胡靈慧 高山林

（湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421005）

排球作為一種綜合性體育項(xiàng)目，對力量、健美、柔韌性和協(xié)調(diào)性等方面有較高的技術(shù)要求[1]。在排球的技術(shù)教學(xué)過程中，如何準(zhǔn)確、全面地分析學(xué)生的動作并提供有效的指導(dǎo)和反饋，一直是教練和學(xué)生面臨的挑戰(zhàn)[2]。隨著現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，運(yùn)動分析軟件成為一種有力的輔助工具，可以為教練和學(xué)生提供深入、客觀的動作分析和改進(jìn)途徑[3]。該文重點(diǎn)探究運(yùn)動分析軟件在排球技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，通過Dartfish軟件提供的錄制回放、動作比較分析、動作定位調(diào)整以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，結(jié)合教試驗(yàn)分析軟件在排球技術(shù)教學(xué)的應(yīng)用價值，試驗(yàn)結(jié)果表明，Dartfish運(yùn)動分析軟件在排球技術(shù)教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景，利用軟件提供的功能，教練可以精細(xì)、全面地評估和指導(dǎo)運(yùn)動動作。這種科技輔助的教學(xué)方法可以提高學(xué)生的技術(shù)水平和學(xué)習(xí)效果，推動排球技術(shù)教學(xué)的發(fā)展。

1 Dartfish運(yùn)動分析軟件的應(yīng)用優(yōu)勢

采用Dartfish 運(yùn)動分析軟件可以使學(xué)生對自己的技術(shù)動作有更直觀、清晰的認(rèn)識[4]。傳統(tǒng)的教學(xué)方式為人眼觀察和指導(dǎo)，存在一定的局限性[5]，而Dartfish運(yùn)動分析軟件可以提供一種科學(xué)、高效的教學(xué)工具[6]。Dartfish運(yùn)動分析軟件具備的一些功能在排球技術(shù)教學(xué)中可以發(fā)揮巨大優(yōu)勢。

Dartfish軟件可以通過錄制和回放視頻來捕捉和分析排球動作，教練和學(xué)生可以使用該軟件來觀察和評估動作細(xì)節(jié)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行糾正。Dartfish能夠?qū)σ曨l進(jìn)行縮放和慢動作播放，這對研究和理解復(fù)雜的排球動作非常有用。學(xué)生可以仔細(xì)觀察每個動作的細(xì)節(jié)，并通過反復(fù)觀看和分析來改進(jìn)技巧。Dartfish可以同時播放多個視頻，教練可以方便地比對不同學(xué)生或不同時間段的動作，有利于評估學(xué)生的進(jìn)展、尋找改進(jìn)的空間以及跟蹤技術(shù)的變化。Dartfish允許用戶在視頻中添加標(biāo)記和標(biāo)簽，以便快速定位和跳轉(zhuǎn)到關(guān)鍵動作或特定事件。教練可以使用這些標(biāo)記來指導(dǎo)學(xué)生并提供更具體的反饋。除了視頻分析外，Dartfish還提供數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)功能，它可以提供關(guān)鍵指標(biāo)，例如運(yùn)動員的速度、靈活性以及身體位置等，教練根據(jù)這些數(shù)據(jù)評估學(xué)生的表現(xiàn)，并制訂更有針對性的訓(xùn)練計(jì)劃。綜上所述，Dartfish運(yùn)動分析軟件在排球技術(shù)教學(xué)中的優(yōu)勢包括視頻分析功能、縮放和慢動作功能、比較功能、標(biāo)記和標(biāo)簽功能、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)功能以及分享和協(xié)作功能。這些功能使教練可以更好地觀察、分析和指導(dǎo)學(xué)生。

2 Dartfish運(yùn)動分析軟件在排球技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 動作錄制與回放

使用Dartfish軟件進(jìn)行動作錄制可以捕捉和記錄學(xué)生執(zhí)行排球技術(shù)動作的真實(shí)表現(xiàn)，有助于教練和學(xué)生準(zhǔn)確觀察和分析動作的細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)潛在的改進(jìn)空間，動作錄制與回放的流程如圖1所示。

圖1 動作錄制回放流程圖

將攝像機(jī)或其他設(shè)備連接到電腦后，雙擊圖標(biāo)啟動軟件，在軟件中選擇文件（File）菜單，然后選擇新項(xiàng)目（New Project），輸入項(xiàng)目名稱并選擇保存位置，單擊確定，從而在軟件中創(chuàng)建新的教學(xué)項(xiàng)目。在項(xiàng)目中，選擇場景（Scene）菜單，然后選擇新場景 （New Scene），輸入場景名稱并選擇保存位置，單擊確定，將場景的一些屬性信息加入項(xiàng)目中，以便與其他項(xiàng)目進(jìn)行區(qū)分。在軟件中，選擇設(shè)備 （Devices）菜單，然后選擇配置（Configure），在配置窗口中，選擇已經(jīng)連接完畢的視頻設(shè)備并設(shè)置分辨率、幀率等參數(shù)，單擊確定。在場景項(xiàng)目中選擇錄制（Record）菜單，此時會出現(xiàn)錄制界面，選擇視頻輸入后就可以進(jìn)行視頻錄制，單擊錄制按鈕開始錄制，當(dāng)需要的排球動作視頻錄制完成后，單擊停止按鈕，結(jié)束視頻錄制。

視頻回放以流暢的60 f/s為最佳，這說明每秒鐘將播放60個圖像幀，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，Dartfish運(yùn)動分析軟件可以支持以60 f/s的幀率錄制視頻。分辨率設(shè)置為1 920 pt×1 080 pt，這是高清晰度（Full HD）的分辨率，可以提供清晰的圖像質(zhì)量。打開應(yīng)用程序或軟件，并導(dǎo)航到回放（Playback）菜單。在回放界面可以看到之前創(chuàng)建的項(xiàng)目信息和相關(guān)的視頻文件列表。選擇想要回放的視頻后，單擊播放（Play）按鈕開始回放，這將觸發(fā)視頻播放操作。同時，采用硬件加速來減輕CPU的負(fù)載，以確保視頻平滑播放。

2.2 動作標(biāo)記比較

作為專業(yè)的運(yùn)動分析軟件，Dartfish提供了各類功能性工具，動作標(biāo)記的原理是抓取視頻中的某一幀視圖作為技術(shù)教學(xué)的參考。Dartfish依靠計(jì)算機(jī)視覺算法來跟蹤視頻中的運(yùn)動物體，導(dǎo)入要標(biāo)記和比較的視頻素材，在工具欄中點(diǎn)擊視圖，然后點(diǎn)擊新視圖，在對話框中選擇比較選項(xiàng)，在視頻播放過程中點(diǎn)擊Dartfish的播放控件，例如暫停、快進(jìn)和慢放等，觀察和比較不同動作的細(xì)節(jié)，并通過比較連續(xù)視頻幀之間的像素差異來識別并跟蹤目標(biāo)物體的運(yùn)動，像素差異如公式（1）所示。

式中：ΔP（x，y）為像素點(diǎn)（x，y）的變化；I（t）為當(dāng)前幀的像素值；I（t-1）為前一幀的像素值。

在像素差異計(jì)算完成后，可以計(jì)算此時對應(yīng)的運(yùn)動向量（dx，dy），運(yùn)動向量如公式（2）所示。

式中：I（x，y，t）為當(dāng)前幀的像素值；I（x+dx，y+dy，t+dt）為下一幀對應(yīng)像素點(diǎn)的值。

與此同時，采用Dartfish帶有的標(biāo)記工具可以在視圖中標(biāo)記關(guān)鍵動作以及時間點(diǎn)。同樣的方式可以截取視頻中帶有排球擊打動作的視圖，2張視圖就可以作為動作比較的教學(xué)素材，對不同動作進(jìn)行對比，可以凸顯出不同動作之間的差異。

2.3 動作定位與調(diào)整

打開軟件，在場景導(dǎo)航窗格中選擇已錄制好的動作視頻，該視頻包括但不限于專家演示排球發(fā)球、扣球技巧，或者是其他技術(shù)性動作的示范。選取視頻后，接下來的步驟將幫助學(xué)生更深入地理解和分析這些動作。單擊工具欄中的回放（Playback）按鈕，啟動視頻回放功能。逐幀回放導(dǎo)航視頻，確保學(xué)生能夠捕捉每個關(guān)鍵動作步驟的細(xì)節(jié)。這對于技術(shù)教學(xué)非常重要，因?yàn)榧?xì)節(jié)常常決定了成功與否。在回放界面中，單擊工具欄中的角度測量（Angle Measurement）按鈕，該工具支持測量和分析排球運(yùn)動中的角度，角度在排球技術(shù)中非常重要?？梢詼y量發(fā)球動作中的手臂和手腕的角度，以確保學(xué)生的動作正確，也可以測量擊球時排球與地面的角度，以幫助學(xué)生理解如何以正確的方式擊球。

在該過程中，Dartfish利用視覺算法，基于特征點(diǎn)識別和定位運(yùn)動員的關(guān)節(jié)或身體部位?？梢酝ㄟ^關(guān)鍵點(diǎn)的位置計(jì)算視覺算法中的關(guān)節(jié)角度，肩膀、肘關(guān)節(jié)和手腕的角度如公式（3）所示。

式中：a、b和c為關(guān)節(jié)之間的線段長度。

如果需要定位的動作為連續(xù)性動作，就采用Dartfish中的運(yùn)動軌跡分析工具跟蹤身體部位的運(yùn)動軌跡。在現(xiàn)代技術(shù)教學(xué)中，利用動作視頻并結(jié)合高級工具（是一種教學(xué)方法，該方法不僅能夠提供視覺示范，還可以通過分析身體部位的運(yùn)動軌跡來更深入地指導(dǎo)學(xué)生，特別是在排球技術(shù)的教學(xué)中，這一點(diǎn)顯得尤為關(guān)鍵。

運(yùn)動軌跡工具的作用是跟蹤和分析視頻中的身體部位的運(yùn)動，這對于檢查動作的準(zhǔn)確性和改進(jìn)技巧非常有幫助。在視頻分析階段，選定要跟蹤的身體部位，包括排球運(yùn)動員的上臂、下臂或下腿。單擊并拖動鼠標(biāo)，選擇一個位置來進(jìn)行初始化跟蹤。該位置通常是身體部位在視頻中的起始點(diǎn)，以手臂的位置在發(fā)球動作開始時為最佳。選定后，將鼠標(biāo)指針放在要跟蹤的身體部位上，單擊并拖動鼠標(biāo)，以追蹤其運(yùn)動軌跡。此時，在視頻中創(chuàng)建一個軌跡，就能顯示所選擇的身體部位的運(yùn)動路徑。在不同的幀之間進(jìn)行調(diào)整和更新，來跟蹤整個動作的過程，從而詳細(xì)了解身體部位的移動方式和軌跡變化。

通過分析身體部位的運(yùn)動軌跡，教練可以更準(zhǔn)確地進(jìn)行生物動力學(xué)評估，包括身體形狀、方向和方面的變化。這有助于教練檢測潛在的問題和不準(zhǔn)確之處。當(dāng)學(xué)生發(fā)球時，如果學(xué)生手臂的運(yùn)動軌跡不符合標(biāo)準(zhǔn)的角度和速度曲線，那么教練可以根據(jù)運(yùn)動學(xué)分析提供具體的改進(jìn)建議。運(yùn)動軌跡工具還可以用來進(jìn)行姿態(tài)分析，從而比較不同學(xué)生的動作，找出差異并提供個性化的教學(xué)指導(dǎo)。通過與標(biāo)準(zhǔn)動作軌跡進(jìn)行比較，教練可以幫助學(xué)生更好地理解正確的技術(shù)細(xì)節(jié)，從而提高其排球技能。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

Dartfish允許用戶創(chuàng)建自定義的數(shù)據(jù)表格，以適應(yīng)滿足排球技術(shù)教學(xué)的需求。用戶可以自定義數(shù)據(jù)表格的字段，以記錄各種不同類型的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，例如發(fā)球速度、扣球角度以及發(fā)球位置等，這些字段可以根據(jù)具體教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)觀看教學(xué)素材視頻時，使用Dartfish的工具欄中的數(shù)據(jù)分析工具對視頻內(nèi)容進(jìn)行分析，例如使用角度測量工具來測量發(fā)球的角度、使用距離測量工具來測量球的距離。這些工具支持實(shí)時測量和歷史數(shù)據(jù)記錄，確保準(zhǔn)確地捕捉關(guān)鍵運(yùn)動參數(shù)。數(shù)據(jù)記錄完成后，用戶可以利用Dartfish的分析功能來分析和計(jì)算數(shù)據(jù)，包括創(chuàng)建自定義公式，以便根據(jù)教學(xué)目標(biāo)執(zhí)行特定的數(shù)據(jù)計(jì)算，以發(fā)球角度為例，假設(shè)（x1，y1）和（x2，y2）是發(fā)球點(diǎn)和扣球點(diǎn)的坐標(biāo)，則角度β的計(jì)算過程如公式（4）所示。

同時，Dartfish提供了強(qiáng)大的可視化工具，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，當(dāng)進(jìn)行排球教學(xué)時，利用這些工具創(chuàng)建柱狀圖、折線圖以及散點(diǎn)圖等，可以更好地理解和展示數(shù)據(jù)結(jié)果。具體應(yīng)用于通過圖表和圖形工具，比較不同運(yùn)動員的數(shù)據(jù)，跟蹤進(jìn)步情況，或者展示技術(shù)上的改進(jìn)點(diǎn)。Dartfish允許將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出為不同格式，包括Excel、CSV等，方便用戶進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行更深入的分析，或與其他人共享結(jié)果。導(dǎo)出的數(shù)據(jù)可以用于制訂教學(xué)計(jì)劃、改進(jìn)訓(xùn)練方法，或者為運(yùn)動員提供個性化的反饋。

3 應(yīng)用效果評估

3.1 研究對象

該文探究Dartfish運(yùn)動分析軟件在排球技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用，選取某校2個專業(yè)的排球團(tuán)隊(duì)學(xué)生（共30人）作為應(yīng)用效果評估對象，15人為一組，共分為2個組進(jìn)行排球教學(xué)。一組作為試驗(yàn)組，在排球教學(xué)中引入Dartfish運(yùn)動分析軟件，教練使用該軟件錄制學(xué)生打排球的動作視頻，并使用軟件的分析工具對錄像進(jìn)行分析并反饋，同時學(xué)生會接受基于Dartfish分析結(jié)果的個體和團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)和訓(xùn)練。另外一組作為對照組，基于未使用軟件的傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。

3.2 對比研究試驗(yàn)準(zhǔn)備

教學(xué)過程中為2組學(xué)生提供相同的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求以及考核驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，教學(xué)內(nèi)容為教練完整動作示范→動作分解講解→學(xué)生模仿練習(xí)→動作糾正→教學(xué)結(jié)果展示。采用Dartfish軟件的試驗(yàn)組在錄制視頻前，在學(xué)生的肘、肩以及腕關(guān)節(jié)等部位貼上標(biāo)簽，以便于在視頻中可以明確觀察相關(guān)部位的動作。為了減少其他因素對研究結(jié)果的影響，試驗(yàn)開始前對試驗(yàn)組和對照組的學(xué)生的基本條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，基本條件平均值對比結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)組和對照組學(xué)生信息分析表

由表1可知，2組學(xué)生平均身高相差0.10 cm，平均體重相差1.28 kg，平均體能素質(zhì)相差1.9分，有排球運(yùn)動基礎(chǔ)的學(xué)生人數(shù)相差2%，說明2組學(xué)生在進(jìn)行排球?qū)W習(xí)前基本素質(zhì)條件無顯著差異，可以滿足對比試驗(yàn)的要求。

3.3 研究試驗(yàn)結(jié)果分析

將排球教學(xué)的內(nèi)容分為5個動作組合，按照教學(xué)順序表示為組合一～組合五，經(jīng)過相同時間學(xué)習(xí)后，以完成標(biāo)準(zhǔn)動作的時間作為考核標(biāo)準(zhǔn)對2組學(xué)生進(jìn)行考核，考核結(jié)果見表2。

表2 平均考核動作時間對比（單位：s）

由表2可知，采用Dartfish運(yùn)動分析軟件學(xué)習(xí)排球的試驗(yàn)組學(xué)生完成各動作組的時間顯著比進(jìn)行常規(guī)學(xué)習(xí)的對照組短，最大的時間差為3.43 s，根據(jù)快速發(fā)力、到位準(zhǔn)確的排球技術(shù)評判標(biāo)準(zhǔn)，Dartfish在提高排球技術(shù)的教學(xué)中可以發(fā)揮明顯的輔助作用。

4 結(jié)語

該文主要研究Dartfish運(yùn)動分析軟件的各項(xiàng)功能在排球教學(xué)中的應(yīng)用，并通過排球教學(xué)的實(shí)際成績證明Dartfish的可行性。研究結(jié)果表明，通過軟件的各項(xiàng)功能，學(xué)生可以明確自身動作存在的問題并及時糾正。根據(jù)教學(xué)后的考核結(jié)果以及學(xué)生學(xué)習(xí)后的反饋來看，Dartfish運(yùn)動分析軟件可以精準(zhǔn)捕捉學(xué)生的技術(shù)動作并反饋數(shù)據(jù)信息。綜上所述，在現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)中，運(yùn)動軌跡工具是一種重要的工具，它通過生物動力學(xué)分析，為教練提供了更精確的教學(xué)方法，能夠加強(qiáng)學(xué)生對動作標(biāo)準(zhǔn)的理解，并幫助他們不斷改進(jìn)和提高技能水平。在排球技術(shù)教學(xué)中，該方法可以幫助學(xué)生更快地掌握正確的技術(shù)動作，確保他們在比賽中表現(xiàn)出色。