謝知非

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，視頻與人們的日常生活密切相關(guān)。生活中，我們經(jīng)常通過(guò)手機(jī)、Pad、電腦、電視等設(shè)備觀看視頻，雖然它在我們生活中很普遍，但是我們對(duì)它的了解卻很少。

2016年的暑假，我在武漢理工大學(xué)參加了大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)。大學(xué)生告訴我，在一般情況下，我們只體會(huì)視頻給我們帶來(lái)的樂(lè)趣，卻不知道視頻的原理到底是什么。在他們的幫助下，我通過(guò)在互聯(lián)網(wǎng)上收集資料，并實(shí)際參加具體工作，對(duì)視頻的工作原理和應(yīng)用形式有了一個(gè)初步了解。

視頻的制作原理，就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。我們接觸到的視頻，都是由數(shù)字信號(hào)組成的。而模擬信號(hào)，或數(shù)字信號(hào)，可以舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明：假設(shè)有一個(gè)百米短跑比賽，小明是運(yùn)動(dòng)員，小紅是攝影師。在比賽過(guò)程中，小明經(jīng)歷了比賽的全部時(shí)間段，雖然小紅拿著照相機(jī)不斷拍照，但是拍下來(lái)的照片只是記錄了比賽時(shí)間段的某些時(shí)間點(diǎn)。在這個(gè)事例中，小明的經(jīng)歷是就是模擬信號(hào)，是連續(xù)不斷的；而小紅拍攝的照片就是數(shù)字信號(hào)，是不連續(xù)的，只是某一時(shí)刻的記錄。如果將小紅拍到的所有照片按拍攝的順序整理好，在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)連續(xù)切換，只要切換時(shí)間足夠短，由于視覺(jué)暫留，人們的眼睛就會(huì)看到連續(xù)的畫(huà)面。這種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)的方式，可以簡(jiǎn)單地被看作是視頻的工作原理。也就是說(shuō)，數(shù)字視頻的整個(gè)過(guò)程都是通過(guò)刷新率來(lái)讓我們感覺(jué)到畫(huà)面看起來(lái)是連續(xù)的。

既然數(shù)字視頻能讓人感到一種連續(xù)感；那么我們是否可以設(shè)計(jì)一款工具，讓人們由于天天抬頭看黑板、低頭寫(xiě)作業(yè)而導(dǎo)致的脖子僵硬、腰腿難受得以緩解呢？一旦有了這樣的想法，我便將這個(gè)思路告訴了我所在創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的大學(xué)生們。他們告訴我，中醫(yī)推拿是我們祖先經(jīng)過(guò)數(shù)萬(wàn)年不斷積累找到的一種保護(hù)身體健康的醫(yī)療方法，但是這種醫(yī)療方法目前卻難以通過(guò)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，而他們這一次創(chuàng)新實(shí)踐的目的就是基于數(shù)字視頻原理發(fā)明一種全新的數(shù)字推拿墊。

首先，我們制作了一種光纖光柵陣列，每個(gè)陣列上均勻分布了1500個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，用來(lái)采集中醫(yī)推拿老師的推拿手法數(shù)據(jù)。

在采集到數(shù)據(jù)之后，按照時(shí)間順序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，拆分為一個(gè)一個(gè)特定時(shí)刻下的推拿靜態(tài)數(shù)據(jù)片。然后將這些數(shù)據(jù)片按照時(shí)間順序存入儲(chǔ)存器，形成推拿手法的數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)利用計(jì)算機(jī)指令將推拿數(shù)據(jù)按照一定頻率依次調(diào)出數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，就可以還原出實(shí)際推拿的原始數(shù)據(jù)。

在實(shí)現(xiàn)了推拿手法的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)之后，我們需要想辦法將這些數(shù)字信號(hào)通過(guò)某種方式呈現(xiàn)出來(lái)。視頻通過(guò)播放設(shè)備呈現(xiàn)數(shù)字信號(hào)，那么推拿手法的數(shù)字信號(hào)就需要通過(guò)推拿墊來(lái)呈現(xiàn)。

我們制作了與光纖光柵陣列數(shù)據(jù)采集點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的小氣囊陣列。每個(gè)小氣囊都處于充盈狀態(tài)，且含有一個(gè)LED的加熱裝置。當(dāng)推拿數(shù)據(jù)片輸入到這縱橫相連的一千余個(gè)充盈狀態(tài)小氣囊陣列組成的推拿墊時(shí)，觸發(fā)小氣囊中的LED發(fā)光，利用光能轉(zhuǎn)化為熱能給小氣囊加熱，在熱脹冷縮的原理下，使小氣囊發(fā)生膨脹。由于人體壓在小氣囊上，小氣囊受約束無(wú)法膨脹，故將膨脹力轉(zhuǎn)換為推力，形成推拿作用。

這種呈現(xiàn)方式的關(guān)鍵就在于，當(dāng)計(jì)算機(jī)中推拿手法數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)片按照一定的輸出頻率輸入給小氣囊陣列時(shí)，小氣囊陣列將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，由于熱脹冷縮延時(shí)和小氣囊本身的緩沖，使得小氣囊對(duì)應(yīng)推拿手法的模擬成為一個(gè)連續(xù)性的動(dòng)作。

這項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)的核心價(jià)值在于將數(shù)字視頻所依據(jù)的視覺(jué)殘留轉(zhuǎn)應(yīng)用于觸覺(jué)殘留，成功地將數(shù)字視頻原理創(chuàng)新性地應(yīng)用在中醫(yī)數(shù)字推拿方案的構(gòu)建中，通過(guò)將中醫(yī)推拿的手法轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再將中醫(yī)數(shù)字推拿的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為氣囊陣列的模擬信號(hào)，利用皮膚觸覺(jué)殘留實(shí)現(xiàn)推拿過(guò)程中對(duì)人體部位的力型、力軌、力向、力度和力頻等變化的連續(xù)性感覺(jué)，達(dá)到數(shù)字推拿的實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在這項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)踐已經(jīng)獲得了7項(xiàng)專利。