基于动作捕捉技术的苗拳数字化保护

康丽华

(吉首大学师范学院 湖南吉首 416000)

苗拳是源自“角觝”的一种体育游戏，因其攻防格斗内容的特点逐步发展成现在的苗拳，主要流行于湖南湘西地区。苗拳在苗族发展史中有着举足轻重的地位，苗拳文化传承对增强民族文化自信，弘扬民族体育精神，增强民族凝聚力有非常重要的意义。苗拳拳型古老、拳架紧凑、动作幅度小的特点与苗族人的生存环境密切相关，是苗族人历史发展的文化标识，也是具有独特风格的地域性拳种，但随着时代的变迁和科技的发展，人们的生活方式发生了巨大的变化，对原生态的生活环境不再高度依赖，且青少年一代对苗拳更是所知甚少，致使苗拳在家族传承中日渐式微，部分苗拳已经逐渐消失。

数字化主要应用于前沿科学领域，在传统文化保护与传承上的应用还处于发展阶段［1］，由于人们对苗拳这类民族文化关注较少，现有关于苗拳的文字资料和视频资料都是片段式，没有系统的学习教程和苗拳文化数据，加之湘西地区数字技术人才的缺乏，导致苗拳数字化仅停留在文字、图片和短视频的记录层面，对苗拳的数字化传承、推广和发展形成了严峻的挑战［2］。因此，运用数字化技术加强苗拳文化保护是实现民族体育文化普及、推广的重要技术手段，也能让广大群众对民族文化进行深入了解，让苗族文化的精髓得以更好地保护、传承与发展。

1 动作捕捉技术与苗拳文化保护

动作捕捉是进行动态捕捉的一项技术，通过人体关键部位运动轨迹的记录，形成三维动画，能全方位、多角度、广范围地采集动作数据，近年在体育训练方面应用较多，为民族文化数字化发展提供了新路径。苗拳作为民族武术，具有较强的实践性和直观性，只有对这类操作技能进行准确的示范与讲解，才能更好地保护和传承。将动作捕捉技术应用于苗拳动作的分析和研究，可以不受时间、地点的限制，有针对性地呈现动作要点，更好地对苗拳原生态面貌进行记录和保护。

1.1 动作捕捉技术在苗拳数字化保护中的优势

当前，苗拳数字化保护多停留在音视频制作阶段，随着数字化技术多元化的发展，虚拟现实、增强现实与动作捕捉等新兴技术都逐渐得到了探索与应用。在苗拳的数字化保护中，科学合理的技术手段是保障苗拳传承创新的重要技术支撑，通过对比现有的数字化技术可以发现，虚拟现实（VR）技术主要通过计算机仿真学、计算机图形学、传感技术、人工智能、显示技术和网络并行处理等技术形成一种交互式的三维动态视景，以视觉感受的环境为主。增强现实是在虚拟现实基础上发展起来的一种技术，将计算机生成的文字、音频、视频、三维模型等虚拟信息模拟仿真后应用于真实世界，将虚拟信息和真实信息相互融合，以体验感为主［3］。动作捕捉技术通过采集真人演员的动作数据来生成三维动画，精确度高，简明直观，在数据收集和后期制作方面也非常简便，在人体工程学、模拟训练、游戏娱乐、生物力学、虚拟现实等领域有极大的用武之地。

苗拳具有人体动作幅度大、动作组合繁多、可编排创造性大的特征，从三种数字化技术的主要功能和优势倾向分析，动作捕捉技术更适用于苗拳这类与动作高度相关的项目，能对苗拳动作和肢体运动轨迹进行定位及深度解析，精准记录和还原苗拳动作，形成苗拳虚拟展示模型，使苗拳数字化保护更规范、更科学。

1.2 动作捕捉技术促进苗拳保护与传承

动作捕捉技术通过基础数据的采集，对苗拳的原貌进行数字化存储，既能满足时代发展的需要，也能让更多青年一代了解传统项目，将原本抽象、需要多感官去感知的苗拳转变成了可具体分析计算的数字化数值，从更高层次和更广范围展示苗拳的历史价值和文化价值，不仅丰富了传统项目的呈现形式，保障了苗拳在数字时代的历久弥新，也有利于对苗拳进行严谨的科学研究，让苗拳文化脉络更好地得以延续和发展［4］。

2 基于动作捕捉技术的苗拳数字化保护流程与途径

苗拳数字化保护是一个系统工程，大体分为苗拳传承现状考察、确定建模原型和形成数字化3个阶段。

2.1 第一阶段

此阶段主要包括苗拳的起源、流派、动作特点的调查分析，现有苗拳练习者的年龄、文化程度、传承方式，以及苗拳文化资源整理。经走访调研，苗拳起源于战争，因其格斗实战技能强，被苗族人一直沿用至今。在《湖南武术拳械录》中有这样的记载［2］：湘西7个县市的苗拳分成了老架、大架、大夹小、峨眉支四大流派，其中老架由苗族人自己创立，广泛流传于湘西六个县市。苗拳修习者讲究“三十六攻，七十二防”，拳法实战性强，没有多余的花架子，对肌肉绝对力量要求高，显示了苗拳攻防结合和技法刚烈的特点。目前，湘西苗拳传承人年龄都在60岁以上，中青年一代中修习苗拳的寥寥无几。在吉首、凤凰、泸溪等县市的小学把苗拳引进学校大课间，但改编后的苗拳操没有成体系，也去掉了苗拳攻防技击的特点，变成表演性质的武术操，而在民间现存的苗拳修习者中，以家传和师承为主的口传身授方式传承。因此，对现存的苗族资源按地域和流派进行整理，是实现数字化保护的基础。

2.2 第二阶段

根据湘西苗拳流传区域和现习者的身体状况及功底精湛程度，确定凤凰县峨嵋支流派的吴永忠拳师，吉首老架流派的秧先翠拳师为动作捕捉数据采集的演示人员。数据采集内容包括礼示、基本功和八合拳。

2.2.1 礼示

礼示属于苗拳中的策手动作，与武术的抱拳礼一样，左掌为文，右拳为武，表示文武兼学，虚心、渴望求知，恭候师友、前辈指教之意。在行开堂礼和闭堂礼的时候都会配以口诀，也能体现武者的个人修养和功底深浅。

2.2.2 苗拳基本功

苗拳主要流传地域大都以山区为主，动作不能大开大合，故苗拳腿上功夫较少，下盘功夫要求稳桩步活，出腿多用暗劲，有近距离顶膝，远距离用脚的讲究。手法上包括了掌、肘、拳的运用，以劈、挑、拨、推、插、勾、拦等技击性强的攻防手法为主，手法多变，实战中也有“长用拳头近用拐，拳不离五寸，拐不离两肋”的要求。苗拳的基本功核心内容是桩法和手法，辅以腿法、身法和眼法进行练习。由于苗拳以拳架紧凑、动作弧度小为主，要求出手成拳，动步成桩，所以桩法练习要求高，有“练拳先练桩，打拳不晃荡”的讲究。在基本功之外，进行公开表演的武术套路被称为“花架子”，其中“单凤朝阳式”“双凤朝阳式”“喜鹊歇凉”“乜妹敬酒”“双刀赴会”“鳊鱼冲滩”这类实战性较强的武术套路多用于双人表演。现行流传下来的苗拳多以花架子中的“八合拳”“开四门”为主，但在苗族拳师心中由策手连成的“拆四门”，这套搏击实战性极强的拳法才是苗拳的精华。

2.3 第三阶段

通过动作捕捉技术可以快速地将动作信息转换成计算机数字信息，动作演示者在进行动作幅度分析和各关节活动大小的确定后，穿着带有标记的服装，标记点在该动作的重要运动关节周围贴合，进行动作信息捕捉［5］。在动作数据捕捉过程中，实际上捕捉的便是这些标记的位置信息，依照捕捉设备的不同，可以分为光学捕捉系统和非光学捕捉系统，本方案采用光学动作捕捉系统，根据苗拳动作的丰富性，选择23 节点BVH 全身模型。

2.3.1 传感器位点设置

为了给苗拳设计相宜的动作捕捉方案，除了了解苗拳中各个关节的活动情况之外，还要根据关节所在位置、尺寸和最大活动范围设置传感器位点，这也是至关重要的。苗拳动作的身体主干部分表现力的情况，分成头部、肩部、肘部、腕部、手部、腰部、髋部、膝部和足部9个部位，再按23节BVH 全身模型进行传感器的设置（见图1）。

图1 23节点BVH全身模型

2.3.2 苗拳动作的数据采集流程

（1）前期准备

选择能遮蔽自然光线的室内环境，要求地面、墙面、窗户为不反光的深色材质覆盖，将摄像头散布在捕捉空间的四周，对摄像头所在的位置进行校准，获得摄像头的空间位置，确定传感器贴放点，进行T-pose匹配。

（2）捕捉动作数据设计方案

苗拳师穿着用于动作捕捉的紧身服装，贴合好传感器，调整各关节上穿戴的传感器位置和贴合度。按照礼示、基本功和八合拳组合进行动作数据采集，将通过Arena软件捕获的全身动作数据转换成符合通用BVH全身模型的BVH文件，再将全身动作数据导入MotionBuilder 2013动作编辑软件中进行编辑处理，其中在每一组动作数据采集时均需要进行3次以上的录制，便于后期获得标准的动作数据（见图2）。

图2 苗拳动作捕捉数据采集流程图

3 苗拳数字化保护的对策与建议

3.1 完善民族文化数字化保护机制

动作捕捉技术虽然有速度快、应用范围广的优点，但需要专门的软硬件设备才能采集和处理数据，苗拳系统的数据采集和研究工程庞大，对个人研究而言，投入成本过高，需要政府给予政策上的支持。可联合高校、地方资源、民族文化保护等部门通过科研的形式进行苗拳及其他民族文化的系统研究，让民族文化通过数字技术得以有效保护与传承。

3.2 加强技术研究人员与传承人的深度合作

目前，动作捕捉技术在体育领域的应用大多以辅助运动训练为主，在民族体育文化中的实际应用较少，有关动作捕捉技术的研究人员也大多在影视领域和科技部门，而当下苗族的青年一代受各类信息的影响更倾向于跆拳道、自由搏击的学习，现有的苗族拳师都是年龄较大的老者，思想也相对保守。很多拳师一直坚持秉承只传族内子弟的武训，而族内弟子愿意学习的人又寥寥无几，所以在苗拳数字化保护中，数据采集的对象和技术研究人员也是苗拳数字化保护的关键环节。应在当地政府、文化保护部门的沟通协调下，加强技术研究人员与苗拳传承人的深度合作，解决苗拳数字化保护过程中的重难点，让苗拳数字化保护更精准、更科学、更规范［6］。

3.3 优化数字化保护深度

现代技术手段能让民族体育保护进入快车道，但也有一定的技术弊端，在动作捕捉技术的数据采集中，虽然通过多次重复可以提高标准动作的准确性，但这些需要提供高标准的操作空间，对情绪这类信息不能进行捕捉，所以在采用动作捕捉技术进行数字化保护的同时，还应联合其他信息手段，推动苗拳文化的保护和传承的发展［7-8］。

4 结语

传统技术无法在民族体育数字化中进行多视角动作学习，数据也难以重复利用和编辑，动作捕捉技术在动作相关度高的项目中有独特的优势，能为民族体育在数字化发展方面提供新的途径。在实施苗拳数字化保护中应注意以下几点。第一，苗拳流派的分类采集和传承人的动作特点的分析，其中动作中人体关节的活动情况的分析，要在前期准备阶段完成。第二，对于掌形变化较多的动作要进行躯干和手部的分部捕捉，然后再同步合成。同时，对动作捕捉的空间环境要高标准设置，以提高数据的准确性。第三，要实现苗拳数字化保护，需要进行系统的数据采集，建立苗拳文化数据库，为苗拳文化的保护和开发利用提供数据基础，有利于苗拳文化的可持续发展。