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高科技赢得奥运会的胜利 祁琴 编译 北方交通大学 |
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祁琴 编译 北方交通大学 科学技术已从各个方面向体育领域渗透，无论是训练、竞赛、宣传，还是大型运动 会的申办，举办，无一不闪烁着高科技成果的光芒。下面我们来谈谈几个具体的例子。 一、帮助奥运选手取得竞争优势 为了取得竞争优势，专家与教练们越来越注重靠高科技指导运动员训练。 几年来，西班牙、美国及德国的专家们一直在为使用先进科技和生物力学分析计划而 工作，他们参与了ＣＡＲ（巴塞罗那Ｓａｎｔ Ｃｕｇａｔ ｄｅｌ Ｖａｌｌｅｓ的奥 林匹克训练中心）所倡导的非凡计划。使用一个三维运动生物力学分析系统，结合一个摄 像系统、几台个人电脑、一部ＳＧＩ图形工作站，操作者可以从任何透视角度，以任意速 度观察运动员的动作过程。动作图像亦可逐帧前进或后退，让教练方便地进行评估，透过 比较与模拟提出更有效的改进方案。 为了建立运动员动作的三维电脑图像，该计划采用了美国科罗拉多州ＰｅａｋＰｅｒ ｆｏｒｍａｎｃｅ公司开发的三维运动测量系统。本系统具体做法是：首先，最少要用两 部同步联动的每秒５０帧的固定式摄像机拍下运动员动作；第二是把运动员身体数字化， 亦即在人体上选１９、２１或２２个标志点，具体点数由操作者自定；第三，逐帧对这些 进行数字化和定标，所形成的数据文件被送入一台ＳＧＩ图形工作站，由美国印地安纳大 学所提供的应用软件进行生物力学分析、变换和筛选。然后，通过一个名为Ｃｏｍｐａｍ ｍ－ｓｐｏｒｔ的强效应用软件，对运动员的动作进行模拟。 虽然只有有限数目的奥林匹克教练和运动员有机会在训练中使用这种生物力学分析系 统，但反应却是令人鼓舞的，从过去两年所作的大约５６个分析例子中得到如下的评估： 跳高、短跑及跳远运动员都认为该系统“极为优异”，撑先竿跳高和体操运动员认为该系 统“良好”。 二、奥运海报——三维电脑旷世之作 １９９２年巴塞罗那奥运会上，Ｊｏｎｅｓ Ｂｌｏｏｍ电脑图片修描公司把３５毫 米充满动感的运动员动作彩色照片与美国太空总署（ＮＡＳＡ）从卫星上拍摄所得的地球 表面照片巧妙拼合，创作出２８幅代表本届奥运２８个运动类别的海报，外加一幅飘浮在 地球上空的奥运五色环的总海报。画面之感人，制作技术之高超，引来无数人的仰慕。 制作这些海报并非简单地把两幅图像重叠，必须使运动员影像与地球表面曲率相吻合 ，才能产生浑然一体的真实感。另外，每幅海报还有许多细节需作个别外理，如遮蔽地球 表面周围的阴影，保持画面色彩自然和一致，以及与海水、蓝天、白云相互协调等。无疑 ，这是高超的现代科技的成果。 海报创造者Ｊｏｎｅｓ Ｂｌｏｏｍ公司采用电脑三维图形技术，首先将照片扫描， 送入ＳＧＩ Ｐｅｒｓｏｎａｌ ＩＲＩＳ三维工作站，置入装有Ｂａｒｃｏ Ｇｒａｐ ｈｉｃｓ Ｃｒｅａｔｏｒ绘图软件包的ＳＧＩ的Ｐｏｗｅｒｖｉｓｉｏｎ ４Ｄ／３２ ０多处理器系统，实施电子图像修描。然后再送到第二台ＳＧＩ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｉ ＲＩＳ工作站存储，经输出送到柯达阀技术菲林记录器，提供给印制海报的菲林。 三、多媒体技术为亚特兰大申办１９９６年夏季奥运会中标立下汗马之功 奥运会申办成功并不是一件轻而易举的事情。来自各个城市的代表们为竞争这一令人 羡慕的主办权，必须向国际奥委会呈交书面申请，在申请书上要说明自己的城市应被接受 的理由。不仅如此，申办者还要在某个方面以高超的技术赢得国际奥委会的信赖。 在东京进行的最后一轮竞争中，国际奥委会将成功的荣誉授与了亚特兰大。多媒体图 像技术的成功应用为亚特兰大在主办权竞争中获胜起着重要的作用。 佐治亚科技术大学的科技人员担负这一重要任务，创造出持续１５～２０分钟声像并 茂的多媒体视频演示系统。它不仅表现出亚特兰大能够满足比赛时的娱乐要求，也表明亚 特兰大具有举办国际大型运动会的承受能力。最为突出的是该动画片具有强大感染力与宣 传效果，带领观众漫步设想中的奥运村，观看点燃奥运火炬、与群众的欢乐场面以及竞赛 期间运动员生活条件的各个方面。这为亚特兰大奥运申办中标打下了牢固的基础。 下面我们简单介绍一下制作中的几个特特点： （１）使用高质量计算机硬件制作感人的动画片。其中包括ＳＧＩ公司的４Ｄ３８０ ／ＧＴＸ和４Ｄ７０／ＧＴ工作站，ｓｕｎ公司的３－２６０和Ｓｐａｒｃｓｔｉｏｎ以 及Ｃｏｍｍｏｄｏｒｅ公司的Ａｍｉｇａ２５００，苹果公司的ＭａｃⅡｃｘ，ＩＢＭ公 司的ＲＩＳＣ６０００、高档扫描仪，Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ动画录制软件包。 （２）采用目击点跟踪技术。为了表现尚未建造的想象中的奥运村，用安装着Ｐｒｏ ｊｉｃｔ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔ与Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｍｏｄｅｌｅｒ的 Ｖａｘ工作站和 ＰＣ Ｍｉｃｒｏｓｔａｔｉｏｎ系统创造出拟定中的奥运会体育场、双塔宿舍楼、室内 游泳池以及室内自行车赛场诸建筑之框架，形成框架数据文件。然后由Ｗａｖｅｆｒｏｎ ｔ三维动画软件创造三维建筑物及周围环境，并用材料真实结构图的方法来提高示意真实 感水平。 借助Ｔｈｌｏｍｓｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ’ｓ Ｅｘｐｉｏｒｅ软件创 制出从大约５００英尺高度俯视奥运村的全景。制作人员采用目击点跟踪技术，旋转式地 利用稳定的摄像机，在亚特兰大上空飞越，拍下实际场景和拟定中建筑物景点。然后逐帧 分析景点的位置，重新确定与这此景点有关的摄像机位置，把计算机制作的建筑物附加在 拍有实际场景的景点上。真正做到了当你漫步于实际场地时，这些建筑物显得就座落在那 里。 （３）运用自动阀值技术。动画片中，显示科技水平的另一片段是手持奥林匹克火炬 的名叫Ｄｏｚｏ的运动员。火炬与运动员都是由计算机制作，带有逼真动作的三维动动画 成果。 真正的火焰看上去效果并不好。为使火焰更富于生气，用ＲＧＢ摄像机拍下背景黑暗 的熊熊燃烧的真正火炬，数字化存入ＳＧＩ工作站，用Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ创造出一系列 结构图，逐帧加以优化。另外，构造了一个多边形，使其成为火炬数据库的一部分，将火 焰结构图放在这个多边形上。这样，不论火把到了那里，火焰都会自动地跟随。因此，火 焰看上去十分逼真，逼真的火焰更富有生气。 Ｄｏｚｏ运动员的制作体现了科技人员高超的水平。先将向后弯曲的透明外壳连接到 一个真正运动员的腕上、眉毛上、户以及各种其他标志上，用四个摄像机拍下运动员高举 火把在踏车上跑步的动作。运用自动阀值技术提取各种运动特征坐标数据，送入Ｓｕｎ工 作站，形成三维坐标数据，加入Ｄｏｚｏ数据库。在ＳＧＩ工作站完成Ｄｏｚｏ动作制作 。 由于科技人员的上述努力，使Ｄｏｚｏ达到了更具有活力，动作自如，天衣无缝。当 Ｄｏｚｏ高举火炬跑步通过通道，进入奥林匹克体育场时，形成了动画片中最感人的部分 之一。 （计算机世界报 1994年 第10期） |
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