瑜伽3Dmax成像技術與健身器材結合設計的研究

薛睿琦張玉靜 陳旭東 段博雅

（1、2、3.華北電力大學經濟與管理學院 北京 102200；4.華北電力大學體育教育部 北京 102200）

引言

第七次全國人口普查結果表明中國人口老齡化程度進一步加深，“健康中國”的提出也使人們更加重視中老年人身體健康。疫情期間，健身房等封閉性的健身場所不符合疫情防控的需要，基于居家健身的原則，社區(qū)健身成為重要健身方式之一，且社區(qū)中健身器材的使用能為鍛煉帶來新趣。20世紀末期才進入中國大眾視野的瑜伽，因其整體動作的舒緩性與柔美性，近年來也被用于改善中老年人身體健康。

基于此，本文運用文獻研究法、問卷調查法、實地調查法、用后訪談法等方法，研究老齡化現(xiàn)狀下，如何將瑜伽動作與社區(qū)健身器材結合，以設計出更適合老年人的瑜伽健身方式，并分析使用3dmax軟件制作動畫呈現(xiàn)最終動作相較于其他教學方式的優(yōu)勢。整個過程在專業(yè)瑜伽老師的指導下進行，進行配套動作設計時參考國家健身瑜伽競賽體位一、二級圖示，自行學習相關醫(yī)學知識，了解中老年人生理與心理特點，以及相關健身器材設計原理。最后成功運用3Dmax成像技術制作無性別人體動態(tài)模型，搭建二維碼平臺，將動作傳遞給老年人。

1、瑜伽融入老年健身的項目依據

1.1、中國城鎮(zhèn)老齡化加劇現(xiàn)狀

中國經濟的高質量發(fā)展帶來醫(yī)療水平的進步以及生育觀念的轉變，出生率大幅降低，平均壽命延長，人口結構偏向老齡化。第七次全國人口普查結果顯示，我國60歲及以上人口為26402萬人，占 18.70%（其中，65歲及以上人口為19064萬人，占13.50%）。與2010年相比，60歲及以上人口的比重上升5.44%。同時，目前我國居民平均預期壽命超過77歲，北京、上海等大城市居民預期壽命早已突破80歲大關。數(shù)據表明，人口老齡化程度進一步加深，未來一段時期將持續(xù)面臨該現(xiàn)狀。

2016年中共中央國務院發(fā)布了《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》?！毒V要》指出，“共建共享，全民健康”是建設健康中國的戰(zhàn)略主題，核心是以人民的健康為中心。隨著“健康中國”概念的提出,人們對于身體健康越來越重視,社會對老年人健康關注度也不斷提高。近年來老年人健康影響因素研究的關注和研究熱度持續(xù)升溫，呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展態(tài)勢，2011年及以前發(fā)文量保持在相對較低的穩(wěn)定水平，年發(fā)表數(shù)量不超過40篇，2016年之后發(fā)文數(shù)量快速增長，到2020年達到年發(fā)表量138篇。因此，尋找更科學、更適合中老年人的體育鍛煉方式至關重要。

1.2、中老年人身體健康現(xiàn)狀

隨著年齡的增加，老年人健康水平整體下降，健康問題逐漸增加，神經、呼吸、消化、循環(huán)等系統(tǒng)的健康問題不斷增多。2018年發(fā)布的老齡藍皮書指出，我國目前老年人口壽命質量并不樂觀，只有約三成老年人健康狀況較好，其中，城鎮(zhèn)、男性、低齡、文化程度較高、有配偶、非獨居的老年人健康狀況相對更好。據世衛(wèi)組織估計，中國近80%的老年人的死亡歸因于飲食風險 （營養(yǎng)過?；驙I養(yǎng)不良）、高血壓、吸煙、空腹血糖升高、空氣污染（室內及室外）和缺乏鍛煉。中國60歲以上老年人的死亡中，超過50%可歸因于飲食風險和高血壓。通過問卷調查我們也了解到，63.63%的中老年人都患有上述常見老年疾病，其中主要集中在高血壓與骨質疏松兩種疾病上。因此老年人需格外關注心腦血管、呼吸道、骨骼關節(jié)方面的健康問題。

表1

為了提高老年人的健康水平,實現(xiàn)健康老齡化，面向老年人普及定期體檢、健康管理、心理健康以及合理用藥等知識固然重要，但是，如何使老年人健身常態(tài)化、科學化，才是實現(xiàn)健康老齡化的關鍵。對于老年人使用頻率較高的社區(qū)健身器材，如何使老年人會用、愿意用、經常用，推進社區(qū)健身適老化，實現(xiàn)健康老齡化必由之路。

1.3、適老瑜伽需求

瑜伽作為古印度密宗文化，起源于公元前3世紀，古代瑜伽注重心靈與肉體的超越自我，現(xiàn)代瑜伽則追求身心平衡和健康優(yōu)雅。目前瑜伽在全世界廣泛傳播，成為人類的一種新的健身方式。現(xiàn)代瑜伽簡單說是由呼吸法、體位法、冥想所組成。是在一種自然健康的環(huán)境下，伴隨著悠揚的音樂，用意念指引著自己的肢體，舒緩流暢的練習各種動作，同時配合呼吸，來達到調整身心，雕塑形體、提高氣質、增強體魄的作用。但瑜伽在中國的發(fā)展時間并不長，1985年由美籍華人張惠蘭帶入國內，自此才開始傳播發(fā)展，因此國內的瑜伽產業(yè)并不算成熟，還有很大發(fā)展空間。瑜伽被認為是一種身心療法的運動，相比于跑步、跳繩等傳統(tǒng)的有氧鍛煉方式還是相比于健身房的重量無氧訓練，瑜伽更具有柔和性，對老年人的友好程度較高。同時瑜伽具有對訓練場地要求低也適應了老年人活動范圍小、行動能力差的特點。隨著社會經濟快速發(fā)展，老年人的保健意識提高，渴望通過健身鍛煉增強身體素質，改善身體狀況，而瑜伽則是被低估忽視的老年運動。多個研究表明，瑜伽健身對中老年常見疾病如心腦血管疾病、骨質疏松，甚至心理健康方面有著極大改善作用，瑜伽和康復的專業(yè)性結合需要進一步提高,共建醫(yī)療保健、養(yǎng)生健體領域的融合發(fā)展。因此，適老瑜伽的發(fā)展變得更加迫切。

2、針對老年人健身器材的使用設計

2.1、中老年人健身器材使用現(xiàn)狀

由于疫情期間難以進入社區(qū)走訪，我們采用了線上問卷調查的方式，對中老年人健身器材的使用情況進行考察。總共收集到52份數(shù)據，其中50份為有效數(shù)據。調查人群的平均年齡為59.35歲，男女比例為1:2，對健身器材的使用意愿由低到高按照1-10進行打分，平均得分為7.56，對長期使用健身器材鍛煉是否能有效改善身體狀況，由低到高1-10進行打分，平均得分6.97。由此可見，健身器材的效用亟待提高。同時，受當?shù)刎斦推渌蛳拗?，社區(qū)健身器材存在種類匱乏、分布不均衡等問題。并且現(xiàn)有的健身器材使用方式一般以文字說明的形式粘貼在健身器材上，但存在的文字說明并不直觀，甚至部分老年人看不清、看不懂。有的文字說明因為維護不及時而殘缺消失，這種現(xiàn)象不僅使老年人因為不會用而不用，而且在使用健身器材時動作不規(guī)范而受傷的事件也頻發(fā)。這些都導致了老年人逐漸遠離了社區(qū)健身器材，使之逐年荒廢。

由此可見，健身器材的正確使用對中老年人的健身有著重要意義，而為其打造良好的使用體驗正是我們需要為之努力并思考的。

2.2、器材選擇與動作設計原理

科學的健身對提高身心健康水平具有良好作用。研究表明，可以通過測算心率提高人體免疫力的運動強度，人們參加運動時，最大心率可以通過（220-年齡）×（60%-85%）這個公式進行計算，所得數(shù)值即是人體最適合的運動心跳值，一般強度在60%-85%間，60歲以上老人的最大心率強度略低，70%以下較合適，而患有冠心病、心臟病的老人最大運動心率強度應在40%以下。健身器材的選定需根據自身體格、性別、年齡狀況進行。健身器材按照使用效果的不同可以分為：有氧型、力量型、平衡型與柔韌型，而老年人由于肌肉衰老，力量感下降，四肢協(xié)調度下降，更適合柔韌型與平衡型類的偏靜態(tài)器材。

基于實地調查，我們發(fā)現(xiàn)，老年人更傾向于使用例如上肢牽引器、扭腰器、腰背按摩器等動態(tài)的具有按摩拉伸作用的健身器材。此類健身器材的使用方法和目的單一，并不適用于與瑜伽動作相結合。相反，收到“冷對待”的肋木單杠和高低單杠這種結構簡單的健身器材，使用方法多樣，而目前已存在的使用方法例如攀爬、吊環(huán)等動作并不適合老年人進行健身，所以利用此類結構簡單但老年人利用率低的健身器材使我們研究對象的絕佳選擇。選擇此類器材還具有的另一個優(yōu)勢就是肋木單杠和高低單杠的設置相當普遍。無論是在老舊小區(qū)還是新建小區(qū)，此類健身器材是極其常見的?；谝陨显虮卷椖窟x擇了肋木單杠和高地單杠兩種簡易健身器材結合初級瑜伽動作進行動作設計研究。

表2

對于肋木單杠，我們初步設計了3套動作：展臂式、風吹樹式，直角式。3套動作均為針對臂部和背部的動作，有節(jié)奏的臂部動作使血液流向肩部背部肌肉，有益于心臟健康。另外，3種瑜伽動作都對脊柱進行了充分拉伸，利于改善腰部狀況。結合肋木單杠的結構特點，我們將3套瑜伽動作進行優(yōu)化，老年人可以根據自身的身體狀況，選擇適宜的運動強度。

展臂式：背對肋木單杠，吸氣，展臂向上伸展過頭頂，直臂有力，雙肩舒展下沉。呼氣，頭部后仰身體微微后彎，眼睛向上看，脊柱向上提拉。當雙手碰到略低于身高的橫桿后，吸氣，頭部回正。呼氣，身體恢復直立。重復上述動作，逐漸加大身體后彎程度，使雙手能夠慢慢碰到下層的橫桿。

風吹樹式：側對肋木單杠，雙腳稍微分開站立。吸氣，雙臂高舉過頭頂，上臂夾緊耳朵，掌心朝內。呼氣時，身體由腰部向肋木單杠方向彎曲，向上拉伸脊柱，直到雙手碰到略低于身高的橫桿時，保持5s并自然地呼吸。吸氣，身體恢復直立狀態(tài)。呼氣，身體再次同方向由腰部彎曲，逐漸增加彎曲程度，使雙手觸碰到下層的橫桿。

直角式：面對肋木單杠，雙腳與肩同寬站立。吸氣，雙臂高舉過頭頂，上臂夾緊耳朵。呼氣，向前彎曲，拉伸脊柱，直到雙手碰到略低于身高的橫桿后，保持5s并自然呼吸。吸氣，身體恢復直立。呼氣再次向前彎曲，逐漸加大彎曲程度，使雙手碰到下層的橫桿。

在設計這3套動作時，充分考慮到了老年人的柔韌度差、腰部疾病以及肩部疾病的問題，所以與肋木單杠結合，能夠使瑜伽動作的強度進行弱化、分層。每一個橫桿對應不同的強度層次，橫桿越低，對老年人的身體素質要求越高。其巧妙性在于，老年人可以通過每天的鍛煉達到更低的橫桿，使能力可視化、強度可視化，改善了老年人日常運動中的盲目性。

對于高低單杠，我們初步設計了兩套動作：摩天式與幻椅式。摩天式能夠有效緩解腰間盤突出所引起的疼痛，緩解坐骨神經痛，還能調節(jié)消化不良，起到清理腸道的作用?；靡问娇梢栽鰪姳巢亢屯炔康牧α?。

摩天式：進行摩天式時，應選擇高單杠。挺身直立，雙腳與肩同寬，雙腳朝向正前方。吸氣，雙手高舉過頭頂，在頭頂上方交握。繼續(xù)吸氣，慢慢踮起腳尖，向上伸展脊柱同時收緊腹部。當雙手能夠碰到或高于高單杠時，重心后移，落下腳跟，手臂下垂，恢復到直立動作。摩天式可重復多遍。通過觀察雙手與單杠的距離來提高自己的伸展能力。

幻椅式：進行幻椅式時，老年人應選擇低單杠以降低動作難度。雙手虎口放在髖部，先屈髖，向上提拉背部的同時臀部緩緩下沉，身體緩緩向前傾，此時要保持收腹，想象肚臍去靠近脊柱。手臂上舉，雙手碰到單杠后，保持5s并自然地呼吸。

3、現(xiàn)代技術應用

3.1、選用3Dmax技術

疫情當下，老年人一方面要提高自身的身體素質；另一方面不方便去健身房等密閉的場所。所以利用好社區(qū)原有的健身器材是絕佳選擇。但是，目前社區(qū)里的健身器材使用方法并不明確，老年人要么盲目使用導致受傷，要么因為不會使用干脆不用。為了將我們設計的動作清晰的展現(xiàn)給老年人，經過對比篩選，我們選擇了利用科技手段普及科學的方式，即運用3Dmax技術對設計好的動作進行建模制作，從而實現(xiàn)多角度立體動畫展示，便于老年人的學習。3Dmax技術是Autodesk公司開發(fā)的基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件,其建模功能強大、插件豐富，與其他同類型軟件相比，學習時間短、操作簡單、容易上手。利用3Dmax軟件,可以通過對現(xiàn)實數(shù)據以及實地景物的獲取來進行建模,同時根據場景的材質選擇以及建設的真實感,實現(xiàn)基于實景虛擬現(xiàn)實場景。通過問卷調查，我們也了解到，有49.48%的中老年人存在不會使用健身器材的困擾，而其中有18.75%的人不再使用該器材，18.75%的人用自己猜測的方式使用器材，這就難免會產生錯誤使用所帶來的危害。

因此，確保中老年人正確使用健身器材離不開基于實景的虛擬現(xiàn)實技術——3Dmax軟件的支持和幫助。

3.2、色彩選用基礎

大量文獻表明，事物的顏色能夠在一定程度上影響人們的行為與情感。為確保中老年人對視頻講解的觀看體驗良好，在動畫制作的背景及衣服色彩選擇方面，我們也認真進行了研究。老年人對顏色偏好的主觀反應是有差異的，而具有明顯偏愛顏色的喜好差異集中在橙色、綠色、紅色、黃色上，其中對橙色的喜好程度較高。因此，在動畫的背景顏色選擇上，我們采用了淺橙色作為主題色調，一方面暖色調有利于調動中老年人心理積極性，提高鍛煉愿望；另一方面，有利于增強信心，對老年人進行積極的心理暗示，使其感受到溫暖舒適的感覺。因為制作初衷是適用于所有中老年人，因此不設置性別區(qū)分，人體色彩采用了人體健康膚色——小麥色。一方面與背景主色調橙色相配適，沒有過于強烈的色彩沖突，不會對中老年人產生較大視覺沖擊。在動畫畫面的設計上，我們充分考慮老年人的需求，使我們?yōu)槔夏耆朔盏某跣穆鋵嵉轿?，從各個方面提高對老年人的友好程度。

3.3、二維碼的設計

在將我們設計的瑜伽動作如何進行傳播的問題上，我們考慮到了制作網頁，制作小程序或者公眾號的方法，但是考慮到老年人對智能手機的使用并不熟練，甚至不會使用，我們選擇了使用難度最低的二維碼。我們將動畫視頻與二維碼進行鏈接，并將二維碼粘貼在健身器材上，老年人通過掃碼即可觀看動畫視頻學習瑜伽動作。在試驗初期，我們將二維碼打印到紙上到鄰近老年社區(qū)宣發(fā)進行定點觀察調研，等試點一段時間，整體動作成熟完善后，將二維碼在網絡上向全國各地的社區(qū)進行推薦，實現(xiàn)最大范圍的傳播學習。因為考慮到老年人對智能手機的應用有困難，在鏈接的過程中，與其他二維碼不同的是，不需要公眾號和小程序作為媒介，而是在掃描二維碼后直接彈出，方便快捷，極大降低了操作難度。

4、結語

綜合上述研究可以看出，疫情常態(tài)化、老齡化加劇的現(xiàn)狀下，社區(qū)健身器材的使用對健康中國中老年部分的建立有著長遠意義?，F(xiàn)代社會快速發(fā)展，老年人不應與新興生活背道而馳。將“年輕”的瑜伽適老化，并同社區(qū)健身器材結合，一方面使中老年人在社區(qū)內就能夠進行舒展身心的瑜伽鍛煉，提高身體素質；另一方面能夠充分利用起社區(qū)內荒廢的健身器材，讓社區(qū)的健身點成為一道靚麗的人文風景線。這些無疑能夠在響應國家疫情防控政策的同時促進國家養(yǎng)老服務行業(yè)的發(fā)展。除此之外，本研究提出新的普及健身器材使用方式的途徑：利用3Dmax軟件制作人型動畫，最大程度的還原動作細節(jié)，并通過掃描二維碼這種最直接的方式進行分享推廣，具有利用科技手段普及科學的優(yōu)勢與價值。在互聯(lián)網愈加普及的今天，順應時代形勢，主動將中老年人納入健身的關懷之網，必然也是為社會主義現(xiàn)代化國家所提倡的。