舞蹈虚拟仿真教学平台建设研究

舞蹈虚拟仿真教学平台建设研究

覃晓萍

华中师范大学，武汉 430079

摘要：本文介绍了舞蹈虚拟仿真教学平台建设的背景，详述了该教学平台的系统功能，并给出了平台的系统框架和开发流程。

关键词：舞蹈；虚拟仿真；平台

一、研究背景

目前国内大部分高校的舞蹈专业教学通常是由专业教师进行现场教学，其大部分舞蹈技能技巧都需要学生通过模仿教师舞蹈动作进行学习与感悟，具有很强的实践性。信息技术的出现与发展，极大地推动了舞蹈教学方式的改革，虚拟现实技术在舞蹈教学中的应用很大程度上推进了舞蹈教育的信息化发展。虚拟现实技术通过动作捕捉技术、计算机的交互技术等先进技术将舞蹈教学内容呈现在三维虚拟世界中，打破实践教学的时空限制，极大地提高了舞蹈教学的效率。针对虚拟仿真技术能够构建一个立体的三维虚拟世界，对参与者的行为动作做出实时反馈，从而带给参与者一种身临其境的感受，所以，虚拟现实技术被广泛应用于模拟实践中。由于虚拟现实技术在动作捕捉与动作轨迹跟踪矫正方面有着显著优势，所以被逐渐用来与舞蹈教学相融合，对于传统的舞蹈教学方式起着重要的补充作用。

二、项目目标

“舞蹈虚拟仿真教学平台”项目以“高阶性、创新性、挑战度”为指导原则，以《国家虚拟仿真实验教学项目技术要求》为标准，依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台，平台通过动作捕捉技术与三维仿真技术相结合，让学生在直观、生动、形象、逼真的图形、动画、三维场景构造的虚拟环境中开展实验舞蹈演示、舞蹈动作设计、舞蹈韵律探索、舞蹈理论学与考核，考核数据处理、实验报告生成等实验活动，并具有信息发布、数据收集分析、互动交流、成绩评定与管理、成果展示等功能，实现优质实验教学资源共享，满足高校舞蹈教学的虚拟仿真实验教学需求，建立功能强大的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。

三、系统功能

1 、舞蹈运动轨迹交互学习与考核功能

运动轨迹的舞蹈教学的重点，学生对舞蹈动作的运动轨迹在传统的教学过程中，只能通过老师的现场演示或观看视频录像的方式去理解。通过我们对教师标准舞蹈动作的动作捕捉，在舞蹈运动轨迹虚仿真教学，可以让学生不但看到标准、规范的舞蹈动作运动轨迹，还能就运动轨迹的要点进行交互操作控制虚拟人，实现真正看得见、摸得着、做错了有提示，能做到有响应的虚拟仿真教学。

同时，在理解与熟悉舞蹈运动轨迹后，进入考核环节，在不同运动轨迹点进行考核与互动，系统记录学生的操作过程的正确与否，形成考核数据。

2 、舞蹈动作意象交互学习与考核功能

人体人体动态意象美是舞蹈美创造与欣赏的主干。在舞蹈表演中，通过人体动态来构织某种审美意象，一方面可以使舞蹈摆脱人体外观形态的限制，获得更为广阔的表现领域;另一方 面可以使舞蹈摆脱单一的抒情色彩，通过一定审美意象的营造来揭示人生哲理，使舞蹈成为一门深刻的艺术。因此，舞蹈教学的另一大重点是，让学生理解舞蹈动作的审美基点，透过人体美、人体动态美的思想理解，来更好的用舞蹈动作体现舞蹈人体动态美，在传统的考学过程中，舞蹈意象几乎无法用写实的方式向学生传递，只能通过老师的语言，让学生凭自己的悟性自己体会。

结合对教师标准舞蹈动作捕捉的数据，利于三维计算机仿真技术可以，实现对舞蹈意象 势、意、象的形象呈现，可以实现不同动作要点呈现不同的形式，让学生可以亲眼看到不同舞蹈动作所应据有的意象，从而对舞蹈动作有更深体的理解与体会。

3 、舞蹈骨骼肌肉交互学习与考核功能

舞蹈是门肢体动作语言的艺术，它不是靠纯技巧的运动，更需要的是演员的文化、艺术修养。无论演员是进行舞台表演，还是进行练功房中的基本功训练，意识支配特别关键。意识控制肌肉的收缩与放松、收缩用力程度，张中有弛、弛中有张，这才会使舞蹈表演有感觉、有味道。

因此，在舞蹈教学过程中向学员讲解舞蹈动作骨骼与肌肉的运动规律与机理显得犹为重要，而这是传统现场教学过程中无法进行体现的。

通过结合对教师标准舞蹈动作捕捉的数据进行建模，结合人体骨骼肌肉的生理特点，我们可以做到让学生在理解舞蹈动作与运动轨迹的前提下，更深入一步，了解和学习骨骼肌肉与舞蹈动作的关系和运动规律。

4 、舞蹈内在气息交互学习与考核

舞蹈中的气是指人们的呼吸在形体动作中的艺术化。舞蹈以气作为外部姿态的推动力，还注重对气的流动形态的体验和模仿。通过训练能够使人的自然形体成为富有表现力的艺术 形体，“气”与形体训练是息息相连的。传统的教学场景中对舞蹈气息的教学，学生对此只能意会，通过虚拟仿真教学平台，我 们可以实现，结合舞蹈动作和三维光影特效，呈现可以交互的、形式多样的内在气息的生动 呈现，学生可以对这些内在气息，在不同的操作点进行交互操作，体会不同动作的内在气息 变化。

5 、舞蹈动作理论学习与考核功能

“舞蹈虚拟仿真教学平台”将遵循循序渐进、突出认知规律的原则设计，辅助建立较为

丰富的以文字、图片、音视频资料，将枯燥的舞蹈理论知识转为易于学生接受与理解的学习形式，实现在线浏览、沉浸式体验与评测的相结合，以让学生理解舞蹈理论。

舞蹈理论的学习过程与交互动作考核同步进行，学生在学习完相应的交互点后，穿插加入理论学习的知识别，避免枯燥的理论学习，同时与交互实训考核完成后，限时让学生完成，实现理论结合实践，实践后更好的理解理论。

6 、学习与考核数据分析功能

本功能主要对“舞蹈虚拟仿真教学平台”上学生的学习与实训数据进行分析与处理，生成实训报告，给出成绩评定，生成分析图表，以供评估教学效果。考核由平台根据在线题库成绩评测（50%）、实验报告（50%）成绩两部分构成。

四、系统架构

“舞蹈虚拟仿真教学平台”项目的开放运行依托于开放式虚拟仿真实验教学管理平台的支撑，二者通过数据接口无缝对接，保证用户能够随时随地的通过浏览器访问该项目，并通 过平台提供的面向用户的智能指导、自动批改服务功能，尽可能帮助用户实现自主的实验，加强实验项目的开放服务能力，提升开放服务效果。系统架构共分为3层，每一层都为其上层提供服务，直到完成具体虚拟实验教学环境的构建。

五、系统开发流程

舞蹈动作捕捉： 采用主流的动作捕捉设备，对示范教师舞蹈动作进行包括手指在内的动作进行精确捕捉，生成数据集，并进行精修与调整，力求精确还原舞蹈动作轨迹。

舞蹈人物建模：根据项目需求，至少要完成四个模型的建模，除为分别制作男性虚拟人、女生虚拟人外，为适应骨骼肌肉的展现，还需要创建舞者的骨骼模型与肌肉人体舞者模型，并将上步生成的数据与模型进行绑定和适配，以达到最佳绑定效果，其中骨骼建模、肌肉人生建模及将模型与动作进行绑定会非常耗时，工作量巨大。

动作交互编程：在模型创建完成，并成功的绑定上动作数据集的基础上，在此阶段 要对项目中的“运动轨迹、内在气息、骨骼肌肉、动作意象”四个重点实现方面进行动 画编程，这是本项目最大的工作量，也是技术最复杂的一个阶段。同时，本阶段同步进行理论学习模块的开发工作。

网站程序整合测试：在以上三个阶段完成后，要将对系统进行整合，将交互编程与网页编程进行数据交互，还要完成与国家平台的数据对接，并进行联合调试与压力测试，修正发现的问题，同时按照国家平台的相关要求制作相关介绍视频。

六、结语

本文研究建设的舞蹈虚拟仿真教学平台，运用动作捕捉技术及其他信息技术，通过同步展示舞蹈动作、配乐、文字解说及动作关节与要点等，使学生既能观摩虚拟人的舞蹈动作，引领使用者进入三维信息空间，也可以自由切换舞蹈教学信息，并与虚拟人进行交互操作，切实感受舞蹈要领与关键点，从而加深对舞蹈动作与技巧的感悟，对于促进高等学校舞蹈专业学生日常基础训练有着十分重要的意义。

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