Abstract MULTIMEDIA- I.V. Sharkevich, Ph. D., lecturer A.V. Chogovadze, Dr. Med., honored figure of science of Russian Federation, academician of MAI, professor T.G. Kovalenko, Dr. Hab. V.V. Poluboyarov, D.V. Marusin, postgraduate students Volgograd state university, Volgograd Key words: multimedia-training complex, software, changes in technique. There was created the automated multimedia-training complex "VolGU-AMTK-1" and the appropriate software was developed for the research of motor activity and updating of performance of gymnastic exercises by the students of the special medical branch in the "Laboratory of bioinformational technologies and medical diagnostics" of physical education chair at the Volgograd state university. The complex, considered in this paper, enables the researcher to estimate quality of performance by object of physical exercises by the analysis of the information from a videocamera through the device of videorecording in the computer in the mode of real time. The application of the automated multimedia-training complex allows to create information systems with multichannel connections in direct (from the teacher or source of the information to the students) and opposite directions.
|
МУЛЬТИМЕДИА-ТЕХНОЛОГИИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА Кандидат физико-математических наук, доцент И.В. Шаркевич Доктор медицинских наук, Доктор педагогических наук Т.Г.
Коваленко Волгоградский государственный университет, Волгоград Ключевые слова: мультимедиа-тренажерный комплекс, прогрпммное обеспечение, динамика техники. Благодаря развитию вычислительной техники в настоящее время имеется возможность путем использования только стандартных компонентов вычислительных систем обрабатывать самую разнообразную информацию. Например, достаточно иметь мощный компьютер, плату видеозаписи, звуковую плату и видеокамеру для того, чтобы организовать простой тренажерный комплекс, который может автоматически менять состав комплекса упражнений в зависимости от потребностей каждого занимающегося. Вместе с тем более интересным представляется применение подобного комплекса в качестве интерактивного тренажерного комплекса, который мог бы в режиме реального времени контролировать процесс выполнения занимающимся физических упражнений и корректировать характер их выполнения. Для исследования двигательной активности и корректировки техники выполнения общеразвивающих имнастических упражнений студентами специального медицинского отделения в лаборатории "Биоинформационных технологий и медицинской диагностики" кафедры физического воспитания Волгоградского государственного университета был создан автоматизированный мультимедиа-тренажерный комплекс "ВолГУ-АМТК-1" и разработано соответствующее программное обеспечение. Из всего разнообразия средств мультимедиа для решения задачи построения аудиовизуального мультимедийного комплекса следует выделить два устройства - плату видеозаписи (захвата видео) и плату аудиозаписи. Эти два устройства дают возможность компьютеру обрабатывать входные аудио- и видеоинформацию и создавать выходные потоки этих данных. В ОС Windows существует несколько стандартных интерфейсов работы со средствами мультимедиа, одним из которых является интерфейс управления мультимедиа (MCI - Media Control Interface). Его особенность - модульная организация интерфейса, где определенным классом средств мультимедиа управляет отдельный модуль. Так, с устройствами видеозаписи здесь работает системная утилита AVICAP - часть системы Video For Windows (VFW). Гибкость данной архитектуры позволяет построить систему видеозаписи так, чтобы в режиме реального времени добиться удачного компромисса между качеством изображения и скоростью записи информации. Описываемый мультимедиа-тренажерный комплекс использует интерфейс AVICAP для получения видеоинформации в режиме реального времени с представлением цвета в 24-разрядном режиме (True color) с разрешением 320 на 240 пикселей - стандартный формат -1/4 экрана. Этого вполне хватает при работе с бытовой видеокамерой с расстояния нескольких метров. Комплекс также позволяет во время работы программы воспроизводить какой-либо звуковой материал в целях выполнения движения под музыку. Рассматриваемый в данной статье комплекс дает возможность исследователю оценивать качество выполнения объектом физических упражнений путем анализа информации, поступающей от видеокамеры через устройство видеозаписи в компьютер в режиме реального времени. Качество выполнения упражнения оценивается на основе анализа характера движения определенных точек тела студента и сравнения получаемых параметров с заранее подготовленными эталонными последовательностями. Использование обратной аудиосвязи обеспечивает еще большее увеличение степени интерактивности системы, тем самым расширяя круг задач, решаемых подобным комплексом, например можно корректировать выполнение физических упражнений подачей аудиосигналов. Основным принципом работы рассматриваемого комплекса является анализ характера движений объекта путем слежения за выбранными точками на теле человека (маркерами) в течение всего времени выполнения упражнений. На практике маркерами служат точки определенных цветов, и программная часть следит за движением областей этих цветов, получая информацию о движении человека в целом. Получая информацию о местоположении маркера на каждом кадре видеопоследовательности, программная часть комплекса вычисляет необходимые динамические характеристики движения объекта, а также накапливает данные для их проведения последующего анализа. В частности, комплекс может осуществлять спектральный анализ какой-либо характеристики движения (координаты YR(t), скорости VR(t), ускорения, энергии и др.), в результате можно контролировать ровность ритма выполнения упражнения. В процессе применения предлагаемого комплекса была прослежена динамика процесса приседания студентов (см. рисунок). Представлена зависимость вертикальной координаты выбранной точки на теле студента (в данном случае - верхушка головы) от времени, а также скорости движения этой точки во времени. Зависимость координаты точки верхушкиголовы отвременипозволяет исследовать важные биомеханические параметры двигательной активности студентов: 1) амплитуду, или размах, приседаний А от времени; 2) глубину приседаний В от времени; 3) период приседаний Ti от времени, где i - порядковый номер приседаний; 4) площадь пика S, дающую возможность оценивать мощностьили энергозатраты на одно приседание; 5) график зависимости скорости приседания v(t), позволяющий получить информацию об абсолютной скорости этой двигательной активности; 6) продолжительность приседаний. По графику зависимости у = y(t) можно сделать следующие выводы, которые были получены в результате реального опыта: 1) чем меньше скорость приседаний v, тем больше площадь S под пиком кривой у = y(t)(пик2) и продолжительность приседания (квазистатические нагрузки); 2) при ускорении ритма приседаний (таковы условия опыта) заметно увеличивается их глубина В (уменьшается абсолютное значение этой величины, см. пик 6); 3) при увеличении ритма приседаний амплитуда А приседаний остается приблизительно постоянной, однако студент не полностью выпрямляется. Видно, что тренд верхушки головы в исходном положении имеет тенденцию к уменьшению (пики 3-6); 4) при быстрых приседаниях уменьшается их продолжительность и возрастает максимальная скорость в стадии приседания (см. пик 3); 5) зависимость y = y(t) позволяет наблюдать аритмию приседаний по зависимостипериода приседаний Ti от их номера; 6) интересно отметить, что максимальная скорость была достигнута только для 1-го приседания (пик 1), хотя пики 3-6 соответствовали ускорениюприседаний. Можно сказать, что субъективно ускорение приседанийвоспринимается данным студентом как уменьшение их продолжительности, однако объективно это приводит к увеличению глубины приседанияи невозврату к исходному положению тела в начале цикла приседания. Особое значение такая мультимедийная технология приобретает как тренажер для отработки техники приседаний (или других видов двигательных упражнений) с обратной визуальной связью. В этом случае тренируемый студент может сравнивать свои биомеханические параметры с задаваемыми на экране монитора и корректировать их в режиме реального времени. Само учебное задание переходит в разряд информационно-физического упражнения, начинает работать моторная память, студент частично отвлекается от физических нагрузок и концентрирует свое внимание на качестве исполнения упражнения. Таким образом, применение автоматизированного мультимедиа- тренажерного комплекса позволяет создать информационные системы с многоканальны ми связями в прямом (от преподавателя или источника информации к студентам) и обратном направлениях.
Зависимость динамических параметров приседания от времени
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна! |
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме