Главная Коллекция "Otherreferats" Педагогика Аналіз комп’ютерних ігор з відкритого scratch-репозиторія за темами літніх олімпійських видів спорту для підключення контролеру рухів тіла гравця

Аналіз комп’ютерних ігор з відкритого scratch-репозиторія за темами літніх олімпійських видів спорту для підключення контролеру рухів тіла гравця

Проаналізовано комп'ютерні ігри з відкритого Scratch-репозиторія, які створюються школярами з усього світу, з урахуванням сценаріїв ігор, пов'язаних з літніми олімпійськими іграми. Результати роботи планується впровадити в дисципліну "Фізичне виховання".

Рубрика Педагогика
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 20.03.2024
Размер файла 3,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аналіз комп'ютерних ігор з відкритого scratch-репозиторія за темами літніх олімпійських видів спорту для підключення контролеру рухів тіла гравця

Науково-дослідна група:

Подгорна Вікторія Віталіївна

канд. пед. наук, доцент кафедри фізичного виховання та спорту Національний університет "Одеська політехніка", м. Одеса, Україна

Блажко Олександр Анатолійович

канд. техн. наук, доцент кафедри інформаційних систем

Національний університет "Одеська політехніка", м. Одеса, Україна

Кокотєєва Анастасія Сергіївна

старший викладач кафедри фізичного виховання та спорту Національний університет "Одеська політехніка", м. Одеса, Україна

Собінов Артур Олексійович

старший викладач кафедри фізичного виховання та спорту Національний університет "Одеська політехніка", м. Одеса, Україна

Анотація

В роботі проаналізовано комп'ютерні ігри з відкритого Scratch-репозиторія, які найчастіше створюються школярами з усього світу, з урахуванням сценаріїв ігор, пов'язаних з літніми олімпійськими видів спорту. Під час відбору ігор пріоритет надається іграм з комп'ютером, розроблених у різних площинах проекцій погляду гравця (фронтальна, профільна, горизонтальна), з використанням не менше 2-х клавіш керування для подальшої їх заміни на керування на основі розпізнавання рухів гравця через веб-камеру та програмну інтеграцію з системою машинного навчання. Результати роботи планується впровадити в дисципліну "Фізичне виховання" для студентів 1-го курсу галузі знань "12 Інформаційні технології" під час обмежень Online- освіти. ігра виховання комп'ютерний

Ключові слова: комп'ютерна гра, Scratch, фізичне виховання, розпізнавання рухів, машинне навчання.

Вступ

Обмеження доступу людей до спортивних споруд у зв'язку із COVID - карантином посприяло розвитку ігор типу ExerGame ("exercise" + "game") [1], які використовують апаратно-програмні засоби взаємодії людини з комп'ютером для розпізнавання природніх рухів, наприклад, головою, верхніми/нижніми кінцівками тіла для керування подіями віртуального світу. Для розпізнавання рухів людини можуть використовуватися безконтактні сенсори контролю руху, наприклад, гральна консоль MS Xbox 360/One із сенсором MS Kinect (об'єднання Веб-камери та інфрачервоної камери) [2]. Наприклад, в серію спортивних ігор Kinect Sport було включено ігри: Tennis, Table Tennis, Golf, Skiing, Baseball, Soccer, Basketball, Boxing, Track and Field (Sprint, Javelin, Discus, Long Jump and Hurdles).

Також рухи розпізнаються контактними сенсорами на основі датчиків з мікроконтролерами, наприклад, гральна консоль Nintendo Switch із бездротовими контролерами Joy-Con, розміщених на різних частинах тіла гравця [3]. Серія спортивних ігор Ring Fit Adventure Exergame містить: Golf, Soccer, Volleyball, Baseball, Bowling, Tennis, Badminton, Boxing. Але ці ігри мають недоліки:

1) висока вартість апаратного забезпечення;

2) фіксований набір сценаріїв ігор та засобів рухів людини, якими виконується керування ігровим персонажем, який не можна швидко та дешево розширювати, бо без втручання професійних програмістів.

Перше обмеження можна частково зняти, використовуючи програми обробки зображень людини зі звичайних Веб-камер на основі машинного навчання [4]. Друге обмеження можна частково зняти, використовуючи програму Scratch [5] - інструмент для досліджень із надання обчислювальних навичок мислення з раннього віку в школах. Хоча Scratch найчастіше розглядається як інструмент створення комп'ютерних програм із простою 2D - графікою, які не можна порівнювати із комерційними 3D-іграми, Scratch надає доступ до працюючих комп'ютерних ігор, створених школярами з усього світу та розміщених у відкритих файлових репозиторіях ігор [6]. Наявність такого Scratch-репозиторію дозволяє будь-кому обрати гру із цікавим сценарієм, дослідити відкритий програмний код та за бажанням внести в нього зміни, створивши нову версію гри. Але на поточний момент у Scratch-репозиторії ігор не знайдено прикладів, які пропонують гравцю приймати участь у спортивних змаганнях, керуючи персонажами гри через власні рухові дії. Хоча такі ігри вже можна створити, використовуючи нову Веб-програму PoseBlocks [7], яка є розширенням Scratch із можливістю машинного навчання комп'ютером окремим рухам людини, або додавши Scratch-програмну бібліотеку [8], яка дозволяє представити тіло людини у вигляді опорних точок на основі спеціальної моделі розпізнавання типу PoseNet, як це робить сенсор MS Kinect.

Мета роботи. Визначити перелік комп'ютерних ігор з відкритого Scratch - репозиторія за темами олімпійських видів спорту, до яких в майбутньому можна підключити контролер рухів тіла гравця на основі веб-камери, враховуючи технічні обмеження Scratch-програмних бібліотек з машинного навчання.

Основна частина. Для визначення переліку комп'ютерних ігор зі Scratch- репозиторію за темами олімпійських видів спорту виконано наступні кроки:

1) визначення англомовних назв літніх видів спорту, які присутні у Єдиній спортивній класифікації України з олімпійських видів спорту [9];

2) пошук у Scratch-репозиторію переліку комп'ютерних ігор за англомовною назвою видів спорту та за убування популярності їх використанням Scratch-співтовариством;

3) під час відбору ігор пріоритет надається однокористувальницьким (single player) іграм (ігри з комп'ютером);

4) відбір комп'ютерних ігор за видом спорту у різних площинах проекцій погляду гравця: фронтальна (ф-площина) - погляд спереду/позаду, профільна (п-площина) - погляд збоку, горизонтальна (г-площина) - погляд зверху;

5) відбір комп'ютерних ігор, для яких в інструкції з використання визначено не менше 2-х клавіш керування, щоб під час адаптації гри для керування рухами людини було використано понад однієї рухової дії під час машинного навчання;

6) якщо для виду спорту не знайдено гри за однією з площин проекцій, тоді відбір гри серед двокористувальницьких ігор (two players);

7) випробування ігор та визначення відсотку їх відповідності офіційним правилам видів спорту: вимоги до приміщення та обладнання; перелік клавіш керування рухами гравця та їх відповідність правилам з обмеження рухів спортсменів; правила нарахування очок;

8) для кожного виду спорту відбір одної гри кожної площини проекції та найбільшим відсотком відповідності офіційним правилам видів спорту.

У Scratch-репозиторію для 40 назв літніх олімпійських видів спорту виконано пошук комп'ютерних ігор, результати якого оформлено у вигляді таблиця 1, враховуючи кількість гравців (1Player/2Players) та тип площини проекції. Для доступу до проекту кожної гри необхідно значення стовпчика "код проекту" таблиці додати до веб-адреси https://scratch.mit.edu/projects, наприклад, веб-адреса доступу до першої гри виду "Бадмінтон"

Таблиця 1

Приклади комп'ютерних ігор різних видів спорту

За описами ігор, наданих в таблиці 1, проведено статистичний аналіз та за кожним пунктом аналізу надано опис особливостей майбутнього використання ігор після їх модернізації під керування грою через рухи людини (таблиця 2).

Таблиця 2

Особливості використання комп'ютерних ігор після їх модернізації для керування грою через рухи людини

Пункт статистичного аналізу комп'ютерних ігор

Особливість модернізації комп'ютерних ігор під керування через рухи людини

1) 7-м ігор створені у

фронтальній площині, 12-ть ігор - у профільній площині, 10-ть - у горизонтальній

площині;

Пріоритети типів площин з урахуванням керування рухами людини: фронтальна, профільна, горизонтальна.

Кожна площина пропонує свої особливості візуалізації рухів персонажу гри, які треба врахувати для визначення рухів гравця

2) 5-ть ігор керують через

курсор "миші";

Контроль курсором "миші" простіше замінити на контроль на основі PoseNet-моделі у вигляді опорних точок [8]

3) у 22-х іграх в середньому використовуються 4 клавіши клавіатури;

Контроль клавішами клавіатури простіше замінити на контроль на основі PoseBlocks-моделі [7] після машинного навчання відповідним рухам людини

4) 2-ві гри має режим двох

гравців

Модернізація можлива у двох варіантах: (1) контроль для одного персонажу, другий персонаж залишається пасивним, або керується іншою людиною; (2) контроль на основі PoseNet-моделі у вигляді опорних точок для двох людей [8]

Модернізація відібраних комп'ютерних ігор повинна враховувати технічні обмеження Scratch-програмних бібліотек з машинного навчання:

- наявність затримки до пів секунди між рухами людини на їх візуалізацією у грі, яка може порушувати ігровий баланс;

- якість розпізнавання рухів людини залежить від умов її взаємодії із програмою, наприклад, освітленість, контрастність силуету людини у порівнянні із оточуючим середовищем, відсутність поряд з людиною предметів, що може призвести до збільшення ймовірності помилкового розпізнавання та тимчасової втрати процесу керування грою;

- необхідність прямої видимості частин тіла людини, які приймають участь у керуванні грою, коли, фронтальна площина проекції не дозволяє контролювати рухи у глибину, а профільна площина - рухи в сторони.

Висновки

В результаті аналізу комп'ютерних ігор з відкритого Scratch - репозиторія за темами літніх олімпійських видів спорту відібрано 29 -ть ігор за 18-ма видами спорту - майже 50% від загальної кількості видів спорту. Відібрані ігри стануть вхідними даними для методики "Комп'ютерна ігрофікація контролю рухів людини у спортивних змаганнях на основі веб-камери та Scratch-подібної блокової мови програмування" в дисципліні "Фізичне виховання" для студентів 1-го курсу освітньо-професійного навчання галузі знань "12 Інформаційні технології" під час обмежень Online-освіти. Студенти, починаючи вивчати дисципліну "Фізичне виховання" у 1 -му семестрі та не маючи достатніх навичок використання серйозних мов програмування, вже зможуть модернізувати комп'ютерні ігри із 20-графікою, в яких вони будуть перевіряти свої рухові уміння з урахуванням правил різних видів спорту.

Список використаних джерел

1. Benzing, V., Schmidt M. (2018). Exergaming for Children and Adolescents: Strengths, Weaknesses, Opportunities and Threats. J Clin Med. Nov 8;7(11):422.

2. Kourakli, M., Altanis, I., Retalis, S., Boloudakis, M., Zbainos, D., Antonopoulou, K. (2017). Towards the improvement of the cognitive, motoric and academic skills of students with special educational needs using Kinect learning games. International Journal of Child-Computer Interaction, Volume 11,2017. - Pp. 28-39.

3. Wu YS, Wang WY, Chan TC, Chiu YL, Lin HC, Chang YT, Wu HY, Liu TC, Chuang YC, Wu J, Chang WY, Sun CA, Lin MC, Tseng VS, Hu JM, Li YK, Hsiao PJ, Chen CW, Kao HY, Lee CC, Hsieh CB, Wang CH, Chu CM. (2022). Effect of the Nintendo Ring Fit Adventure Exergame on Running Completion Time and Psychological Factors Among University Students Engaging in Distance Learning During the COVID-19 Pandemic: Randomized Controlled Trial. JMIR Serious Games. 2022 Mar 22;10(1):e35040.

4. Chung, J.-L.; Ong, L.-Y.; Leow, M.-C. (2022). Comparative Analysis of Skeleton-Based Human Pose Estimation. Future Internet 2022, 14, 380.

5. Grover, S. (2021). Teaching and Assessing for Transfer from Block-to-Text Programming in Middle School Computer Science. In: Hohensee, C., Lobato, J. (eds) Transfer of Learning. Research in Mathematics Education. Springer, Cham.

6. Scratch project Explore. (2023). Вилучино із https://scratch.mit.edu/explore/projects/games/.

7. Jordan, B., Devasia, N., Hong, J., Williams, R., Breazeal, C. (2021). PoseBlocks: A Toolkit for Creating (and Dancing) with AI", AAAI, vol. 35, no. 17. pp. 15551 -15559.

8. Ishihara, J. (2020). PoseNet2Scratch. Вилучено із https://github.com/champierre/posenet2scratch.

9. Про затвердження Кваліфікаційних норм та вимог Єдиної спортивної класифікації України з олімпійських видів спорту. (2022). Вилучено із http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/z0488-14/paran14.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены