Transcript Wii運動感測器的物理(通識版)

運動模擬器：
玩Wii的生物＋物理
中興大學物理學系 紀凱容
單元一
了解 You 的身體
Q: 如何量化您的生理狀況？
脂肪重
 100%
體脂肪率 
體重
必需脂肪-- 維持生命及繁殖所需；女性比例比男性高， why?
儲存脂肪-- 部份位於胸腔及腹部，用以保護內臟。
如何量測?
http://commons.wikimedia.org
左側是體重正常人的腹部CT
右側是一名肥胖症患者的腹部CT
內臟脂肪率 :
直接量測– CT scan, MRI等。
醫檢項目中則利用血液生化值，從血膽固醇、三酸甘油脂(TG)
、高密度脂蛋白(HCL)等來判斷是否有脂肪方面的問題。
體脂計
體脂肪不導電的，而體內水分則可以通電。
因此利用低電壓電流通過身體，測出電阻，可得體脂比例。
（生物阻抗分析法）
http://www.omronhealthcare.com.tw
體脂肪率  1.2  BMI  0.23 年齡  5.4 10.8  性別
性別-- 男性為1，女性為0
From http://emedicine.medscape.com/article/123702-overview
BMI vs. 體脂肪率
體脂肪率
體脂肪率
 1.2  BMI
 0.23  年齡
 5.4  10.8  性別
BMI
性別-- 男性為1，女性為0
內臟脂肪率
BMI vs. 內臟脂肪率
2
R = 0.96
BMI
Wii來度量You的平衡年齡
http://www.nintendo.tw/wiifit_balance.htm
平衡年齡 (Wii Fit)
18
19
20
21
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23
24
22
23
24
身體年齡 ( 體脂計)
實際年齡
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19
20
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實際年齡
單元二
Wii 的初體驗
網球---12人
棒球---3人
保齡球---9人
高爾夫---0人
籃球---2人
桌球---4人
Q: 為什麼選擇這個運動項目？
有趣好玩
比較常接觸或曾接觸這項運動
興趣
擅長
沒玩過
想做比較
感覺比較簡單
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0
保齡球
網球
走
籃球
桌球
道
棒球
高爾夫球
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9
0
［小組討論］
Q: 現實生活中有做過這個運動嗎？
操作Wii的感覺與真實世界的運動有何差異？
Wii~
較簡單
偏向時間點的掌握
只動身體某部分
無法完整呈現身體動作
某些部分變成必須施力
無實體感
不用撿球
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0
保齡球
網球
走
籃球
桌球
道
棒球
高爾夫球
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0
［小組討論］
Q: 操作的使用方法與技巧上的困難？
是否已抓到任何訣竅？
困難：
與想像的結果不同
不習慣
方向角度不易控制
訣竅：
力道
時間
方向準確度控制
身體的姿勢
角度
［示範］
網球
保齡球
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保齡球
網球
走
籃球
桌球
道
棒球
高爾夫球
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0
［小組討論］
Q: 您認為這個遊戲設計的優缺點為何？
優點：
輕鬆地運動
不必擔心時間和天氣
畫面不錯
可感應細微的動作
可訓練手部動作
方便
容易上手
比以前的遊戲接近真實
缺點：
無法代替現實的運動
主機昂貴
遙控器不夠輕
運動量不大
無法完整呈現操作者的身體動作
電腦太弱
缺少真正的技巧
下半身都沒有動
無動作糾正
易受傷
單元三
You 的動作 Wii 知道
Q: 您認為 Wii 必須含什麼裝置，才
能感應到您的動作、位置、施力等？
可能有：感應平衡和震動的裝置、紅外線感應器、
光學感應器、同步器、速度感應器、力道測量器、
定位系統、感壓裝置、超音波產生器和接收器、
運算處理器、發射訊號的遙控器、無線收發器、
水平儀、加速感應裝置、含磁性物質的手把+感應
器(如測速照相器)
Wii 的設計
http://www.nintendo.tw
(羅云嘉&蔡餘慶&彭健倫製作)
Wii Remote 的感應偵測
• 「指向定位」如一般滑鼠可以控制螢幕上的游標。
• 「動作感應」偵測三維空間中的移動及旋轉。
http://www.nintendo.tw
指向定位
sensor bar 兩端的紅外
遙控器接收
接收到的訊號差經藍芽
傳送到主機
由訊號差異算出遙控器
目前的位置
http://techon.nikkeibp.co.jp
http://www.infendo.com
動作感應
利用MEMS技術製作之電容式加速規來感測加速度
http://cache.kotaku.com/assets/resources/2006/12/nytwii.jpg
http://wii.tgbus.com/
單元四
拳擊大賽
請各派三男二女參賽
一局結束時若未獲勝，則換下一名選手上場
［訪問選手］
單元五
Wii 可能造成的傷害
［小組討論］
Q: 相較於真實運動，玩Wii時較可能出現什麼傷害？
Case：一位住院醫師有天早晨睡醒
發現他的右肩劇烈疼痛，至醫院
檢查後才發現是急性肌腱炎。
原因：他玩了一整天的 Wii 網球遊
戲，肌肉都沒有休息，才導致發
炎的狀況。
新英格蘭醫學期刊（The New England Journal of Medicine）
http://www.sportsinjuryclinic.net/
Nintendo's Wii game can captivate for hours and
"unlike in the real sport, physical strength and
endurance are not limiting factors" …
Wii Sport 給人親臨現場的感覺，但
以網球運動為例～
真實：左右前後奔跑、手臂前後擺
動、瞄準揮拍，在擊球剎那要承受
作用力～一連串的協調過程，會消
耗大量的體力，所以會被體內狀態
支配而強迫休息。
Wii ：僅「模擬」揮拍動作，無須
做大幅度運動，故手臂很容易使用
過量而不自知。
http://www.2sports.info
http://www.wiicandoit.com
Tennis elbow / Lateral epicondylitis
 Overuse or repetitive strain caused by repeated extension of the
wrist against resistance
 Also from tennis, badminton or squash, even after periods of
excessive wrist use in daily life
http://www.wiicandoit.com
http://www.sportsinjuryclinic.net/
http://www.2sports.info
http://www.wiicandoit.com
http://www.sportsinjuryclinic.net/
http://bigjournalism.com
http://wiiconsumer.wordpress.com
http://www.sportsinjuryclinic.net/
其他的運動呢？
容易造成什麼傷害？
http://wiiconsumer.wordpress.com
單元六
Wii 還能怎麼玩？
同學們的希望～
感應片
攝影機判斷人體動作的變化
連接身體的電線
感應身體移動裝置
圍繞式銀幕
圍繞式偵測器
主機與大腦做連結(阿凡達)
(一) 物理實驗～單擺
http://en.wikipedia.org/wiki/Pendulum
(二) 心肺復甦術訓練
http://main.uab.edu/Sites/MediaRelations/articles/65537
(三)數位白板、多點觸控大螢幕和頭戴式3D瀏覽器
http://johnnylee.net/projects/wii/