魔幻動作分析與動畫製作之旅

物理治療學系三年級 王勝偉

 

一切都從今年升大三的暑假開始，在一個偶然的機會裡，我選擇到系上徐瑋勵老師的動作分析實驗室做暑期研究。在徐老師實驗室中最主要進行的是有關於人體動作分析的研究，利用實驗室中八台高速攝影機來捕捉受試者的動作。搭配肌電圖訊號然後再利用MATLAB等軟體來分析所得的數據，藉此量化受試者各部位的動作以便研究上的比較。因此動作分析為一領域，而使用高速攝影機為媒介來執行。進實驗室的經驗真是讓我大開眼界。因為之前在上有關動作分析研究發展的歷史時，只有聽老師提過從最早的主觀觀察方法到相機重複曝光技術，一直到現在最新科技利用高速紅外線攝影機來分析。沒想到我竟然可以親眼看到、甚至直接操作這些儀器，真是讓我收穫匪淺！

在八月份時，開始和研究室中碩士班的學長直接進行臨床研究的實驗收案。約好的時間一到，受試者便進到我們的實驗室裡。而在那之前我們就得先進到實驗室暖機、校正攝影機、準備實驗物品等事情，否則接下來的實驗就無法順利進行。受試者是一位中年以上的阿姨，在收案進行到一半時學長突然對我說：「啊，學弟！儀器有點狀況我先去處理，你就陪阿姨聊天吧！」「嗯，聊天。會有多難呢？」於是我絞盡腦汁想了些不怎麼有趣的問題來問阿姨，所幸阿姨人很好還是和我談了一會兒直到問題解決。接下來我們在阿姨的身上貼上攝影機專門捕捉影像的反光球，這時大二上學期所學的解剖位置就變得很重要了。因為是動作分析，所以那些反光點要能夠較精準的代表身上的骨頭、關節才可以減少實驗的誤差（圖一）。貼完後便請阿姨進行一些踏步、轉頭、轉手等校正動作，讓機器可以先帶入身上的點以便往後光點被遮住時可以用鄰近的點推算出來。最後就是做出所要分析的動作了，例如步態或是站姿手前身等測試。

整個實驗完成後學長把我叫到一旁，他說實驗不只是那些標準程序而已，讓受試者感到舒服也是重要的。像是剛才的聊天，不只是一般的聊天，若可以打從心底關心他們會更好。而聊天的主題什麼的其實不是很重要，甚至也可以從中藉機做衛教或是了解他們是否有其他方面的問題可以幫上忙。其實我很感謝學長這樣的叮嚀，在那之後的幾次收案我也漸漸抓住這個要領而和前來當受試者的阿姨處的不錯！沒想到實驗室經驗還可以訓練到與人交談的技巧，對日後在醫院實習與病人、家屬應對會很有幫助。原本想說實驗結束後就收工了，結果不是。在收案時所收到的資料是非常粗糙且不能直接利用的，還需要經過一些程式、軟體的修正和計算才可以得到需要的資料，像是關節活動的角度等等。於是，我又學會了如何把收好案的資料作初步的修飾。可是這部分或許就是研究上較枯燥辛苦的地方吧!需要把像是轉身或舉手時身體其他被遮住的點給推算補回來，利用的就是一開始校正時的動作和軟體中寫好的程式。

 

圖一、筆者擔任動作分析試驗之模特兒。

 

由於時間的關係，我並沒有學到最後一步，利用MATLAB軟體算出最終可用的資料。但是在這個八月份中，我已經可以做出從收案準備、經過收案過程、再到最後初步分析結果這些事情了。相信未來若進研究所有需要時能夠很快就對動作分析的實驗上手。就這樣暑假在老師的實驗室中充實的學習裡結束，但是開學後我又很快的與動作分析再度相遇，而且這次的體驗讓我對動作分析的領域更感到興奮！那就是在九月底時有幸能參加徐老師開給研究生開設的「動作分析之理論與應用」一門課所要到台灣雅克(Vicon)代理商的實驗室參觀（圖二）。台灣雅克股份有限公司也就是先前一直提到目前實驗室中最重要的器材──高速攝影機──的代理商。

 

圖二、筆者與修課學生參與動畫的製作過程

 

到了雅克公司的實驗室，空間大小其實就是一般的公寓。但是最重要的攝影機就完全不一般！光是攝影機數量就有十四台之多，而且每台都是1600萬赫茲的頻率。這樣的設備之下幾乎任何角度都可以捕捉到受試者身上的反光球，甚至兩到三個人同時在中間作測試都不會受到干擾！回想老師實驗室中的設備，已經是學術界中數一數二的了，對於收案品質也相當不錯。但是，和雅克公司相比之下簡直就是小巫見大巫！在雅克這種設備等級之下想拍一些簡單的動畫完全不是問題。於是在簡單的儀器介紹過後我便和裡面的一位工程師換上緊身衣、貼上反光球然後開始演起一部短劇。流程也非常像實驗室裡收案的那樣需要校正，只不過因為攝影機解析度好、各個角度都可以拍到，又身上貼的反光球較多。所以校正時的動作也就較精細，連手腕的動作都可以捕捉。另外做蹲下動作時下方的攝影機也可以照到，也就不怕掉點。我和工程師兩人配合劇情演出了一部「小明和小華的軼事」這之中做了許多動作，而令我感到驚訝的是，竟然連伏地挺身（圖三）或是兩人互相擁抱時的動作都可以收到很好的品質！

 

圖三、筆者與修課學生參與動畫的製作過程

 

在這趟校外教學後又更深入的了解動作分析的應用，它不只可以用來觀察一般人或病人的動作來提出論文研究；也可以用在動畫、電影的製作上造成瘋迷全球的鉅片；視聽媒體方面也靠著高速攝影機可以做到模擬還原現場的效果，如壹傳媒的蘋果動新聞等等。回到學術方面的貢獻，目前動作分析利用的高速攝影機技術，除使用在觀察人體動作之動作分析之外，也有開發成與病人可互動式的虛擬實境應用。期待在不久的未來，高速攝影機和反光球之間的這個回饋方式能夠被用在物理治療的介入中，變成一種實際的治療方法，達到個案處理且互相回饋調整的進階物理治療！