由数字视频原理实现数字推拿

谢知非

在网络时代，视频与人们的日常生活密切相关。生活中，我们经常通过手机、Pad、电脑、电视等设备观看视频，虽然它在我们生活中很普遍，但是我们对它的了解却很少。

2016年的暑假，我在武汉理工大学参加了大学生的创新实践活动。大学生告诉我，在一般情况下，我们只体会视频给我们带来的乐趣，却不知道视频的原理到底是什么。在他们的帮助下，我通过在互联网上收集资料，并实际参加具體工作，对视频的工作原理和应用形式有了一个初步了解。

视频的制作原理，就是将模拟信号转化成数字信号。我们接触到的视频，都是由数字信号组成的。而模拟信号，或数字信号，可以举一个例子来说明：假设有一个百米短跑比赛，小明是运动员，小红是摄影师。在比赛过程中，小明经历了比赛的全部时间段，虽然小红拿着照相机不断拍照，但是拍下来的照片只是记录了比赛时间段的某些时间点。在这个事例中，小明的经历是就是模拟信号，是连续不断的；而小红拍摄的照片就是数字信号，是不连续的，只是某一时刻的记录。如果将小红拍到的所有照片按拍摄的顺序整理好，在一个时间段内连续切换，只要切换时间足够短，由于视觉暂留，人们的眼睛就会看到连续的画面。这种将模拟信号转化成数字信号的方式，可以简单地被看作是视频的工作原理。也就是说，数字视频的整个过程都是通过刷新率来让我们感觉到画面看起来是连续的。

既然数字视频能让人感到一种连续感；那么我们是否可以设计一款工具，让人们由于天天抬头看黑板、低头写作业而导致的脖子僵硬、腰腿难受得以缓解呢？一旦有了这样的想法，我便将这个思路告诉了我所在创新团队的大学生们。他们告诉我，中医推拿是我们祖先经过数万年不断积累找到的一种保护身体健康的医疗方法，但是这种医疗方法目前却难以通过数字化实现，而他们这一次创新实践的目的就是基于数字视频原理发明一种全新的数字推拿垫。

首先，我们制作了一种光纤光栅阵列，每个阵列上均匀分布了1500个数据采集点，用来采集中医推拿老师的推拿手法数据。

在采集到数据之后，按照时间顺序将这些数据进行整理，拆分为一个一个特定时刻下的推拿静态数据片。然后将这些数据片按照时间顺序存入储存器，形成推拿手法的数据库。当利用计算机指令将推拿数据按照一定频率依次调出数据库时，就可以还原出实际推拿的原始数据。

在实现了推拿手法的模拟信号转换为数字信号之后，我们需要想办法将这些数字信号通过某种方式呈现出来。视频通过播放设备呈现数字信号，那么推拿手法的数字信号就需要通过推拿垫来呈现。

我们制作了与光纤光栅阵列数据采集点一一对应的小气囊阵列。每个小气囊都处于充盈状态，且含有一个LED的加热装置。当推拿数据片输入到这纵横相连的一千余个充盈状态小气囊阵列组成的推拿垫时，触发小气囊中的LED发光，利用光能转化为热能给小气囊加热，在热胀冷缩的原理下，使小气囊发生膨胀。由于人体压在小气囊上，小气囊受约束无法膨胀，故将膨胀力转换为推力，形成推拿作用。

这种呈现方式的关键就在于，当计算机中推拿手法数据库的数据片按照一定的输出频率输入给小气囊阵列时，小气囊阵列将产生对应的动作，由于热胀冷缩延时和小气囊本身的缓冲，使得小气囊对应推拿手法的模拟成为一个连续性的动作。

这项实践活动的核心价值在于将数字视频所依据的视觉残留转应用于触觉残留，成功地将数字视频原理创新性地应用在中医数字推拿方案的构建中，通过将中医推拿的手法转换为数字信号，再将中医数字推拿的数字信号转化为气囊阵列的模拟信号，利用皮肤触觉残留实现推拿过程中对人体部位的力型、力轨、力向、力度和力频等变化的连续性感觉，达到数字推拿的实现。现在这项创新实践已经获得了7项专利。