基于三維圖像技術的高校體育多媒體教學平臺設計

李軍林

（西安職業(yè)技術學院陜西西安710077）

三維圖像技術是現(xiàn)代先進的計算機展示技術之一，目前被廣泛應用于醫(yī)學、軍事、教育等諸多領域。它借助于計算機相關軟件，通過采集制做“角本”，經(jīng)過建模、設定參數(shù)、渲染等系列技術環(huán)節(jié)，生成需要的具有高仿真性的、可隨意操作的三維畫面。

1 三維圖像技術應用的意義

1）有助于建立正確的表象信號，提高教學效果

在傳統(tǒng)體育教學中，教師進行動作示范只能瞬間連續(xù)完成，無法在空中停頓或分解動作，技術細節(jié)展示不清，另外由于觀察時間和角度等問題，即使教師反復示范，學生在頭腦中仍難以形成清晰的動作結構。

2）有助于提高學生的學習興趣，提高教學效果

傳統(tǒng)體育教學往往以語言描述居多，即使使用一些掛圖、模型等直觀手段也顯得較為呆板。有研究表明：人們從語言獲得知識的記憶效率只占20%，而利用視覺加聽覺獲得知識的記憶效率高達70%。多媒體教學最大的優(yōu)點就是能給學生提供直觀的感受。利用多媒體課件可在短時間內(nèi)通過反復進行視覺刺激，強化記憶效果。更主要的是三維技術可全方位的剖析動作的細節(jié)和難點，化難為易，能夠加快學習進度，提高學習效率。

2 多媒體體育教學平臺的設計與制作

2.1 教學平臺的設計

開發(fā)及運行環(huán)境：本系統(tǒng)采用BS結構，在.NET Framework3.5平臺上使用VS.NET2008開發(fā)工具進行開發(fā)，使用C#開發(fā)語言，數(shù)據(jù)庫使用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫平臺。服務器使用Windwos Server 2003 Standard Edition操作系統(tǒng)，系統(tǒng)運行于Internet信息服務器（IIS）只上，客戶端使用Microsoft Internet Exploer瀏覽器。

開發(fā)模式：在本系統(tǒng)的程序設計主要采用3層架構的方式，如圖1所示，UI（User Interface）層的職責是數(shù)據(jù)的展現(xiàn)和采集，數(shù)據(jù)采集的結果通常以DAL提交給BLL層處理。BLL（Business Logic Layer）層的職責是按預定的業(yè)務邏輯處理UI層提交的請求。DAL（DataAccess Layer）層負責從數(shù)據(jù)庫中存取資源。

2.2 模塊設計

本系統(tǒng)總體結構可用5個視圖、4層邏輯結構表達，如圖2所示。

關鍵技術：大容量文件的上傳，需要在Web.config修改max RequetLength以修改最大文件傳輸上限，利用管道技術使服務器將數(shù)據(jù)文件分塊接受，避免出現(xiàn)服務器內(nèi)存不足的異常情況。

圖1 三層架構Fig.1 Three layer architecture

圖2 系統(tǒng)體系結構圖Fig.2 The system structure diagram

圖3 應用系統(tǒng)結構圖Fig.3 Application system structure diagram

圖4 系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構Fig.4 The topological structure of the network system

視屏數(shù)據(jù)傳送可采用Streaming技術，Streaming是一種數(shù)據(jù)傳送技術，它把客戶機收到的數(shù)據(jù)變成一個穩(wěn)定連續(xù)的流，源源不斷地送出，使用戶聽到的聲音或看到的圖象十分平穩(wěn)，而且用戶在整個文件送完之前就可以開始在屏幕上瀏覽文件。這在目前大多數(shù)用戶因接入瓶頸而不具備快速下載大型多媒體文件的情況下尤為重要。

3 三維教學課件的制作

三維圖像技術可以直觀立體地展示運動員的運動過程，可以量化運動員的動作細節(jié)。以背越式跳高項目為例介紹三維教學課件的制作流程。

以專業(yè)運動員在跳高比賽中的全程錄像為依據(jù)，首先完成“角本”工作。其次借助于計算機軟件計算出肢體在空間位置的坐標參數(shù)、運動軌跡、關節(jié)角度等基本數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)借助計算機用3DMAX軟件，按照跳高技術動作中助跑、起跳、騰空、展體、落地等技術環(huán)節(jié)，分段逐幀制作成動作模型，然后將各段動作連接起來形成連續(xù)的動作，根據(jù)需要將其圖像任意調整示范角度、播放速度，再進行著色從而形成完整清晰、生動逼真的三維畫面。再根據(jù)教學需要，結合其他內(nèi)容制作成可用于教學訓練的具有三維圖像技術的課件。

4 結束語

三維圖像技術的高校體育多媒體教學平臺由日常體育課教學模塊、課外體育自學模塊、基本體育知識模塊、資助鍛煉模塊構成，采用三層架構、分布式系統(tǒng)、管道技術、視頻Streaming數(shù)據(jù)傳輸和三維數(shù)據(jù)建模等技術，是集圖像、聲音、娛樂等多種元素于一身的現(xiàn)代網(wǎng)絡教育教學平臺，它多角度、多方位，細致的展示了各項體育技術動作，為學生提供豐富的體育理論與體育知識。解決了日常傳統(tǒng)體育教學中教師講解示范的方位、角度、細節(jié)、次數(shù)等的不足，大大改善了學生學習時間的局限性。有利于學生對于動作感知到認知過程的形成。本平臺打破了以往體育教學的枯燥和單調的缺點，利于激發(fā)學生學習的主觀能動性，能進一步提高學習效率和促進教學質量提高，促進學生心、智、體的和諧統(tǒng)一發(fā)展。

[1] 沈洪，呂小星，朱軍.多媒體計算機與虛擬現(xiàn)實技術[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2] 王玉卓.淺談現(xiàn)代媒體在教學應用中的利弊[J].科技信息，2009（5）:580.WANG Yu-zhuo.The advantages and disadvantages of the modern media′s application in teaching[J].Science and Technology Information，2009（5）:580.

[3] 曲毅，李存華.運動捕捉技術在影視圖像制作中的應用研究[J].信息技術，2006（11）：124-126.QU Yi，LI Cun-hua.Application of motion capture technology in video image in the making[J].Information Technology，2006（11）：124-126.

[4] Simon Robinson等.C#高級編程[M].2版.北京：清華大學出版社，2002.

[5] （美）拉曼.UML和模式應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[6] Mark Priestley.面向對象設計的UML實踐[M].北京：清華大學出版社，2010.