虛擬現(xiàn)實(shí)類軟件 DVS3D、Unity 等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)虛擬展示、虛擬裝配等人機(jī)交互； 2）可以應(yīng)用于半實(shí)物仿真訓(xùn)練，如半實(shí)物的消防演練、軍事虛擬射擊等； 3）可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)物體的空間位置高精度姿態(tài)定位，比如機(jī)器人路徑規(guī)劃中運(yùn)動(dòng)信息的實(shí)時(shí)捕獲； 4）應(yīng)用于人體動(dòng)作捕捉，進(jìn)行步態(tài)分析和虛擬人動(dòng)作模擬。

三、BVH 文件
項(xiàng)目所使用運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)格式為 BVH (Biovision Hierarchical Data)文件，它主要由骨架層級結(jié)構(gòu)部分和歐拉 角運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)兩大部分組成

三維人體骨架模型 2Fig. 3d human skeleton model2

四、基于 BVH 文件的拉班舞譜自動(dòng)生成算法
本章將對拉班舞譜的生成算法進(jìn)行詳細(xì)探討，這也是本次論文的核心內(nèi)容。通過對 BVH 文件進(jìn)行解析 和轉(zhuǎn)換，并利用拉班舞譜的規(guī)律和特點(diǎn)，找出運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)與拉班舞譜的對應(yīng)關(guān)系，并最終在圖形界面顯 示下自動(dòng)生成拉班舞譜，其過程如下: (1)讀取 BVH 文件，按照 BVH 文件中所描述的骨骼層級結(jié)構(gòu)讀取數(shù)據(jù)，并將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分組存儲(chǔ)。 (2)歐拉角數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 由于 BVH 文件中所存儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為歐拉角數(shù)據(jù)， 因此我們需要將其轉(zhuǎn)換為慣 性坐標(biāo)系下的位置數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行接下來的關(guān)于水平運(yùn)動(dòng)方向和垂直程度的分析。 (3)判斷運(yùn)動(dòng)方向。首先，將人體分為 5 個(gè)主要的身體部位(Body Part ) 即頭、左臂、右臂、左腿和右 腿。然后根據(jù)這 5 個(gè)身體部位的空間位置關(guān)系來判斷他們的水平運(yùn)動(dòng)方向和垂直程度。 (4)生成最初的拉班舞譜數(shù)據(jù)。將其中過于瑣碎和重復(fù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h 減和合并。(5)生成最終的拉班舞譜數(shù)據(jù)。 (6)繪制拉班舞譜。

五、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為舞譜
我們知道，存儲(chǔ)在 BVH 文件當(dāng)中的運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)都是以歐拉角的形式存儲(chǔ)的 三維旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，為了方便以后對身體各部位的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)趨勢進(jìn)行判斷，我們需要將歐拉角旋轉(zhuǎn) 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為慣性坐標(biāo)系下的空間位置數(shù)據(jù)[[31-32]。因?yàn)�，如果直接使用歐拉角作為判斷依據(jù)，所得到的結(jié) 果十分不理想。下面首先簡要介紹一下幾種常用的坐標(biāo)系[30J0

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為了計(jì)算出子節(jié)點(diǎn)在其父竹點(diǎn)慣性坐標(biāo)空間卜的位置，我們需要將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù) 中的歐拉角組合成一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣。前面曾經(jīng)提到，關(guān)于歐拉角最為常用的約定為 "heading-pitch-bank"，這是從慣性坐標(biāo)系到物體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)。設(shè) H, P, B 分別 為繞 Y 軸，x 軸和 z 軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣，我們將其旋轉(zhuǎn)角依次設(shè)為 h, p, b，那么 則我們可以得出從慣性坐標(biāo)系到物體坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)的公式如下:

但是，，我們需要使用的 BVH 文件的歐拉角旋轉(zhuǎn)順序?yàn)椤皉oll-pitch-yaw"，它與"heading-pitch-bank”的旋 轉(zhuǎn)順序正好相反，因而我們需要通過求慣性到物體旋轉(zhuǎn)矩陣的逆獲取由物體坐標(biāo)系到慣性坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩 陣。

上圖可以看作是一次的旋轉(zhuǎn)矩陣，如果將其乘以當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的 OFFSET，就可運(yùn)動(dòng)分析

我們將人體分為 5 個(gè)主要的身體部位(BODY PART 包括左腿、右腿、左臂、右臂、和頭部。針對每一個(gè) 身體部位，我們要判斷在每一幀數(shù)據(jù)中其末端所處的方向和高度空問。也就是判斷子節(jié)點(diǎn)在以父節(jié)點(diǎn)為原 點(diǎn)的慣性坐標(biāo)系下所處少 27 個(gè)子空間中的哪一個(gè)。 這里的子節(jié)點(diǎn)與父節(jié)點(diǎn)并不是指的在 BVH 文件樹一形結(jié) 構(gòu)中直接意義上的父子節(jié)點(diǎn)，而是具有拉班舞譜意義的父子節(jié)點(diǎn)。例如，對于右臂來說，右腕關(guān)節(jié) Right Wrist 在樹形結(jié)構(gòu)中的直接意義上的父節(jié)點(diǎn)為右肘關(guān)節(jié) Right Elbow，但它在拉班舞譜意義上的父節(jié)點(diǎn)實(shí)際上 為右肩關(guān)節(jié) Right Shoulde:節(jié)點(diǎn)。也就是說，拉班舞譜意義上的父子節(jié)點(diǎn)并不一定與骨架結(jié)構(gòu)中直接意義上 的父子節(jié)點(diǎn)相同。如圖 4.5 所示，顯示了拉班舞譜意義上的父子節(jié)點(diǎn)的示例。

當(dāng)然，拉班舞譜意義上的父子節(jié)點(diǎn)也有可能與直接意義上的父子節(jié)點(diǎn)相同。 例如，考慮頭部的動(dòng)作，Head 節(jié)點(diǎn)在樹形結(jié)構(gòu)中直接意義上的父節(jié)點(diǎn)就是 Neck 節(jié)點(diǎn)，與拉班舞譜意 義上的父子節(jié)點(diǎn)相一致。為了要對每一個(gè)身體部位所處的空間和方向做出判斷，我們需要求得每一個(gè)身體 部位拉班舞譜意義上父子節(jié)點(diǎn)的相對位置關(guān)系。即在拉班舞譜意義上，子節(jié)點(diǎn)在以父節(jié)點(diǎn)為原點(diǎn)的慣性坐 標(biāo)空間下的相對位置。由式 4.10 我們可以很方便的求出子節(jié)點(diǎn)在其直接意義上的父節(jié)點(diǎn)慣性坐標(biāo)空間下的 位置數(shù)據(jù)。為了求得子節(jié)點(diǎn)在其拉班舞譜意義上的父節(jié)點(diǎn)慣性坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)，我們還需要進(jìn)行進(jìn)一步 的運(yùn)算。假設(shè)拉班舞譜意義上的父節(jié)點(diǎn)為 JOINT PARENT,拉班舞譜意義上的子節(jié)點(diǎn)為 JOINT CHILD，當(dāng)它們在 運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中相鄰接時(shí)(即它們同時(shí)為直接意義上的父子幾點(diǎn))可以直接通過式 4.10 求得慣性坐標(biāo)系下的位置 數(shù)據(jù)。而當(dāng) JOINT PARENT 和 JOINT CHILD 在樹形結(jié)構(gòu)中并不相鄰時(shí)，則我們需要先求出 JOINT PAPRENT 的實(shí) 際的子節(jié)點(diǎn)(設(shè)為 JOINT MIDDLE)的旋轉(zhuǎn)矩陣，再通過乘以 JOINT MIDDLE 的 OFFSET 信息獲取 JOINT MIDDLE 相對于 JOINT PARENT 的位置偏移 p1，而這個(gè)實(shí)際的子節(jié)點(diǎn) JOINT MIDDLE 又是 JOINT CHILD 的直接意義上的 父節(jié)點(diǎn)，這時(shí)，再根據(jù)式 4.10 求得 JOINT CHILD 相對于中間節(jié)點(diǎn) JOINT MIDDLE 的位置偏移 p2。同時(shí)，p1 和 p2 都是以慣性空間為參考，并且 p2 的原點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn) JOINMIDDLE 的位置，因而 p1+p2 獲得的新的位置偏 移 p3 就是拉班意義上的子節(jié)點(diǎn) JOINT CHILD 相對于其父節(jié)點(diǎn) JOINT PARENT 的位置偏移。正如下圖 4.6 顯示 了不相鄰父子節(jié)點(diǎn)的情況。 支撐欄動(dòng)作分析

通過前面對拉班舞譜的介紹，我們知道支撐欄在拉班舞譜的 3 線 11 欄中屬于最為重要和特殊的一欄， 它是用來記錄人體支撐部位的動(dòng)作，即人體的哪一個(gè)或是哪幾個(gè)部位起支撐人體重心的作用，那么它或它 們的動(dòng)作就會(huì)被記錄在支撐欄里。 一般來講，人體各個(gè)部位都可以起到支撐人體重心的作用，因此它們都可以 看作支撐部位。例如，在現(xiàn)代街舞中，許多頭轉(zhuǎn)的動(dòng)作都是頭部作為支撐點(diǎn)，支撐整個(gè)人體的重量;還 有許多舞蹈中用手作為支撐做一些倒立的舞蹈動(dòng)作。但是，絕大多數(shù)的舞蹈動(dòng)作還是以腿部作為主要支撐 的。為了便于分類，我們把能起支撐作用的部位分為 12 類，他們依次是左腳和右腳，左膝和右膝，左手和 右手，左肘和右肘，左肩和右肩，還有軀干和頭部。表 4.1 對著 12 個(gè)身體部位進(jìn)行了整理和歸類。

根據(jù)式 4.10 我們可以求出當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在其直接意義上的父節(jié)點(diǎn)的慣性坐標(biāo)空間下的坐標(biāo)，那么再加上其 父節(jié)點(diǎn)的世界坐標(biāo)，我們可以很方便的求得當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的世界坐標(biāo) Child..xyz 二 Parent.rotation x Child.of}set+Parent.xyz

六、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)
在基于以上的討論和研究的基礎(chǔ)之上，該系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的功能主要有: (1)讀取并解析 BVH 文件; (2)播放 BVH 文件(通過調(diào)用 BVH player 程序來播放; (3)完成 BVH 文件向拉班舞譜的轉(zhuǎn)化。 這些功能通過構(gòu)造幾個(gè)主要的類來實(shí)現(xiàn)，下圖 5.1 顯示了拉班舞譜的生成過程 及主要類的功能。

界面及結(jié)果展示

首先，我們:,.iii 要讀取一個(gè) r}v}}文件，如下 ICI s.2 所示，通過點(diǎn)擊“瀏覽”按鈕

點(diǎn)擊“確定”按鈕之后，進(jìn)入舞譜設(shè)置界面

通過 bvhplayer，我們就能夠以人體節(jié)點(diǎn)模型的形式播放我們讀取的 BVH 文州 了，顯示了 BVH 文件的播放。

對應(yīng)的舞譜及人像對比：

上圖(1)為原始數(shù)據(jù)的開始階段，由于在前 100 多幀中各節(jié)點(diǎn)并沒有發(fā)生任何運(yùn)動(dòng)，我們對各身體 部位加入了速度判斷，不發(fā)生運(yùn)動(dòng)的部位是不會(huì)被記錄的，所以在(1)的位置并沒有舞譜符號;在(2)中，人體 慢慢向前移動(dòng)，右腳邁出，帶動(dòng)人體前進(jìn)，從而產(chǎn)生了右腿在前左腿在后的情況，正如左側(cè)(2)部分所示， 生成的拉班舞譜符號與人體在這段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)相一致;在(3)中，人體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，該時(shí)間段內(nèi)人體各部位的 動(dòng)作分別為左腿向前，右腿向后，左手向左，右手向右，頭部有一個(gè)比較明顯向前的動(dòng)作，與其生成的舞 譜符號相一致:(4)中，人體各部位的動(dòng)作分別為左腿向后，右腿向前，左手臂向左前，右手臂向右，與 其生成的舞譜符號基本相同。由于在人體運(yùn)動(dòng)過程中，人體的朝向在不斷發(fā)生著變化，而我們目前所使用 的判斷身體各部位動(dòng)作的方法還沒有將人體朝向的判斷加入其中，因而導(dǎo)致了一些不恰當(dāng)?shù)奈枳V符號的產(chǎn) 生，這也是我們接下來要進(jìn)行研究的方向。通過上面的結(jié)果對比圖，我們可以看出，在運(yùn)動(dòng)不是很復(fù)雜的 情況下，或是在人體朝向相對于初始位置沒有發(fā)生很大變化的情況下，生成的拉班舞譜結(jié)果與運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù) 據(jù)中的記錄基本一致，還是比較令人滿意的。在接下來的研究工作中，我們首先會(huì)加入人體朝向的判斷， 并將其作為判斷身體各部位運(yùn)動(dòng)方向的前提，進(jìn)而提高我們所生成的拉班舞譜的準(zhǔn)確率。



  本文關(guān)鍵詞：基于運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)的拉班舞譜生成，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。