从舞谱到人体动画制作：“拉班舞者”项目*

［加拿大］ 拉斯·威尔克 汤姆·卡尔弗特 朗达·雷曼 艾琳·福克斯 撰 英曼莉 译

一、引 言

“The dance is unhappily an illiterate art; it knows nothing of yesterday; it cares nothing for tomorrow.”

“不幸的是，舞蹈是一种文盲的艺术；它对昨天一无所知；它对明天毫不关心。”

——《纽约时报》，1932年12月4日

在舞谱系统出现之前，舞蹈被认为是一种瞬间的艺术。舞谱允许对舞蹈进行客观地记录，就像乐谱允许作曲家对音乐作品的意图进行说明一样。虽然有许多舞谱系统存在，但最常见的是拉班舞谱和贝耐什记谱法 (Benesh Notation)。前者在北美最常见，位于纽约的美国舞谱局（Dance Notation Bureau，DNB）63年来一直致力于创造、保存和传播这种系统地记录舞蹈的舞谱（美国舞谱局官网地址：www.dancenotation.org）。由此产生的档案为学者、学生、表演者和公众提供了一个容易获得的、详细的舞蹈记录，使人们能够以一种其他媒介无法实现的方式研究舞蹈。

虽然舞谱是舞蹈重建和舞蹈研究的基础，但不幸的是，很少有舞蹈家或编舞者能读舞谱，而有能力写谱的则更少。因此，许多人已经意识到，如果有一个基于计算机的工具将舞谱制作成动画，将会有相当的优势。这一设想最早可以追溯到20世纪60年代，诺尔（Noll）在《舞蹈杂志》（Dance Magazine）上发表的文章①NALL A M.Choreography and Computers[J].Dance Magazine，1967（7）：43—45.，以及默斯· 坎宁汉（Merce Cunningham）在同一时期的探讨②参见：CUNNINGHAM M.Changes/Notes on Choreography[M].New York：Something Else Press，1968.。第一次尝试将计算机应用于拉班舞谱应该是1974年，西蒙弗雷泽大学（Simon Fraser University）的泽拉· 沃洛夫斯基（Zella Wolofsky）的硕士学位论文《计算机对选定的拉班舞谱符号指令的诠释》（Computer Interpretation of Selected Labanotation Commands）③参见：WOLOFSK Z.Computer Interpretation of Selected Labanotation Commands[D].M Sc thesis，Simon Fraser University，1974.。随后，有一定数量的项目都集中在对拉班舞谱不同方面的诠释上④参见：BADLER N，SMOLIAR S.Digital Representations of Human Movement[J].Computing Surveys，1979（1）：19—38；BROWN M，SMOLIAR S，WEBER L.Preparing Dance Notation Scores with a Computer.Computers and Graphics[J].1978（1）：1—7；CALVERT T W，CHAPMAN J.Computer Assisted Notation of Human Movement[C]// Proceedings of 1978 ACM Conference，1978：731—736.。

在开发基于计算机的拉班舞谱的解释方法的同时，人们也在努力实现协助创造和编辑舞谱系统，以及其他专门协助编舞的工具。“拉班写作”编辑器是俄亥俄州立大学露西· 维纳布尔（Lucy Venable）领导开发的⑤VENABLE L，SUTHERLAND S，ROSS L，TINSLEY M.LabanWriter 2.0[P].Ohio State University，1989.，而在西蒙弗雷泽大学，汤姆· 卡尔弗特（Tom Calvert）带领了一个开发各种人类动画技术的团队⑥CALVERT T W，WELMAN C，GAUDET S，et al.Composition of Multiple Figure Sequences for Dance and Animation[J].The Visual Computer，1991：114—121.。“拉班写作”编辑器利用了当时相对便宜的苹果电脑（Macintosh computer）图形功能，为创建和编辑拉班舞谱谱子提供了一个简单而直观的、类似文字处理的系统。麦克贝耐什（MacBenesh）—一个为贝耐什记谱法开发的类似写作系统—由滑铁卢大学 （Waterloo University）的朗达· 雷曼（Rhonda Ryman）和她的同事研发⑦RYMAN R，HUGHES-RYMAN R.The MacBenesh Editor：A Word Processor for Benesh Notation[J].Dance Notation Journal，1986（2）：16—26.。大约在同一时期，“生命形式”也被开发出来（Life Forms）（www.danceforms.com），为编舞者和动画师提供了一个简单的、对用户友好的系统，以试验动画人物的运动模式。学生、记谱员、教育工作者和编舞者都在使用“拉班写作”和“生命形式”，许多人建议将它们联系起可以通过其他渠道获取舞谱创造、编辑符号以及制作动画的详细资料⑧参见：GRAY J.Dance in Computer Technology：A Survey of Applications and Capabilities[J].Interchange，1984（4）：15—25；HUNT FES，PLITIS G，HERBISON-EVANS D.LED & LINTER：An X-WINDOWS Mini-Editor and Interpreter for LABANOTATION[R].Technical Report 343，Basser Department of Computer Science，University of Sydney，2003；University of Birmingham.Calaban Project[EB/OL].(2005—07—01) [2022—05—07].http://www.bham.ac.uk/calaban/frame.html；CALVERT T，WILKE L，RYMAN R，et al.Applications of Computers to Dance[J].IEEE Computer Graphics and Applications，2005（2）：6—12.。

本文描述了“拉班舞者”系统的开发—一个将拉班舞谱动画化的工具。“拉班舞者”的输入是来自“拉班写作”应用程序的数字化舞谱，用于生成和编辑拉班舞谱。在开发制作新的解释系统时，我们寻求能正确处理绝大多数运动情况并能识别运动情景的通用技术。

二、拉班舞谱

鲁道夫· 拉班（Rudolf Laban）在他的时代是一位杰出的编舞家和舞蹈家。1928年首次发表了《拉班记谱法》（Kinetography Laban），这是一个表示人体运动的符号系统，后来被人熟知为拉班舞谱。该系统是现代关键帧动画系统的先驱，因为它能在清楚的时间点上捕捉身体各部位的位置信息。

某一特定肢体的姿势或姿态是由写在页面上的九个方向形状（九个之一），再加上水平高度（Level）来确定的，水平由填充形状内的阴影表示。形状符号的长度决定了完成该姿势所需要的时长。这些符号被安置在一个三线谱谱表（Staff）上，灵感来自五线乐谱。舞谱需要从下往上读，而不是从左往右读；底部的双横线表示动作顺序的开始；顶部的双横线表示动作结束。底部双横线下面的符号表示起始位置。如同乐谱一样，三线谱被划分为小节，小节的时长由速度和每小节的节拍数来确定。一个或多个三线谱可以被安排成一个谱子，每个三线谱代表一位舞者的动作（见图1）。图1显示了一位舞者的舞谱示例图。

图1 拉班舞谱的三线谱表

在水平方向上，三线谱被分为几个栏目（column），将符号归入它们所对应的身体部位。这些栏目从三线谱的中心线往外排列，代表身体的左右对称性。

拉班舞谱以一种独特的方式使用最靠中间两栏的符号。在这里，这些符号描述了身体重量的方向是从一个支撑部位（通常是脚）转移到另一个支撑部位，从而确定了主体的运动。水平高度表明该步伐是以屈膝、直腿还是立脚尖的方式进行。与姿态符号一样，符号的长度表示执行该步伐所需的时间。在垂直方向上，符号之间的空白意味着主体已经离开了地面，如跑步、跳跃或跨跳步。

拉班舞谱提供了大量的辅助符号，可以用来修饰主要符号、小节和栏目的含义。附加符号用来表示舞台上主体的安排（舞台平面图）和他们采用的路径，或者表示实体（肢体或对象）之间的空间关系。特殊的符号用来表示一个肢体所影响到的方向或转动，而不是它所在的栏目所暗示的那个肢体。因此，拉班舞谱可以提供任意数量的细节说明。它可以快速地粗略一笔带过动作，也可以明确到手指上的关节位置来描述一个动作。这些可以在安· 哈钦森· 盖斯特（Ann Hutchinson-Guest）的书中找到关于拉班舞谱系统的完整描述①参见：HUTCHINSON-GUEST A.Labanotation or Kinetography Laban：The System of Analyzing and Recording Movement[M].New York：Theatre Arts Books，1970.，美国舞谱局官网也有教程。

三、“拉班写作”应用程序

“拉班写作”是一个建立于苹果电脑的2D图形编辑器，专门用于创建拉班舞谱的谱子。由俄亥俄州立大学舞蹈系的露西· 维纳布尔教授领导，和团队成员斯科特· 萨瑟兰（Scott Sutherland）、大卫· 拉利（David Ralley）与乔治· 卡尔（George Karl）一起开发（可 从https://dance.osu.edu/research/dnb/laban-writer免费下载）。用户在“拉班写作”的虚拟页面上创建一个或多个谱表，并从选项板中选择拉班舞谱符号。符号被放置在相对应的身体部位的栏目上。用户可以拉伸或压缩方向并改变符号的长度，持续时间由其垂直长度表示。修饰符号被放置在它们所修改的主要符号的底部或栏目的位置—这操作在本质上容易出错。

“拉班写作”中使用的拉班舞谱符号被视为二维图形对象，大致分为两个子类别—可伸缩的符号和固定尺寸的符号。可伸缩的符号，如方向和转动符号和时长有关，而固定尺寸的符号通常修饰或指定舞谱的栏目、小节或总谱的其他方面。在“拉班写作”中存储的符号并没有明确的栏目和时间信息—符号的笛卡儿位置（Cartesian position）①笛卡儿位置用于绘制二维，即 X（高度）和Y（宽度）位置。被用来缩短其栏目和小节。因此，美国标准信息交换代码（American Standard Code for Information Interchange，ASCII）的“拉班写作”文档只用于屏幕上的图形设计，不包含关于拉班舞谱的结构、舞蹈或人体运动的知识。关于“拉班写作”文件格式的详细描述可以在以下网址找到：https://www.dance.ohio-state.edu/labanwriter/LW4/LW44FileFormat.html。值得注意的是，文件中的每条记录都包含了绘制符号的所有必要信息，如类型、位置、尺寸大小、颜色、特殊字体等。在数据流中，信息是按照用户放置的顺序排列的，没有任何特定排序。“拉班写作”可以打印出拉班舞谱的谱子，或者以三种通用的图形文件格式（PNG、PICT或JPEG）之一储存为二维光栅图像。这个图形文件被微软视窗版本的“拉班舞者”用来作为展示舞谱的手段。

四、“拉班舞者”应用程序

“拉班舞者”是我们开发的独立应用程序的名称，致力于将“拉班写作”文档转化成单一人体图像的动画，包含了翻译所需的所有算法的实现。以下是对这些算法的描述。

五、将“拉班写作”的符号解析为一个综合舞谱

要将“拉班写作”的文档转化为动画，首先需要将一串图形符号转化为一组在拉班舞谱环境下有意义的数据对象。这些数据对象按照运动符号的开始时间和它们所在的栏目进行排序，因为这表示相对应的身体部位。同时收集修饰符号，然后根据它们的接近程度与它们所修饰的符号或相关栏目进行关联。由此产生的数据对象被放置在一个数据结构中，该结构概念上类似于拉班舞谱的谱子，其组织方式与动画中常用的通道数据结构大致相同。

这个综合舞谱数据结构包含一个通道图（根据舞谱的栏目生成），每个通道都与不同的肢体或支撑相关。每个通道内的符号按时间排序，每次输入都包含所有可能的修改信息。辅助信息，如时间、路径或关系，也存储在数据结构外的符号通道中。为了完成这个阶段，数据对象时间可以根据上下文的规则调整，以反映姿势的真实时间。

六、“拉班舞者”模型

在“拉班舞者”中，人体动画是基于骨架层次的、可变形的多边形网格模型。骨架的关节角度由关键帧动画通道控制，另外还用了四个逆向运动学链来驱动手臂、腿、脚和手。为达成此目的，选择运动学算法（Inverse Kinematics using A Nalytical solutions，IKAN）②TOLANI D，GOSWAMI A，BADLER N.Real-Time Inverse Kinematics Techniques for Anthropomorphic Limbs[J].Graphical Models，2000：353—388.，该算法专门用于控制有七个自由度的模拟的人类肢体，具有确定解而非迭代解。

表现脚和手的位置与方向的终端控制器由关键帧通道控制。这些通道具有线性插补和圆弧插补位置的附加功能，可在姿势与姿势之间创建可信路径。

骨架结构中的根关节点（如髋关节）的全局位置由一个三维贝塞尔曲线（Bezier curve）③一种用于计算机图形学和相关领域的参数曲线，参见：MORTENSON M E.Mathematics for Computer Graphics Applications[M].2nd ed.New York，NY：Industrial Press，1999.控制，其参数由后面讨论的脚步算法决定。

“拉班舞者”对身体种类没有限制。只要它们具有相同的运动学模型，就可以进行动画制作。目前有四个单独的模型，由两位女性和两位男性组成，为现代舞和古典舞定制。

七、从综合舞谱到动画

一旦源自“拉班写作”的文档转化合成舞谱，所产生的数据结构的符号通道将被遍历。特定身体部位遇到的每一种符号类型都有一个单独的规则来处理，这些规则将姿态、转动和支撑转化为肢体的关键帧、终端控制器或步伐的位置和时间信息。下面的内容提供了一些详细资料。

（一）从姿态到关键帧

尽管拉班舞谱可以指定任何的肢体姿势细节，但是方向符号只定义大部位的姿态，如整只手臂或整条腿，也可以用修饰符号来定义伸展或弯曲（例如，肘部弯曲的程度）。使用查找表可以很容易地将姿态符号转化为球面坐标，用于确定腿和手臂的球面关键帧。由于拉班舞谱姿态符号的坐标系在全局术语定义为上下，但在主体面对不同方向时重新定义前后、左右，因此增加了一些复杂性。查找表也提供手和脚的默认方向，可将符号类型与方向联系起来。

不能直接从符号在舞谱上的确切位置来翻译符号的时间，而必须根据相关的前后动作来解释，这是翻译拉班舞谱反复出现的一个问题。例如，虽然一个姿势被记录在一个拍子里，但通常动作发生的时间是在拍子开始前，并在拍子上到达。这可能是因相邻或随后的符号而产生变化，例如，手臂姿态必须与腿部姿态同步，而腿部姿态又受到支撑符号的制约（如在腿部姿态接触地面成为下一个支撑前，须留出足够的时间来完成腿部姿态）。

与姿态有关的另一个复杂情况是，肢体在姿态之间有必须遵循的路径。一般来说，对于手臂的姿态，手的路径应该遵循一条弧线。当两个连续的手臂姿态方向相差180°时，如手臂从前中到后中方向时，手会沿着一条直线到肩部，肘部会弯曲，然后展开手臂，试图达到后中方向的位置。类似的，腿部姿态通常遵循以臀部为顶点的圆锥形路径，但在极端的姿态之间会遵循一个更复杂的路径。

在拉班舞谱中，姿态也可指定为肢体的子部分（如上臂、前臂、手指）。这在实践中可以使用模型中每个关节的单独关键帧控制器来实现，但目前尚未完成，因为必须设计一些途径在逆向运动学（整个肢体）和正向运动学（部分肢体）动画源之间无缝链接。

一般来说，腿部和手臂的姿态是以同样的方式生成的；然而，腿部姿态有一个特殊问题，因为它们必须被整合到处理支撑变化（即运动）的系统中。这种整合将在随后的内容中讨论。

（二）脚步的支撑变化

在拉班舞谱中，符号显示在一段时间内由哪个肢体部位支撑身体，以及运动的方向（如果有的话）。例如，脚和脚之间的支撑变化，结合向前的运动，就会产生向前走或跑。因此，这个符号并没有明确规定相关肢体的弯曲和延伸，而是留给聪明的舞者去判断实现特定方向的支撑变化所需的动作。为了生成动画，我们必须找到从支撑变化中推断出肢体运动的方法。

首先我们探索了一种方法，该方法以通常用于过渡的动画序列存储数据库为基础。格雷切（Gleicher）等也采用了相似的方法，从运动捕捉数据中合成任意的运动路径①GLEICHER M，SHIN HJ，KOVAR L，et al.Snap together Motion：Assembling Run-Time Animation[C]// Symposium on Interactive 3D Graphics，2003.KOVAR L，GLEICHER M，PIGHIN F.Motion Graphs[J].ACM Transactions on Graphics，2002（3）：473—482.。这在很多方面都很有效—舞谱专家可以创建一个关键帧动画序列来实现所需要的运动转换。我们采用了本质上属于有限状态机的模型，形成一套固有模式。遗憾的是，扩展性不是很好，因为可能的转换数量随着运动的复杂性而呈指数式增长。拉班舞谱的支撑符号只指定了从当前状态开始移动，因此相同的符号模式可以导致完全不同的动作，这取决于在遇到符号之前舞者的状态。

对所有第一次接触拉班舞谱的人来说，支撑的变化和脚步之间的相似之处是显而易见的。而这种相似性表明，还存在第二种将舞谱转化为动画的方法。事实上，人们已经开发了一些从脚的位置和时间来重建双足运动的一些技术，包括吉拉德（Girard）②参见：GIRARD M.Interactive Design of 3D Computer-Animated Legged Animal Motion[J].IEEE Computer Graphics and Applications，1987（6）：39—51.，以及最近的米歇尔· 范· 德· 潘内（Michiel van de Panne）③VAN DE PANNE M.From Footprints to Animation：Computer Graphics Forum[J].1997（4）：211—223.。我们采用的正是这第二种技术，它既简单又能产生高度可信的结果，可通过调整来满足转化的要求。

范· 德· 潘内的算法在优化过程中改变了样条曲线的参数，试图找到一个受简单动态模型和所谓的舒适项约束的质心（COM）的平滑路径。优化过程中，误差项最小化计算公式如下：

方程式中εphysics是质量加速度的组成部分，它不能通过腿部的简化模型（即连接与COM接触点的线）来实现。图2和图3显示了单腿站立和双腿站立的图解。εcomfort只是一种对腿部必须伸展或弯曲多少才能达到接触位置的度量。

图3 双腿站立

支撑符号到脚步位置和时间的转换是相当直接的。支撑符号本质上指示了下一步的方向，并被定位在谱表上的某个绝对时间。相比之下，脚步的位置是绝对的，但时间总是和最后的脚步相关。为了确定下一个脚步的位置，我们只需假设一个适合当前身体模型的步长，并将其乘以步进方向矢量。虽然这是该过程的本质，但步长也取决于其他因素，如迈步的方向。一个人通常向前迈出的步伐要比向侧面迈出的步伐大。同样，步伐的水平高度也很重要，立脚尖迈出的步伐比全脚迈出的步伐要小。如果实验对象在跑步或单脚跳，步长也会增加，这在舞谱中以空中时间表示。实验对象在空中的时间越长，步长（脚的位置到一个点的长度）就越大，单脚跳跃产生的步长比跑步小得多。实现自然步幅的算法通过试错进行了优化，从系统的表现可以看出，结果总体上是令人满意的。

在生成脚步位置和时间后，优化器被运行以生成质心路径。接下来，为脚步生成关键帧，以便在正确的时间实现脚步位置，并在步态的腾空阶段指定脚的位置。反向运动学被用来对腿部的其他关节设置动画处理流程。自动生成可信的关键帧在范· 德· 潘的原始论文中没有得到充分发展，这是我们工作的主要贡献之一。图4显示了“脚步”系统的示意图。

图4 脚步系统

脚部关键帧分为三个独立的类别：地面关键帧、腾空关键帧和姿态关键帧。地面关键帧代表了脚部从着地到抬起的转换过程，其位置和方向是以全局坐标来确定的。腾空关键帧决定了在未确定的腿部姿态的情况下，脚如何从动作到着地的过程。腾空关键帧的数量和位置取决于运动模式和速度。步行、跑步、跳跃和侧步都需要完全不同的关键帧，由于模式没有通过支撑姿势和脚步明确表达，所以必须从前后动作中推测。脚的腾空关键帧、位置和方向是取决于臀部的局部坐标系。如上文所述。姿态关键帧是由邻近支撑栏的姿态符号派生出来的，姿态关键帧的位置是以髋部局部球面坐标给出的，而方向关键帧是以踝部局部坐标给出的。

脚部的插值引擎很复杂，因为必须跟踪它在任何特定时间使用的坐标系。为了实现这一点，插值状态变化的时间被记录在一个单独的通道中。

（三）地面关键帧

脚在地面上的时间又被分为三个不同的阶段：部分脚着地（脚跟或脚趾）、全脚着地和脚抬起。在脚跟着地的过程中，脚跟被限制在同一个全局位置。如图5所示，在足部接触时间的某个固定的子区间内，脚部从着地位置旋转到脚掌位置。脚部围绕脚跟接触位置的瞬时旋转是脚跟着地（颜色较深）和全脚着地角度（颜色较浅）的线性插值。瞬时脚踝位置（即IK目标位置）是由脚的几何形状计算出来的。

图5 脚后跟着地到全脚着地

对于脚尖着地，或脚尖着地时的碾轧，前脚掌被限制在固定的同一全局位置。此外，相对于脚步方向来说，脚可以被限制在一个固定的平面上弯曲，或者可以自由地围绕上轴旋转，如当主体围绕脚趾枢轴转动时。第一步是计算脚踝的位置，假设脚平放在地面上，如果从这个位置到臀部的瞬时距离大于腿长，那么脚趾必须弯曲才能有效地拉长伸展距离。在这种情况下，要计算一个新的脚的方向，使脚踝脚趾矢量与沿着髋部到最初计算位置的直线上的点对齐，这个点正好是在直线上一个腿长的位置。然后可以根据几何学算出脚踝的位置（见图6）。

图6 脚趾旋转

脚趾关节被自动控制，使其弯曲以避免穿透地面。这是通过找到以前脚掌为中心，半径等于脚趾长度的圆与地面的交点来实现的。脚趾的方向要与连接前脚掌和正确交点的矢量对齐。

（四）腾空关键帧

为脚的腾空阶段生成可信的关键帧的任务取决于许多有时相互矛盾的因素。更为复杂的是，该算法必须能够仅通过足迹提供的位置和时间信息来区分不同的运动模式。

在最简单的情况下，即向前行走，只需要一个位置和一个方向的关键帧就可以为脚生成一个可信的路径。然而，在双脚交叉的情况下，必须插入额外的关键帧，以避免双脚相互交叠（见图7）。对于跑步或跳跃，需要几个关键帧来生成“踢”和落地的准备动作。时间和位置对于实现一个可信的结果至关重要，同样的关键帧可能无法满足不同的跑步或跳跃，具体取决于行进的速度或距离。例如，跑步和慢跑需要非常不同的腾空关键帧，为了实现这一点，只能根据在空中的时间基本关键帧进行参数化的重新定位。

图7 交叉需要额外的关键帧

（五）腿部姿态

一般来说，插入腿部姿势关键帧来代替原本自动生成的正常腾空关键帧，需要对姿态插值施加限制以确保脚不穿透地面。这是通过限制踝关节的最小高度来实现的，使其始终高于脚踝和脚跟的标称距离，踝关节被调整，使脚掌始终保持高于地板或与地板持平。这些措施是必要的，因为姿势与脚步算法计算出的质心路径无关，否则脚可能会被迫低于地面。此外，在骨盆和腰部添加了特殊的关键帧，以补偿用单腿做动作，而另一条腿保持固定在地面上时明显的重量不平衡。

（六）控制、转动和旋转

在拉班舞谱的支撑栏中，一个转动符号表示一个转身或旋转。原有的脚步算法中没有考虑这一点，因此需要进行一些修改。我们的解决方案是，将路径优化过程划分为以发生枢轴旋转的点为界的子片段。这些点被标记为固定的点，因此不会被优化算法移动。额外的关键帧被自动插入到骨盆中，这样模型就会按符号指定的角度围绕自身的轴线旋转。脚掌固定在枢轴点上，脚后跟抬离地面，但可以绕垂直轴摆动。腾空的脚在地面上保持一个中立的位置。

支撑栏中的保留符号表示主体暂时处于静止状态，在这种情况下质心路径的生成与枢轴旋转以相同的方式处理，也就是说，优化发生在固定端点之间的子段上。

（七）弯曲的路径

拉班舞谱使用特殊的边缘符号来表示运动是沿着弯曲的路径发生的。每个曲线符号通常将转弯角度表示为一个完整圆的一部分。符号的跨度表示弯曲发生的支撑变化。转圈的数量由编辑器在支撑符号之间进行分配。

八、用户界面

“拉班舞者”配备了一个简单的用户界面，如图8所示，由一个显示舞台上舞者的渲染、选择主要摄像机视角之一的按钮和一组标准的播放控件组成。渲染子窗口对鼠标活动作出反应，允许用户通过绕行、平移或缩放虚拟摄像机来调整视角。可以从下拉的选项中选择不同的舞者模型，也可以选择打开或关闭有声节拍器，以及改变从脚跟着地或脚尖着地的运动偏好。打开对话框，可从文件菜单栏中调用一个“拉班写作”的文档。可以选择在舞台上显示计算出的脚步位置的落地处（见图8）。

图8 用户界面

该界面的一个重要特点是在屏幕的左侧显示原始拉班舞谱的同步谱表。随着动画的进行，光标在舞谱上向上移动，并且可以在停止回放时“拖动”光标以设置所需的时间。

九、未来的工作

“拉班舞者”是一个实用的工作原型—即使不完整，但它已经可以作为一种教学工具。未来的一个主要研究重点是衍生一种用于拉班舞谱教学的数字化表示系统。有别于拉班舞谱传统的在页面上的绘制方式，目前拉班舞谱编辑器生成的文档将舞谱的元素储存为具有X和Y坐标的图形对象。严格意义上的图形化方法的问题在于，虽然它足够满足用户查看或打印舞谱的需求，但谱子本身并不能导出动作分析。我们目前的计划是制定一个描述XML结构的语言模式来代表拉班舞谱。我们相信，这种交换格式能更广泛的应用，而不仅仅是创建和传播舞谱，它可以成为代表人类运动的标准方式，而这一点到现在为止还没有做到。

另一个问题是需要从符号自动生成可信的人体运动。虽然“拉班舞者”在那些我们有明确符号的身体部位制成运动方面做得还不错，但身体其他部位的运动在很大程度上被忽略了，或者以一种特定的方式处理，比如旋转骨盆和背部关节来补偿腿部动作。这需要一个更复杂的人体模型，以及根据它的运动方式来生成自然的人体运动。贝尔罗赫（Baerlocher）已经生产了一些IK技术①BAERLOCHER P，BOULIC R.An Inverse Kinematics Architecture Enforcing an Arbitrary Number of Strict Priority Levels[J].The Visual Computer，2004（6）：402—417.，这些技术可以有多个次要目标，如保持平衡、注意力集中或四肢定向。虽然这些技术还不是实时的，但还需要找到类似的通用方法。

“拉班舞者”的当前版本只处理明确指定姿态或支撑变化的符号。拉班舞谱有丰富的符号，这些符号要么传达前后动作的相关信息，如身体各部位之间的空间关系；要么传达风格上的概念，如力效（effort）或优雅。同样的，拉班舞谱可以描述多个舞者之间的互动，指定接触和空间上的靠近程度。

在将来，我们计划实施一个能够融合多个来源的动画系统。通过这种方式，“拉班舞者”就能同时利用更广泛的动画技术，以便更准确地生成预期效果。

十、结 语

这项工作的主要贡献之一，是证明了使用基于符号的表述作为一种紧凑而充分的人体运动交换格式的可行性。我们相信，自发明拉班舞谱以来的76年，拉班舞谱已经发展成为一种丰富的描述性语言，而数字版本将非常适合作为这样一种交换格式。它还可以将目前不同的领域联系起来，如舞蹈编排、舞谱、人体动画和动作分析。

用于生成人类运动的程序性技术的开发，是我们的另一贡献。这在计算机游戏等领域能有更广泛的应用。①参见：MIZUGUCHI M，BUCHANAN J，CALVERT T.Data Driven Motion Transitions for Interactive Games[C]// Eurographics 2001—Short Presentations.Eurographics Association，2001.

致 谢

我们感谢美国国家人文基金会（National Endowment for the Humanities，ENH）对美国舞谱局的资助，为这个项目提供了支持。早期的支持是由美国国家艺术基金会（National Endowment for the Arts，NEA）和保护美国舞蹈的国家倡议（National Initiative to Preserve America’s Dance，NIPAD）提供的。我们也感谢米歇尔· 范· 德· 潘内博士对脚步算法的建议和大卫· 埃伯利（David Eberly）对野魔法（Wild-Magic）3D图形API使用的授权。