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仿真技术在篮球多媒体教材中的应用 摘要：本文阐述了仿真技术在篮球教学、训练中应用的意义，仿真技术实现篮球技、战术的三维动画方法，以及可应用于网络的多媒体程序设计。 关键词：仿真技术；篮球；应用 1.仿真技术在篮球教学、训练中的意义 我们知道现代篮球在技、战术与篮球规则的相互促进和制约过程中不断发展和提高，而从事篮球运动普及与提高的教师和教练员并不是每个都是技术拔尖，技术动作也并不都是规范合理的，即使是国手级人物，他们也因退役后在二线而从事教学、训练工作，随着年龄的增长和技术、身体素质的逐渐退化，有时也很难在教学和训练中完成正确的示范动作，通常都是通过学员反复练习和教员不断提示的反馈过程来实现掌握正确技术动作的目的；许多战术内容也较复杂多变，教员一时也很难在许多交叉线条图中分清战术行动方向和行动时机，许多教员都是通过经验阅读和理解战术线路图。 仿真技术作为一种崭新的科学技术它给现代篮球教学和训练提供了崭新的理念和教学平台，它不仅打破时空的限制使得我们可以多角度或任意角度地观看和展示科学、合理、规范的优秀篮球运动员的技术动作，也可以连续动态地演示战术配合线路，从而避免了传统篮球教学与训练讲示的缺陷，克服了篮球教材中以静态形式表述动态篮球技术战术内容上的不足。在教学和训练过程中,学员通过直接生动的视听图像有利于清晰形象思维，建立规范合理的技术动作概念，也有利于激发运动员的学习和训练的兴趣和认知主体作用的能力。 2.篮球技术动作三维动画的仿真方法 篮球技术动作的仿真动画主要是通过三维人体模型的建立；骨骼的建立和关节功能的设定；骨骼和人体模型的蒙皮与绑定，以及角色的设定；虚拟球场空间及环境的制作；优秀篮球运动员的动作仿真；非线性技术动作的组合编辑；三维动画的渲染与输出几个步骤来实现。 2.1 三维人体模型的建立 3dmax是目前最为流行的三维图形和动画软件，在许多插件的辅助下，它虽具备了较全面的功能，但在人物和角色动画方面仍不如被电影制作广泛应用的Maya软件，我们可以在许多电影中看到Maya的超凡功能。Maya虽然有很强的建模和动画功能，但是在人物建模方面还是比较繁琐。Poser是目前最好的人物造型软件，可以轻松制作出不同形体和模样人物形象。我们可利用软件的特点，用Poser建立人体模型。 然后将人体模型导入Maya软件环境，对皮肤材质重新复原。利用Maya强大的毛发仿真和布料仿真功能为人体模型设计发型和服装，服装的花边色彩可轻松地通过服装的UV坐标实现（见图1）。 2.2 骨骼与关节功能的建立 人体模型的动画是通过骨骼和关节功能来实现的，建立符合人体功能的骨架和关节是实现仿真动画的关键。首先，以人体模型作为模版分别建立下肢、上肢、躯干的骨骼，然后将下肢骨连接在躯干根骨上，将上肢骨连接在躯干的胸颈骨间，形成完整的人体骨架。其次，建立膝关节和肘关节的动力学IK关节联动手柄，对指、腕和前脚掌进行屈伸约束，创建膝、肘关节定位器和主要关节的操作器并移出人体模型外，以便选择操作（见图2）。 2.3 蒙皮与绑定及角色的设定 蒙皮和绑定是将人体模型与骨骼连接起来，并受相关骨骼影响的权重设定，它直接关系到骨骼运动对人体表面的变形影响，通过蒙皮点权重的编辑可以完善蒙皮与绑定的效果。 角色的设定是为了仅保留人体运动的应有功能，剔出缩放、和部分骨关节的移动和旋转功能，以使动画记录更节省花，动画编辑时更简洁清晰，不受一些不相关因素的影响。另外，角色的设定可有效地记录与保存动画片段，通过非线性编辑功能可作组合、开发出复杂的动画。 2.4 虚拟球场空间及环境制作 虚拟球场空间和环境是为了给人物仿真动画提供一个虚拟的真实场景，它主要是建模、材质和灯光的连接与运用。球场环境空间建好后，将运动员角色引入。注意关闭不必要的阴影、反射，以减少计算机不必要的运算。 2.5 仿真动画的制作 通常仿真动画是通过运动捕捉系统，对优秀运动员动作轨迹的记录，然后将动作轨迹附给人物模型实现仿真动画。但是运动捕捉系统的设备和优秀运动员的借用都非常昂贵，这使科研和制作动画的成本难以承受。本文是通过裁剪优秀运动员在比赛中的技术动作片断作为模版进行仿真动画的制作，这些比赛中的技术动作片断由于拍摄角度、距离、遮挡等因素很难直接、完整、清晰的展示技术动作。但将这些技术动作的关键帧作为模版，用虚拟的运动员角色进行模仿，完成后即可在三维的任意角度和距离观看和输出动画（见图3）。 2.6 非线性动作组合与编辑 非线性编辑可以不受时间限制，分层和混合角色动画序列。在篮球技术动作动画制作时，我们只需制作短小的技术动作片段，然后通过非线性组合编辑，即可创造出完整复杂的技术动作，而这些动画片段可以重复与不同片段组合。例如运球跑：我们只需制作一个跑动周期动画片段，即可在编辑时按需要任意扩展循环周期，并可加快和放慢