LIGA RISARALDENSE DE TAEKWONDO.
JUSTIN JEFFERSON OSPINA LÓPEZ
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE PEREIRA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES
PEREIRA 2018
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DESARROLLAR UN VIDEO JUEGO INTERACTIVO UTILIZANDO LA TECNOLOGÍA KINECT PARA APOYAR LOS PROCESOS DEPORTIVOS DE LA
LIGA RISARALDENSE DE TAEKWONDO.
JUSTIN JEFFERSON OSPINA LÓPEZ
Trabajo de Grado presentado como opción parcial para optar al título de Ingeniero en Sistemas y Telecomunicaciones
Director
CARLOS ANDRÉS CORTES
Ingeniero en Sistemas y Computación
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE PEREIRA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA INGENIERÍA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES
PEREIRA 2018
3 AGRADECIMIENTOS
En mi primer lugar agradezco a Dios por permitirme disfrutar de la vida, a mi familia por formarme con valores, principios y apoyarme incondicionalmente en este proceso de formación profesional. A mi tutor el Ingeniero Carlos Cortes por ayudarme a darle vida, a lo que un día fue anteproyecto y hoy por hoy se vuelve informe final. A mis compañeros de toda la carrera Julián Ventero y Carolina Garzón por el buen trabajo en equipo. Y por último a la licenciada Laura Montenegro por ayudarme a crecer y ver la vida diferente.
4 Nota de Aceptación __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ Firma del Presidente del Jurado
__________________________________ Firma del Presidente del Jurado
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TABLA DE CONTENIDO
AGRADECIMIENTOS... 3 RESUMEN ... 10 ABSTRACT ... 11 INTRODUCCIÓN ... 121. PROPUESTA DEL PROYECTO ... 13
1.1. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA ... 13
1.2. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ... 13
1.3. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA ... 14
1.4. ANTECEDENTES ... 14
1.5. CRONOGRAMA ... 15
1.6. APORTE TEÓRICO Y PRÁCTICO ... 16
1.7. OBJETIVOS ... 17 1.7.1 General ... 17 1.7.2. Específicos ... 17 2. MARCO TEÓRICO ... 18 2.1. INTRODUCCIÓN ... 18 2.2. VIDEOJUEGO ... 18 2.3. INTERACTIVIDAD ... 19 2.4. VIDEOJUEGOS INTERACTIVOS ... 19 2.5. PLATAFORMA DE DESARROLLO ... 20 2.6. SIMULADORES DEPORTIVOS ... 20
2.6.1. SIMULADORES DEPORTIVOS MUNDIALES ... 20
2.6.2. SIMULADORES DEPORTIVOS NACIONALES. ... 21
2.7. KINECT ... 21 2.8. SOFTWARE ... 26 2.8.1. INGENIERÍA DE SOFTWARE ... 26 2.8.2. SOFTWARE LIBRE ... 27 2.8.3. SOFTWARE LICENCIADO ... 28 2.9. TAEKWONDO ... 28 2.9.1. PROCESOS METODOLÓGICOS ... 29
6
2.10. GAME DOCUMENT ... 29
2.11. OBJETO DE ESTUDIO ... 30
2.12. FACTIBILIDAD ... 31
3. DESARROLLO DEL PROYECTO ... 32
3.1. FASE 1 ... 32
3.1.1. ANÁLISIS DE LAS METODOLOGÍAS ... 32
3.1.2. GAME DOCUMENT ... 33
3.1.2.1. HISTORIAL DE VERSIONES ... 34
3.1.2. ELECCIÓN DE TÉCNICA A IMPLANTAR ... 40
3.1.2.1. TABLA 2 -COMPARACIÓN DE TÉCNICAS. ... 41
3.1.3. DIAGRAMAS UML ... 42
3.1.3.1. Diagrama de estados. ... 42
3.1.3.2. Diagrama de casos de uso ... 42
3.1.3.3. Diagrama de clases ... 44 3.1.4 INSTALACIÓN SDK KINECT 2.0 ... 46 3.2. FASE 2 ... 47 3.2.1 importar librerías ... 47 3.2.2. SKELETON DATA ... 50 3.3. FASE 3 ... 61 3.3.1. CASOS DE PRUEBAS ... 61
3.3.1.1. Versión de Caso de Prueba 01 ... 61
3.3.1.2. Versión de Caso de Prueba 02 ... 62
4. RESULTADOS Y ANÁLISIS ... 63
6. CONCLUSIONES ... 69
7. RECOMENDACIONES ... 70
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LISTAS DE TABLAS
Tabla 1 – CRONOGRAMA DEL PROYECTO___________________________ 15 Tabla 2. - COMPARACIÓN DE TÉCNICAS____________________________ 40 Tabla 3. DIAGRAMA DE CASO DE USO 1____________________________ 43 Tabla 4. DIAGRAMA DE CASO DE USO 2____________________________ 43 Tabla 5. DIAGRAMA DE CASO DE USO 3____________________________ 43 Tabla 6. VERSIÓN DE CASO DE PRUEBA 1__________________________ 60 Tabla 7. VERSIÓN DE CASO DE PRUEBA 2__________________________ 61 Tabla 8. RESULTADOS___________________________________________ 62
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LISTA DE GRÁFICAS
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LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. COMPONENTES KINECT ____________________________22 Ilustración 2. PUNTOS DEL CUERPO______________________________23 Ilustración 3.COMPOSICIÓN KINECT______________________________24 Ilustración 4.MAPA DE PUNTOS__________________________________25 Ilustración 5.PERSONAJE_______________________________________37 Ilustración 6.LINK DE DESCARGA________________________________45 Ilustración 7.LIBERÍA___________________________________________46 Ilustración 8.INICIO VISUAL STUDIO______________________________ 47 Ilustración 9.CREACIÓN DE ENTORNOS___________________________48 Ilustración 10.SKELETON DATA__________________________________49 Ilustración 11.INICIO KINECT____________________________________ 50 Ilustración 12.INICIALIZACIÓN DE COLORES_______________________51 Ilustración 13.MÉTODO ESTÁTICO________________________________52 Ilustración 14.CREACIÓN OBJETO TIPO JOINT POSITION____________ 53 Ilustración 15. CREACIÓN ARTICULACIONES ______________________ 54 Ilustración 16. CREACIÓN TRACKING STAGE______________________ 55 Ilustración 17.ESQUELETO SOBREPUESTO_______________________ 56 Ilustración 18. IMPORTACIÓN DE LIBRERIAS Y REFERENCIAS _______ 57 Ilustración 19._ CONFIRMACIONES ______________________________ 58 Ilustración 20. CONFIRMACIONES ________________________________59 Ilustración 21. EVIDENCIA FOTOGRÁFICA _________________________ 64 Ilustración 22. EVIDENCIA FOTOGRÁFICA _________________________ 65 Ilustración 23. EVIDENCIA FOTOGRÁFICA _________________________ 65 Ilustración 24. EVIDENCIA FOTOGRÁFICA _________________________ 66 Ilustración 25. EVIDENCIA FOTOGRÁFICA__________________________66 Ilustración 26. EVIDENCIA FOTOGRÁFICA__________________________67 Ilustración 27. EVIDENCIA FOTOGRÁFICA__________________________67
10 RESUMEN
La tecnología es una ciencia que avanza a pasos agigantados, una muestra de ello es capturar los movimientos en tiempo real de una persona, como se aprecia en la realizada aumentada, tracking o rastreo de datos de alta velocidad de procesamiento. La cámara Kinect en su versión 2.0 proporciona estas características propias de interactividad y realidad tanto en los videojuegos de Xbox one como en otras áreas de la medicina y la ciencia. El presente proyecto tiene como propósito desarrollar un videojuego enfocado en Taekwondo y la ejecución de una técnica específicamente una patada al costado del oponente en sombra, de manera principiante donde se pueda observar en tiempo real una interfaz del videojuego y a su misma vez sobreponer un esqueleto de lectura con la cámara Kinect V 2.0.
Palabras claves: Kinect V 2.0, Videojuego, Tracking, Taekwondo y realidad aumentada.
11 ABSTRACT
Technology is a science that is evolving in giant steps, a prove of that is to capture the movements in real time of a person, as it is appreciated in the augmented reality, tracking or data tracking of prosecution of high speed. The Kinect camera in its version 2.0 provides this own characteristic of interactivity and reality, as in the Xbox One videogames as in other areas such as medicine and sciences. The present project has as its purpose to develop a videogame focused in Taekwondo and the execution of a technique specifically a kick to the side stand of the opponent in shadow, in the way that it can be observed in real time an interface of the videogame and at the same time superimpose a skeleton of lecture with the camera Kinect V 2.0
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INTRODUCCIÓN
El presente proyecto busca la manera de utilizar la tecnología a favor de las disciplinas deportivas, enfocándose en el arte marcial de origen coreano llamado Taekwondo específicamente en la liga Risaraldense de Taekwondo. Con la intención de desarrollar un videojuego utilizando la tecnología Kinect V 2.0 para enriquecer y aumentar los procesos técnicos y tácticos de los deportistas, por medio de técnicas prácticas que requieren únicamente de la tecnología Kinect y un computador que cuente con dicho programa SDK de Kinect V 2.0 para ejecutarse. También proporcionar un entorno grafico en tiempo real donde el deportista puede ver sus movimientos, sobreponiéndose en un esqueleto leído por el Kinect V 2.0 y todos los controladores para el Tracking de hasta por lo menos de 6 personas en tiempo real y al mismo tiempo. La inclusión de nuevas tecnologías como herramientas de desarrollo aporta de manera significativa a los modelos o patrones a seguir, con el fin de volverse una métrica de evaluación. Es por esto por lo que en el presente documento se deposita y permea toda información relevante frente al desarrollo y características holísticas del mismo.
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1. PROPUESTA DEL PROYECTO
1.1. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA
Durante los últimos años, se ha notado la constancia por incluir la tecnología y generar con ella avances deportivos, estos intentos se han visto fallidos por diferentes causas tales como: falta de recursos financieros, apoyo gubernamental, interés investigativo por la temática, educación y conocimiento en el campo específico, etc. Colombia junto a la mayoría de sus federaciones, ligas, clubes y entrenadores replican estos planes frustrados y se repiten los intentos fallidos igualmente por los factores previamente mencionados. El Taekwondo no es la excepción a esto. Es por ello por lo que, el presente proyecto está orientado en la incorporación eficiente de la ciencia y tecnología al deporte, basando el modelo específicamente a la disciplina deportiva del Taekwondo; de este modo, se pueden cuantificar los avances, diagnósticos y pronósticos técnicos de los deportistas durante entrenamientos específicos. Con el fin de utilizar como medio los procesos metodológicos y sus condiciones para apoyar los niveles de reacción motora, acondicionamiento físico y velocidad en la ejecución de las técnicas. De igual manera, se busca incrementar la parcialidad de las justas, disminuyendo el margen de error por parte del personal humano como jueces, entrenadores, servicio técnico, etc.
1.2. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
Así como los tiempos cambian de acuerdo con los avances y desarrollos tecnológicos, de igual manera las competencias o justas deportivas como los campeonatos del mundo o Juegos Olímpicos. [4] “En los Juegos Olímpicos de Río 2016, se implementó el monitoreo de la infraestructura tecnológica siendo un factor esencial de tan importante evento.” En base con lo anterior existen problemas en la mayoría de los deportes correspondientes a federaciones, ligas o clubes en Colombia donde no incluyen la ciencia y tecnología en sus procesos metodológicos. [5] El futuro del deporte ligado a la tecnología “La tecnología avanza día a día a pasos agigantados y el Taekwondo no puede ser la excepción. Video Replay, Petos y Cascos Electrónicos, Sistemas de Comunicación para Referees entre otros” siendo estas soluciones y herramientas para evitar errores humanos en la percepción y manejo de los datos. De manera que, los entrenadores, monitores y personal técnico puedan hacer uso y aplicación de este tipo de tecnologías. En
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Colombia la mayoría de los entrenadores lo hacen de manera empírica sin tener registro alguno de los avances obtenidos por sesión de entrenamiento ya sea en un micro o macrociclo. Siendo un problema que se ve reflejado en la liga Risaraldense de taekwondo, especialmente en los deportistas de alto rendimiento de categoría G2 (Ranking Nacional), no se tienen evaluaciones pertinentes como: cálculos estadísticos, cantidad de cargas o condiciones de entrenamiento, etc. Mientras otros países desarrollados como EE. UU., Canadá, China, Corea, Francia, entre otros; integran ciencia y tecnología a sus procesos deportivos. [6] Obteniendo resultados más sobresalientes evidentemente que los que no utilizan estas tecnologías.
1.3. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Proporcionar un entorno gráfico de tal forma que la persona pueda ver una interfaz en tiempo real. Y sobreponer un esqueleto sobre el cuerpo del deportista. Y a su misma vez Identificar si la patada ejecuta es correcta con respecto al área de foco.
1.4. ANTECEDENTES
Existen diversos problemas que afectan el mundo, pueden ser de igual o de mayor gravedad día a día, es por esto por lo que el ser humano ha dado soluciones para satisfacerlos o simplemente por facilitar un proceso. Para este proyecto se busca vincular los elementos existentes para llegar a la solución del problema, lo cual tiende a ser más práctico. El dispositivo Kinect se ha implementado no solamente como dispositivo de videojuego sino también en campos académicos,
Salinas Martínez, et al. [1] Incluyen una metodología para facilitar el aprendizaje como para interactuar con los estudiantes de una manera recreativa y amigable en las matemáticas.
Tangarife and Acevedo [2] Diseñaron un dispositivo potencialmente utilizado para dar soluciones en diferentes áreas del aprendizaje, se utilizará ahora en el alto rendimiento deportivo específicamente de la liga Risaraldense de Taekwondo.
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Desde la revista Médica de Risaralda [16] se publicó un desarrollo tecnológico para la actividad física. Llamado Exergame, es una herramienta para el proceso de rehabilitación en cuanto a la terapia física, por medio del sensor Kinect, capturando los movimientos en tiempo real, permitiendo cuantificar en cierto modo el gasto energético.
También se creó un sistema de captura de gestos con Kinect [17] para la manipulación de robots quirúrgicos virtuales. El sistema de captura de gestos se realiza por medio de un dispositivo Kinect, el cual detecta el movimiento de las manos del usuario con el fin de mover los robots quirúrgicos, y de su rodilla derecha, utilizada para cambiar los instrumentos quirúrgicos de cada robot.
1.5. CRONOGRAMA
TABLA 1 – CRONOGRAMA DEL PROYECTO
1. # NOMBRE sep-17 oct-17 nov-17 dic-17 ene-18 feb-18 mar-18 abr-18 1 Análisis de técnicas de Taekwondo 2 Elección de técnicas de Taekwondo
3 Diseño del Game Document 4 Marco Teórico 5 Implementación del Videojuego
16 6 Pruebas / Ajustes a Videojuego 7 Entrega del Videojuego y del documento final
Fuente: Elaboración propia.
1.6. APORTE TEÓRICO Y PRÁCTICO
La evolución de la sociedad conlleva a que todo alrededor evolucione también, es por esto por lo que, los procesos de aprendizaje actuales provocan que los métodos, temas y medios utilizados para apoyar los procesos deportivos de la liga Risaraldense de Taekwondo cualquier tipo de aprendizaje se adapte a esta evolución inherente. Por ende, se deben tener en cuenta los diferentes factores que pueden influir en el progreso dentro de un deporte, tales como el tipo de inteligencia requerido para estas actividades; en este caso sería la inteligencia kinestésica definida por Gardner (1983) como [3] “las habilidades corporales y motrices que se requieren para manejar herramientas o para expresar ciertas emociones representan un aspecto esencial en el desarrollo de todas las culturas de la historia”. El autor también destaca que este tipo de inteligencia se encuentra principalmente en bailarines, deportistas, pintores, cirujanos plásticos, etc. Con el fin de aprovechar al máximo esta ventaja de las habilidades de los deportistas, es necesario que la tecnología a usar este relacionada con la información antecedente a esta. La tecnología Kinect de igual manera ha sufrido un proceso de cambios desde que se creó, el más significativo tiene que ver irónicamente con la parte más evidente de todo lo que esta tecnología conlleva: su nombre. El nombre Kinect “es derivado de las palabras “kinetic” y “connect” para expresar las ideas detrás del dispositivo” (Ramos & Castro, 2012, pg. 25) [3] es por esto, que la tecnología Kinect es la más adecuada para resolver la problemática vigente en la liga Risaraldense de Taekwondo, gracias a sus características fue el primer dispositivo comercial que
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permite que el usuario interactúe con la consola por una interfaz natural (usando gestos y comandos de voz en lugar del controlador de juego) (Ramos & Castro, 2012, pg. 23) [3] , con esto se puede mejorar el rendimiento de manera creativa e interactiva con los deportistas. Para aumentar la competitividad a nivel nacional e internacional se requiere además de la parte técnica, es decir, involucrar la ingeniería de los procesos metodológicos en ciencias y tecnología al deporte colombiano.
1.7. OBJETIVOS
1.7.1 General
Desarrollar un videojuego interactivo utilizando la tecnología Kinect para apoyar los procesos deportivos de la Liga Risaraldense de Taekwondo.
1.7.2. Específicos
• Elegir las técnicas de taekwondo que puedan ser evaluadas en un videojuego basado en Kinect.
• Definir los indicadores que permitan apoyar el nivel de progreso de un deportista principiante de taekwondo.
• Elaborar el game document del videojuego con las diferentes técnicas encontradas.
• Implementar el primer nivel del videojuego que permita apoyar el progreso de un deportista de taekwondo de acuerdo con las técnicas encontradas.
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2. MARCO TEÓRICO
2.1. INTRODUCCIÓN
La intención de este capítulo es clarificar diferentes conceptos que guiarán el desarrollo de este proyecto; videojuego, el cual se refiere a aquellos juegos electrónicos con dispositivos audiovisuales y con una interfaz física, se presenta de igual forma la interactividad y los juegos interactivos; tecnología Kinect; software, estableciendo las diferencias entre software libre y licenciado y la ingeniería de Software como parte importante del proceso; El concepto de videojuego será abordado por Wolf & Berron (2005), Beli & Raventós (2008) y Latorre (2010); Kinect será argumentado por Rodríguez (2012) e Ibáñez & Fanaro (2013); software será definido basado en Pressman (1988), Oxford University Press (1993) y Montoya (1995). Finalmente, Taekwondo será explorado por Ucha (2015) y Pérez (2014). De igual forma, al final de cada término el estudiante dará una posición describiendo las definiciones dadas y sus contribuciones al proyecto.
2.2. VIDEOJUEGO
Actualmente, el termino videojuego ha estado presente en muchos campos de la vida cotidiana, volviéndose este una palabra conocida entre las personas sin
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importar si realmente conocen lo que implica. Entender lo que implica es parte fundamental para poder definirla y entender lo que verdaderamente implica en el mundo actual. Muchos autores han definido la palabra videojuego concordando en el uso indiscutible de las tecnologías de la información y la comunicación (Tics). [4]Wolf & Perron (2005) definen el videojuego como “una herramienta para la educación o un objeto de estudio para la psicología del comportamiento; un medio para la interacción social, y –no hace falta decirlo- un juguete y un medio de distracción”. En este sentido, se enfoca mayormente en la recreación, mientras en una forma diferente, [5] Beli & Raventós (2008) expresa la importancia de los videojuegos en el mundo actual enfatizando su impacto en la vida social de las personas. En este set de ideas, [6]Latorre (2010) coincide con los autores anteriores al describir un videojuego como un juego electrónico el cual tiene dos características audiovisuales y físicas especificas en las cuales el jugador realiza unas acciones y las transforma. Los videojuegos también pueden ser descritos como un dispositivo electrónico que mantiene un grado de realidad, dependiente de las tecnologías y capacidades de conversión que se utilicen, las prioridades actuales son los procesamientos y el entorno grafico del video juego. Hay diferentes características de los videojuegos importantes, siendo la interactividad una de ellas.
2.3. INTERACTIVIDAD
Silva (2005) define interactividad como “familiarizarse con la idea de información abundante y fácilmente manipulable, siendo posible reformularla libremente, al toque de una tecla, y reconstruirla a voluntad”. Tomando esto en cuenta, La industria de los videojuegos ha incluido la interacción de los usuarios o jugadores evitando tanto los comandos de tecla como el sedentarismo; la percepción de los movimientos de las tecnologías digitales es ideal o apropiado para tener una relación más cercana entre máquina y jugador, permitiéndole al usuario tener mayor interacción entre estas tecnologías.
2.4. VIDEOJUEGOS INTERACTIVOS
Hoy en día, los juegos representan algo nuevo y esencial oportuno al momento tecnológico en el cual nos encontramos, permitiendo el acceso a un grupo nuevo de experiencias en el cual la pantalla se vuelve un mundo nuevo de prácticas muchos
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más accesible [8] (Wolf & Perron, 2015). Es por esto por lo que los videojuegos interactivos deben tener la capacidad de incluir al jugador de una manera más real y apropiada, siendo este de gran importancia de manera que pueda experimentar nuevas y agradables experiencias dentro de su sesión o nivel de videojuego.
2.5. PLATAFORMA DE DESARROLLO
En la actualidad existen muchas plataformas y leguajes de programación para el desarrollo de software, programas complejos y videojuegos. Siendo el ultimo de interés para la implementación y construcción de este. Como referencia existen plataformas de Microsoft Visual Studio 2013 update 5 que soporta muchos lenguajes de programación especialmente C#, donde hace lectura del SDK de Kinect y sus controladores. Para desarrollos de Tracking y de Joints.
2.6. SIMULADORES DEPORTIVOS
Los desarrollos tecnológicos cada día incluyen medios como los deportivos. La implementación consta de simuladores, que es simplemente un entorno controlado por el usuario, donde experimenta situaciones reales. Evidentemente los avances hacen que estos se vuelvan unas herramientas de evaluación. Como [13] la realidad virtual, en educación deportivo y académico ofrece una gran enseñanza y como aprendizaje autónomo enriquecen los procesos deportivos y de formación para el deportista.
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Hoy en día se tienen simuladores como World Cup Football simulador de futbol y Grand Track 10 y Grand Track 20, los primeros juegos de carreras, diseñados por Atari.
2.6.2. SIMULADORES DEPORTIVOS NACIONALES.
La empresa de desarrollo Sport Simulator proveniente de Cali – Colombia. Es una empresa de desarrollo de software interactivo en el deporte. Los equipos de programadores están enfocados en la implementación de tecnológicas múltiples, tales como, deportes, estadios y funciones. Facilitándole al usuario que deporte desea, en que estadio o escenario y el tipo de juego.
2.7. KINECT
Es importante comprender la magnitud y la variedad de dispositivos utilizados para poder generar esa interactividad deseada. Kinect se define de acuerdo con Rodríguez (2012) como “un dispositivo sensor de movimiento desarrollado por Microsoft para ser utilizado de manera inicial como complemento para su consola de juegos Xbox… planteando la idea de utilizar el cuerpo del jugador y sus movimientos como elementos de control”. En esta misma línea, Ibáñez & Fanaro (2013) explican como este dispositivo puede ser capaz de identificar diferentes partes del cuerpo y sus movimientos en un tiempo real. Por ello se entiende que Kinect es un dispositivo desarrollado por Microsoft especialmente para los videojuegos en consolas de juego Xbox, Xbox one y computadores. Su creación fue principalmente en la detección y gestos del cuerpo humano, evitando el aprendizaje y manejo de controles físicos, en gran medida se comprometió al jugador de una manera más activa otorgando movimientos necesarios para el objetivo del juego. Para poder utilizar Kinect con algún objetivo específico se requiere e igual manera un software específico.
El Hardware del sensor Kinect es un arreglo de múltiples dispositivos electrónicos: una cámara RGB estándar de 640x480 píxeles de resolución, una cámara de profundidad infrarroja de 320x240 píxeles de resolución, un proyector de láser infrarrojo, un arreglo de micrófonos, y un motor para el movimiento del ángulo de deflexión. Tanto la cámara de profundidad como la RGB del sistema Kinect pueden capturar datos a una tasa de 30 FPS (cuadros por segundo) a una resolución de 640x480 píxeles. El sensor permite el seguimiento efectivo de hasta 20 joints distribuidos alrededor del cuerpo.
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En la siguiente Ilustración 1., se puede observar la cámara, los adaptadores, cables de poder y de conexión USB con su respectivo convertidor. Desde el manual de uso de Xbox Kinect V 2.0 se recomienda tener la cámara con un soporte sólido, en sombra y en espacios libres de calor. También es importante realizar la conexión de todos los cables a la cama y posteriormente conectarlo al equipo como acto seguido conectarlo a la energía, la cámara tiene la opción de fuentes de 110v o 220 v dependiendo de que adaptador o conversor tenga.
ILUSTRACIÓN 1 – COMPONENTES KINECT
Fuente: www.theverge.com
Este sensor tiene la capacidad de efectuar un seguimiento de joints 25
importantes del cuerpo por persona, como se muestra en la Ilustración 2. Existen [12] puntos de captura de movimiento (MoCap) en un formato estándar
BioVisionHierarchical (bvh) que puede ser usado posteriormente en un software diseñado para el análisis biomecánico. Se han realizado investigaciones
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requieren grandes montajes y costosos equipos (Fernández et al., 2012); estos trabajos concluyen que, si bien el sensor Kinect es menos preciso, las mediciones se encuentran dentro de un rango confiable en aspectos como posiciones y
ángulos de movimiento. Los principales motivos por los cuales el sensor Kinect es considerado como una herramienta exitosa para la rehabilitación son los
siguientes: El bajo costo del sensor comparado con el sistema de captura de movimiento más económico del mercado. La portabilidad y comodidad en el uso.
ILUSTRACIÓN 2 – PUNTOS DEL CUERPO
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Kinect V 2.0 contiene un SDK, [13] que es el software que permite interconectar los componentes del sensor y las aplicaciones que se desarrollan, de forma que la aplicación reciba la información captada como ser: imágenes, sonidos, comandos de voz, etc. Kinect está compuesto de varios sensores para realizar la captura de sonido, movimiento e imagen como se muestra en la siguiente Ilustración 3.
ILUSTRACIÓN 3 – COMPOSICIÓN KINECT
Fuente: https://edwinnui.wordpress.com
- Cámara RGB (RGB Camera), permite obtener imágenes a colores, esta se
compone de un conjunto de pixeles, cada pixel cuenta con cuatro componentes, que representan los valores de los colores básicos rojo, verde, azul y un valor para representar la transparencia.
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- Sensor de profundidad, permite medir la distancia entre la persona o el
objeto que reconoce y el sensor Kinect. Para calcular dicha distancia, se hace la medición entre la posición de los pixeles de la imagen que reconoce el sensor y la posición de este.
- Emisores de infrarrojo, se encarga de reconocer cada pixel, cada uno es
agregado al vector de pixeles ocupando 2 bytes por pixel conformando la imagen, además de 2 bytes extras donde se almacena la información de la distancia entre el pixel y el sensor de profundidad.
- Puntos de reconocimiento, es la forma en la que este sensor permite
reconocer los movimientos de una persona, a través del reconocimiento de puntos, estos unidos forman un esqueleto que representa el cuerpo de la persona y sus movimientos. Kinect puede reconocer hasta 6 personas al mismo tiempo con sus respectivos esqueletos conformados por puntos. En la Ilustración 3, se muestra puntos que son reconocidos por el sensor y a que articulación del cuerpo representa cada punto.
ILUSTRACIÓN 4 – MAPA DE PUNTOS
Fuente: https://vvvv.org/documentation/kinect
Actualmente, la tecnología que proporciona Kinect está siendo explotada en áreas como: La medicina, [13] para el proceso de rehabilitación de personas que sufren algún tipo de parálisis (los ejercicios de fisioterapia se realizan de una manera más divertida). En el área de educación se han desarrollado herramientas de apoyo orientadas a entornos educativos, las cuales facilitan el aprendizaje de los
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estudiantes y la enseñanza a los profesores. Las ventajas más importantes de este dispositivo son:
• La precisión con la que reconoce los movimientos de los usuarios.
• La cantidad de puntos con los que se pueden generar distintos tipos de gestos.
• Las herramientas de software adicionales con las que cuenta Kinect permiten un desarrollo un tanto más sencillo que con otros dispositivos.
2.8. SOFTWARE
De acuerdo con Pressman (1988) el software es “el producto que construyen los programadores profesionales y al que después le dan mantenimiento durante un largo tiempo”. También Oxford University (1993) lo definió como “aquellos componentes de un sistema informático que no son tangibles, es decir, que físicamente no se pueden tocar”. Por consiguiente, Montoya (1995) resaltó que “supone un “conjunto de pasos que indican a la máquina (hardware) aquello que debe hacer"”. Por consecuencia un software es un programa desarrollado por programadores para dar solución tecnológica a un problema estipulado por requerimientos funcionales del cliente, en desarrollo del software existe un inicio, este incluye una metodología y tecnología a utilizar, también existe un fin que es la entrega como producto total del software funcional. Dentro de esta industria hemos visto como ha trascendido de manera significativa en los últimos tiempos y lo viral que se ha vuelto. Todo dispositivo electrónica conserva hoy en día un producto de software para su correcto funcionamiento, como ejemplo tenemos; los vehículos, internet de las cosas, casas inteligentes, radios, celulares entre otras.
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Pressman (1988) expresa que esta ingeniería se caracteriza por un proceso, en el cual hay un conjunto de prácticas y de herramientas con las cuales los profesionales pueden crear o elaborar un software de alta calidad. Se puede describir entonces que, en ingeniería de software existen diferentes herramientas y métodos para crear aplicaciones de calidad proyectando el desarrollo a una escalabilidad superior que otros, permitiendo tener un mejor auge en soluciones del mundo real y aplicarlas a soluciones tecnológicas existentes para la solución de problemas. Es importante resaltar que la ingeniería del software es una disciplina que forma al profesional a realizar buenas prácticas en cuanto al ciclo de vida de un software Análisis, Diseño, Desarrollo, Pruebas, Implantación y Mantenimiento. Muchos autores aseguran que la etapa más crítica es la de análisis, ya que el levantamiento de la información y de requerimientos es engorroso a la hora de entender o saber que desea el cliente sin ambigüedades y no sea supuestos que asuma el analista.
En Ingeniera del software se categorizan los Stakeholder, personas interesadas en el proyecto de manera positiva o negativa, con base a lo anterior se identifica, el Sponsor persona patrocinadora del proyecto, gerente del proyecto, equipo de desarrollo del proyecto y usuarios del sistema de información. Para mantener un equilibrio de las partes interesadas se considera en un marco de alto nivel la triple restricción, consta de sustentar una relación equilibrada de (Tiempo, alcance, costo). Se conforma por, Iniciación, planificación, ejecución, monitoreo y control y cierre. Para aplicar esta ingeniería del software se realiza la elicitacion, consta en definir una estimación y alcance en cuanto al desarrollo del producto final. Existen diferentes técnicas para agregar a este proceso de elicitación como, prototipos o mokups, ¿5 por qué? E historias de usuario. Posteriormente se construye un SRS (Especificación de requerimientos de Software) en la etapa de Análisis, se verifica y valida con el Sponsor y personas interesadas en el proyecto.
Es notable de que si no se planifica no se controla, por tal motivo se crea un cronograma con entregas y fechas estipuladas e igualmente se plantea como estrategia un EDT (Estructura de desagregación de trabajo) Con el fin de ver un marco de trabajo pequeño y por último un conjunto de módulos como cierre de entrega final.
2.8.2. SOFTWARE LIBRE
Definido como aquel en el cual cualquier usuario puede realizar las modificaciones que necesite debido a sus requerimientos específicos (Navarrete & Yánez, 2008). Es decir, tanto los programadores como las personas comunes pueden modificar, agregar y eliminar el código fuente sin ninguna restricción alguna.
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2.8.3. SOFTWARE LICENCIADO
Oviedo (2013) caracteriza este Software gracias a que tiene ciertos términos de uso y valor, establece relaciones comerciales, de soporte, de asesoría y de capacitación, está respaldado por las leyes estatales de derecho de cada país, etc. Se entiende que este software es creado bajo términos de contrato o su distribución conlleva a un pago hacia la empresa desarrolladora, de lo contrario se puede sancionar la persona o empresa portadora de este software pirata.
2.9. TAEKWONDO
Tomando en cuenta los términos anteriores, es importante definir el deporte el cual va a ser específico y necesario a la hora de realizar el videojuego con sus determinaciones. Pérez (2014) lo de fine como “un arte marcial que se destaca por la variedad y espectacularidad de sus técnicas de patadas y, actualmente, es uno de los sistemas más conocidos”. De igual forma, Ucha (2015) otorga una definición más teórica “tae refiere en su idioma original pies, kwon, a los puños y a los brazos, y do, manifiesta el camino a la perfección, que justamente es el estadio máximo que se puede alcanzar, la cinta negra que significa perfección”. Basado en estas definiciones el Taekwondo es un arte marcial de origen coreano siendo uno de los más antiguos, pero también más populares, transformado en deporte olímpico desde 1988, sus modalidades principales son combate individual, en equipos y figuras. Su traducción al español es el camino del puño y la patada.
En el taekwondo existen técnicas de pateo desde principiante hasta avanzado, la Liga Risaraldense de Taekwondo junto con el convenio de Koica (Organización mundial de Taekwondo) implemento un programa de patadas desde cinturón blanco hasta cinturón Negro I Dan, bajo la dirección de un maestro coreano Jumho Kim, [15] desde el 2017 se creó un cortometraje ilustrando todas las técnicas existentes en esta disciplina. A continuación se enumerara las técnicas principiantes hasta las avanzadas.
29 1. Baldan chagui. 2. Chiko chagui. 3. Iop chagui. Técnicas avanzadas: 1. Dwi chagui. 2. Mondora chagui. 3. Dwi furigui.
4. Twio dolyo chagui. 5. twio dwi furyo chagui. 6. Bal koryo ap chagui. 7. Kodup dolyo chagui. 8. Kodup iop chagui.
2.9.1. PROCESOS METODOLÓGICOS
Una definición simple de esto es dada por Arellano & Santoyo (2009) quienes relataron que los procesos metodológicos son “la metodología como un producto que subyace en todo proceso, pero con cierta autonomía de este, más referido al como del proceso, a la manera en que articulamos la teoría y la técnica”. Es decir, es el desarrollo de planes derivado de las preguntas cómo, cuándo y por qué. Estas incluyen avances, evaluaciones pertinentes y resultados, permitiéndole a la persona tener a cierta ciencia durante un tiempo determinado que objetivos se han cumplido y cuales faltan por cumplir.
2.10. GAME DOCUMENT
Hace referencia [14] a un documento de videojuego con las características propias en cuanto Hardware, Software y jugabilidad para los usuarios o los que interactúen con el videojuego. Como antecedente también se toma en cuenta el diseño, estructura y arquitectura del mismo. Ya que estas descripciones facilitan el desarrollo y uso. Existen diferentes versiones o prototipos funcionales que salen a pruebas unitarias. A continuación en el desarrollo del proyecto se hace esta metodología para desarrollar el proyecto en base a una estructura como esta.
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También se conocerán los personajes, estados, configuración y lenguaje de programación para el desarrollo del videojuego teniendo en cuenta las características técnicas como lo es la cámara Kinect 2.0, el software, controladores y demás para el correcto funcionamiento de este. A continuación, en el desarrollo del proyecto se mencionará detalladamente cada ítem y sus características funcionales.
El principal objetivo es ofrecer a los lectores de un ejemplo real de videojuego en 3D desarrollado utilizando interactividad con Kinect. Es un complemento dentro del contenido de realizad aumentada. No obstante, debe ser un producto jugable y divertido. Su interés no solo debe radicar en el código fuente y su proceso de desarrollo sino en el propio juego y sus mecánicas.
Este tipo de videojuegos va dirigido a jugadores de un amplio rango de edades con un tiempo limitado que dedicar al deporte del Taekwondo virtual. El personaje tendrá la posibilidad de moverse con libertad por las zonas libres del escenario. El movimiento del personaje seria sobre un plano del suelo, aunque más adelante y una superficie plana para el correcto Tracking por parte del Kinect.
El documento de diseño de videojuego es un artefacto que siempre estará sujeto a cambios, por lo tanto, es importante llevar un control para las diferentes versiones del documento y de los cambios que se han hecho es esencial, tanto para las partes interesadas como para el equipo de desarrollo.
2.11. OBJETO DE ESTUDIO
Desarrollar un videojuego interactivo para apoyar los procesos deportivos de la liga Risaraldense de taekwondo por medio del dispositivo tecnológico Kinect en su versión 2.0 y un programa para determinar el entorno gráfico que ilustra los movimientos representativos que tiene que hacer el deportista para jugar y el estudio de variables como: Tracking, Joints y vectores. Desde las posiciones iniciales como hasta la final.
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2.12. FACTIBILIDAD
Basándose en los requisitos técnicos, operativos y económicos, es necesario analizar que requiere el proyecto, en cuanto a estos con el fin de completar un prototipo funcional de un videojuego principiante de taekwondo de acuerdo con el game document. En primer lugar, al tratarse de un videojuego los requisitos esenciales técnicos tales como: la tecnología Kinect versión 2.0, lenguaje de desarrollo C# desde el entorno Visual Studio 2013 update 5 de Microsoft, un computador y monitor disponible para el entorno gráfico, el conocimiento en ingeniería del Software y la Metodología de la programación se encuentran dentro de los parámetros posibles, adecuados y existentes, al ser estos de gran importancia para el desarrollo del proyecto, se cuenta con que la factibilidad en esta rama es altamente realizable tomando como referencia la naturaleza del proyecto. En cuanto a los requisitos operativos, se evidencia por medio de la experiencia del desarrollador la necesidad que surge en la Liga Risaraldense de Taekwondo de darle solución a dicho problema mencionado anteriormente, es por esto, que los beneficiarios (profesores, deportistas, administrativos, etc.) se encuentran en disposición para futuros análisis, estudios, pruebas, diagnósticos o mediciones que en su momento sean necesarias para continuar con la constitución del proyecto, esto se hace evidente por medio de solicitudes realizadas por el Presidente de la Liga, en las cuales se considera necesaria la implementación del videojuego. Por último, se considera la factibilidad económica, siendo esta esencial pero no tan extensa en este proyecto en específico, debido a que esencialmente se necesita el dispositivo Kinect versión 2.0, los cables de conexión y un computador que soporte la plataforma de desarrollo Visual Studio 2013 update 5, lo que en condiciones económicas actuales o futuras se encuentran viable y dentro el rango de lo asequible.
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3. DESARROLLO DEL PROYECTO
3.1. FASE 1
Desde la aprobación del proyecto por parte del comité curricular de la universidad católica de Pereira-Risaralda facultad de Ciencias básicas e Ingenierías del programa de Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones. Se procede a la documentación de Kinect V 2.0 desde las páginas oficiales de Microsoft y Xbox. Y a la adquisición de la cámara en Londres, después de dos meses llega bajo pedido internacional. Ya que en Colombia cancelaron el mercado del Kinect V 2.0.
3.1.1. ANÁLISIS DE LAS METODOLOGÍAS
En la industria del Software, existen varias metodologías como conocemos comúnmente para el desarrollo o el modelo del ciclo de vida. Especial para Software a la medida o escalable. Estas metodologías se comportan de manera diferente a un Game Documento, que es una metodología utilizada exclusivamente para el desarrollo de videojuegos. Donde existen características propias de un videojuego y no de un software empresarial. También se implementó UML para diagramar los estados, casos de uso y de clases. Teniendo en cuenta el análisis de los requerimientos en los objetivos específicos.
A continuación, se crea el Game Documento, en referencia al desarrollo de este videojuego. Con las características funcionales y técnicas del mismo.
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3.1.2. GAME DOCUMENT
Introducción: El presente documento tiene como propósito conocer la estructura,
diseño y construcción de un videojuego interactivo para apoyar los procesos deportivos de la liga Risaraldense de Taekwondo. También se conocerán los personajes, estados, configuración y lenguaje para el desarrollo del videojuego teniendo en cuenta las características técnicas como lo es la cámara Kinect 2.0, el software, controladores y demás para el correcto funcionamiento de este. A continuación, se mencionará detalladamente cada ítem y sus características funcionales.
Plataforma: Este tipo de videojuego, requiere los siguientes dispositivos: Portátil o
computador de escritorio con sistema operativo Windows 10 de 64 bits, puerto USB 3.0, Direct x 9 o superior, Cámara Kinect versión 2.0,
Versión: Esta es la versión N° 3 del documento
Sinopsis de Jugabilidad y Contenido: El jugador tendrá un entorno grafico virtual
de un dojang (Zona de entrenamiento). Donde deberá tener control, percibir y ejecutar las técnicas adecuadas que el juego le plantea.
Licencia: El videojuego está basado en un arte marcial de origen coreano llamado
Taekwondo, su traducción al español es el camino del puño y la patada, en el cual se permite ejecutar diferentes técnicas y percibir el movimiento del jugador.
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Mecánica: El jugador interactúa con el videojuego de manera corporal, es decir,
debe haber un espacio libre y considerado entre 1.5 a 3 metros de distancia entre la cámara Kinect versión 2.0 para detectar todo tipo de movimiento, la usabilidad es interactiva con el usuario debido a que en este tipo de tecnologías se omiten los controles físicos permitiendo una mayor conexión con el entorno grafico como con los movimientos del usuario para lograr el objetivo del videojuego. Conocer las técnicas implementadas para ejecutarlas con la extremidad correcta
Tecnología: A continuación, se nombrarán todo tipo de hardware y software
necesario para el desarrollo del videojuego y librerías necesarias.
• Lenguaje de programación Visual Studio 2017
• Liberia de Kinect for Windows 2.0
• Kinect Studio V 2.0
• SDK Kinect V 2.0
• Coding4Fun.Kinect. Toolkit (4)
• Unity 2017
Público: Este tipo de Video juego están dirigidos a deportistas de Taekwondo,
debido a que requiere de un conocimiento básico de la ejecución de técnicas que se deben implementar durante el juego. Igualmente, para incentivar que el deportista sea competitivo y pueda entrenar desde su hogar de manera controlada por medio del videojuego y obtenga un mayor manejo de las habilidades necesarias del Taekwondo.
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VISIÓN GENERAL DEL JUEGO: Apoyar los procesos deportivos de la Liga
Risaraldense de Taekwondo, implementando la tecnología Kinect como estrategia para percibir el movimiento del competidor y así ejecutar las técnicas de manera correcta; permitiendo que el deportista pueda acceder a este tipo de videojuegos como herramienta de apoyo. Interactividad es una de las características más importantes en los videojuegos ya que es más conveniente aproximarse a la realidad y más aún cuando el jugador necesita de sus habilidades físicas para cumplir el objetivo del juego.
MECÁNICA DEL JUEGO: Es importante que el jugador conozca desde el
computador la ejecución del videojuego, las características y opciones para jugar. Cuando comienza y termina la sesión de juego. A continuación, se define de manera más detallada que componentes y mecánica tiene el juego para su ejecución.
Cámara: Se utilizará una cámara Kinect Versión 2.0 para Windows, este dispositivo
contiene una cámara RGB que obtiene imágenes a color
Puntuación: La evaluación por parte del software será objetiva de manera
cuantitativa, es decir, de forma objetiva y clara se mostrará el porcentaje de efectividad y los intentos fallidos.
Estados del juego: el jugador tendrá la capacidad de saber en dónde se encuentra
dentro del videojuego, dentro de las sesiones, por ejemplo: el menú principal, opciones, modo juego y pausa, reinicio del sistema, etc.
Interfaces: De acuerdo con la interactividad del videojuego, el usuario o jugador
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donde posee una apariencia real física de manera directa con la cámara Kinect 2.0 virtual.
Descripción de la Pantalla: ¿Para qué sirve esta interface? El jugador sabrá de manera directa todas las interfaces del juego, desde la ejecución, pasando por el menú, el jugo y la finalización.
Estados del Juego: Hacer una lista de todos los estados de juego que invoquen esta pantalla, así como también los estados que se puedan invocar en ella. Imagen Una imagen que muestre en concepto cómo se vería la pantalla.
Estado de configuración: Permite al jugador desde el menú principal, establecer las opciones que desee el jugador, en cuanto a número de veces para ejecutar, opciones de sonido, entre otras.
Estado de juego: Permite al jugador cargar y ejecutar el modo de juego desde la interface, desde este estado se puede pasar, des pausar y reiniciar la partida si el jugador lo considera.
NIVELES: Para el desarrollo y objetivo de este videojuego, se tendrá en cuenta un
nivel de principiante. Con todas las interfaces necesarias para el correcto funcionamiento de este. Con base a las técnicas existente en Taekwondo, incluyéndolas de manera que se pueda implementar, con los elementos necesarios como; Paletas (Objeto de tamaño mediano para que los deportistas puedan ejecutar las técnicas de pateo), dojang (Lugar de entrenamiento) y técnicas (Patadas, defensas y puños de Taekwondo).
Título del Nivel: Principiante.
Encuentro: Este es el primer y único nivel que tendrá el videojuego, el jugador puede empezar el nivel desde el menú principal. La descripción detallada para este nivel es lograr ejecutar la mayoría de las técnicas en el menor tiempo posible.
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Objetivos: Para lograr el objetivo del nivel principiante se debe ejecutar las técnicas de Taekwondo definidas en el menor tiempo posible, es decir, de manera porcentual el videojuego suministrara el número de técnicas fallidas y efectivas definidas por el jugador.
Personajes: El único personaje que existe en el videojuego es el deportista, personaje principal que participa de manera didáctica en un espacio físico disponible. Para lograr el objetivo de ejecutar las técnicas adecuadas donde la cámara percibe el movimiento, y lo procesa de tal manera, que permite acumular las técnicas efectivas y fallidas por parte del jugador.
Música y efectos: Se tendrá música en el nivel, de manera que el jugador empatice y experimente un lugar de entrenamiento de forma virtual, didáctica y formativa. También se tendrá efectos especiales en cuanto a la realización de las técnicas fallidas y satisfechas, Igualmente al terminar y comenzar una partida nueva.
PROGRESO DEL JUEGO: El jugador puede identificar el progreso del nivel
principiante cuando se supera la propia marca, es decir, el deportista puede modificar el número de técnicas que puede ejecutar en el nivel, y así mismo puede observar el tiempo de ejecución por técnica y las correctas e incorrectas que hizo durante la sesión del nivel.
PERSONAJE: El primero y único personaje que existe en el videojuego es el
deportista. Este es el actor principal, debe tener conocimientos básicos de las técnicas de Taekwondo para poder realizar el primer nivel.
Nombre del Personaje: Deportista.
Descripción: El personaje virtual debe estar con el uniforme de Taekwondo, el cinturón deber ser blanco, amarillo o verde. Ya que estos son los cinturones principiantes, la estatura es de 1,70 metros, peso de 61 kilogramos, a continuación, se percibe en la Ilustración 5., donde se muestra
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a grandes rasgos el personaje que tiene cinturón negro como ejemplo y con el uniforme y sus características físicas.
ILUSTRACIÓN 5 - PERSONAJE
Fuente: http://azcolorear.com/dibujo/161523
Concepto: El comportamiento del personaje siempre va a ser el usuario real físico, es decir, aclarando que estamos utilizando una cámara de alta velocidad de datos, esta se convierte inherente a los movimientos percibidos por el jugador real, por lo tanto, el jugador debe tener un espacio estimado para poder realizar las técnicas necesarias. Para cumplir con el objetivo del videojuego.
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Encuentro: El primer encuentro del personaje, es cuando se inicia el entorno grafico para comenzar el juego como tal, este debe tener
habilidades en cuanto a técnicas de Taekwondo y conocimientos básicos de elasticidad
GUIÓN: Para esta sesión se incluirá el idioma español, en cuanto al menú principal y opciones de configuración, para el comienzo del videojuego se tendrá una terminología coreana, donde se explicará todo tipo de dialogo máquina- jugador.
MIEMBROS DEL EQUIPO DESARROLLADOR: A continuación, se adjunta la
información básica de los interesados como StakeHolders del videojuego.
DIRECTOR DE PROYECTO:
Nombres y apellido: Ingeniero Carlos Andrés Cortes. Correo Institucional: [email protected] Teléfono: 3185913972.
Docente de la universidad católica de Pereira.
DESARROLLADOR DEL PROYECTO.
Nombres y apellido: Justin Jefferson Ospina. Correo Institucional: [email protected] Teléfono: 3175749844.
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3.1.2. ELECCIÓN DE TÉCNICA A IMPLANTAR
Abstrayendo las técnicas principiantes de Taekwondo, para la elección de que técnica va ser implementada, se procede a evaluar cada una de ellas y analizar los datos obtenidos por parte de Kinect v 2.0, a continuación se adjunta las técnicas básicas y una Tabla 2 comparativa.
Técnicas principiantes: 1. Baldan chagui. 2. Chiko chagui. 3. Iop chagui.
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3.1.2.1. TABLA 2 -COMPARACIÓN DE TÉCNICAS.
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3.1.3. DIAGRAMAS UML
3.1.3.1. Diagrama de estados.
Como se puede observar en el siguiente diagrama de estados, se inicializa una conexión con Kinect 2.0, en los puertos 3.0 de un computador, se ejecuta el videojuego y se procede a que el
deportista sea reconocido por la cámara, posteriormente se comienza el rastreo o Tracking superponiendo un Skeleton Data sobre el deportista en tiempo real para el procesamiento de los datos. Y se finaliza con que el deportista haga la técnica e identificar si hizo una baldan chagui.
Fuente: Elaboración propia.
43 Fuente: Elaboración propia.
SINCRONIZAR.
44 Fuente: Elaboración propia.
RECONOCIMIENTO.
TABLA 4 – DIAGRAMA DE CASO DE USO 2
Fuente: Elaboración propia. INDICADOR.
TABLA 5 – DIAGRAMA DE CASO DE USO 3
Fuente: Elaboración propia.
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En el siguiente apartado se puede observar un diagrama de clases, donde se tiene una clase deportista que ejecuta una técnica de taekwondo y que a través de un sensor Kinect 2.0 pueda observar un indicador.
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3.1.4 INSTALACIÓN SDK KINECT 2.0
Desde la página oficial de Microsoft se puede descargar el SDK de Kinect para desarrollar e instalar los controladores, a continuación se adjunta el link de descarga
https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=44561.
Antes de descargar es importante verificar las características mínimas del SDK para trabajar en un computador, a continuación, se adjunta una Imagen desde la página oficial referenciando las características de software como de hardware. Como se muestra en la Ilustración 6.
ILUSTRACIÓN 6 – LINK DE DESCARGA
Fuente: https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=44561.
Lenguaje de programación: Las librerías del SDK de Kinect maneja el lenguaje de programación C++ y C#. Siendo el ultimo de muestro interés ya que, se encuentra
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fuentes, documentos y desarrollo con Kinect V 2.0 en este leguaje. Los entornos de desarrollo y de compilación se manejan con Visual Studio 2013 Update 5, Permitiendo agregar las características técnicas en cuanto a los driver instalados como a los comandos y captura de Joints.
A continuación se adjunta Tabla 1. del cronograma de actividades a desarrollar por parte de los interesados.
3.2. FASE 2
3.2.1 importar librerías
Se procede a descargar e importar dentro del proyecto la librería más grande desarrollada por el equipo de Microsoft en Kinect, donde se puede acceder a los controladores de maquina en conjunto con sus activaciones dentro del Kinect con un computador. Como se muestra en la Ilustración 7.
ILUSTRACIÓN 7 - LIBRERÍA
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Dentro de esta librería SDK Browser (Kinect for Windows) v 2.0 mencionada anteriormente, muestra varios ejemplos de desarrollo en conjunto con los leguajes de programación C++ y C#, la comunidad de desarrollo de Kinect cuenta con varios ejemplos, proyectos y demás información como plataformas web, foros y encuentros que hacen de estas nuevas tecnologías de interés para muchos como lo es el Tracking o seguimiento del cuerpo.
En la siguiente Ilustración 8.después de la descarga se muestra el inicio de Visual Studio Ultimate 2013 update 5,
ILUSTRACIÓN 8 – INICIO VISUAL STUDIO
Tomada desde el computador.
Se procede a crear un proyecto WPF con características predeterminadas de escritorio en visual Studio 2013, es importante tener en cuenta que en el equipo que
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estemos desarrollando tenga el Directx 11, es una Liberia de alto nivel en gráficos y proporciona velocidad de procesamiento para este tipo de proyectos. Se crea los entornos como es la interfaz, el MainWindow, App, referencias y las extensiones de importación del proyecto. Como se muestra en la Ilustración 9
ILUSTRACIÓN 9 – CREACIÓN DE ENTORNOS
Tomada desde el computador.
Se procede a importar la librería Kinect Skeletal tracking, que lo que hace es leer todos los Joint o articulaciones del cuerpo humano identificadas en 25 puntos, este cálculo se hacer atreves de la lectura inmediata de la persona y de la distancia entre la cámara y la persona. Como se muestra en el siguiente Ilustración 10, desde Kinect se lee 3 Dimensiones en los planos X, Y, y Z. inicializadas en 0, donde estas adquieren valores una vez la persona se mueva de la posición.
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3.2.2. SKELETON DATA
ILUSTRACIÓN 10 – SKELETON DATA
Fuente: https://www.slideshare.net/MatteoValoriani/4-track-kinectbicocca-skeletal-tracking
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Como se muestra en la Ilustración 11., se inicializa el Kinect 2.0 por defecto, para leer que tipos de datos va a transmitir directamente al software y en que variables los va a almacenar, recordemos que existe la cámara de color gris a una escala y Skeletal tracking.
ILUSTRACIÓN 11 – INICIO KINECT
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En la Ilustración 12 se inicializa los colores predeterminados y el índice de pixeles azul, gris y rojo en cuanto a la cámara de color, también el tamaño de byte desde el valor inicial hasta el máximo.
ILUSTRACIÓN 12 – INICIALIZACIÓN DE COLORES
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En la siguiente Ilustración 13 se prepara un método estático fuente de imagen con el fin de ejecutar desde toBitmap dentro de un marco de referencia
predeterminado un pixelFormat con Bgr32, posteriormente se crea un vector de arreglo frameData de anchura por altura
ILUSTRACIÓN 13 – METÓDO ESTÁTICO
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En la siguiente Ilustración 14 se crea un objeto de tipo Joint position con la cámara de espacio de puntos, allí se identifica todo tipo de renderizado por parte de la cámara al objeto, y se establece una escala en los planos X, Y y Z. Para X se establece la anchura y las posiciones de los Joints, para Y se establece la altura y las posiciones de los Joints y por último en la posición Z la posición de escala.
ILUSTRACIÓN 14 – CREACIÓN OBJETO TIPO JOINT POSITION
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Como habíamos mencionado anteriormente en las características técnicas de Kinect v 2.0, este puede leer 25 puntos y articulaciones de la anatomía humana. En la siguiente Ilustración 14 se puede observar cómo se crea cada articulación dentro de un canvas.DrawLine para que no se pierda la estructura. Y conserve las mismas etiquetas Content = body.Joint.Position x,y,z;
ILUSTRACIÓN 15 – CREACIÓN ARTICULACIONES
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En la siguiente Ilustración 16 se crea el TrakingState y se verifica todo el objeto si está preparado o si existe una excepción por parte del código se crea una
posición en tiempo, una primicia de posiciones y por ultimo un Stroke = new
SolidColorBrush(Colors.LightBlue)
ILUSTRACIÓN 16 – CREACIÓN TRACKINGSTATE
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Con inicialización del TrakingState, se puede ver un esqueleto sobrepuesto en la persona como lectura automática por el Kinect V 2.0, como se puede observar en la siguiente Ilustración 17.
ILUSTRACIÓN 17 – ESQUELETO SOBREPUESTO
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En la siguiente Ilustración 18 se importan todas las librerías y referencias de KinectStreams. Igualmente todos los Framework del SDK de Kinect 2.0.
ILUSTRACIÓN 18 – IMPORTACIÓN DE LIBRERIAS Y REFERENCIAS
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En las siguientes Ilustración 19 y 20 en este apartado se ajunta las confirmaciones para una aplicación WPF es decir de escritorio para KinectStrems 2.0
ILUSTRACIÓN 19 - CONFIRMACIONES
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ILUSTRACIÓN 20 - CONFIRMACIONES
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3.3. FASE 3
3.3.1. CASOS DE PRUEBAS
En el siguiente apartado se adjunta los casos de pruebas que se realizaron, conforme AL desarrollo Del videojuego con el fin de obtener verificación por las partes interesadas del proyecto, especialmente el director del proyecto el Ingeniero Carlos Cortes y el desarrollador del proyecto Justin Ospina. Donde se determina que criterios de evaluación se van a poner a prueba, en conjunto con los resultados esperados y resultados obtenidos.
3.3.1.1. Versión de Caso de Prueba 01
En la siguiente tabla se adjunta el caso de prueba número 01, realizada el 12 de diciembre del 2017.
TABLA 6 – VERSIÓN DE CASO DE PRUEBA 1
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3.3.1.2. Versión de Caso de Prueba 02
En la siguiente tabla se adjunta el caso de prueba número 02, realizada en la el 25 de abril del 2018.
TABLA 7 – VERSIÓN DE CASO DE PRUEBA 2
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4. RESULTADOS Y ANÁLISIS
Identificando que técnica se puede medir con el sensor de movimiento Kinect V 2.0, para este caso práctico es Baldan Shagui, en la nomenclatura coreana y su traducción al español se denomina Patada al costado del oponente. Donde se recibe una posición inicial X1 y Y1 y una posición final X2 y Y2 capturado por el sensor de movimiento a una distancia de 2 metros. Se obtienen los datos de 10 deportistas con diferentes edades, grados de cinturones, antigüedad y estatura. Para el análisis matemático de vectores y su correlación con una hipotenusa que se forma cuando se ejecuta la técnica Baldan Shagui. En la siguiente Tabla 2 se muestra información de cada deportista, también se puede apreciar una resta entre vectores X2 –X1 y Y2 y Y1, para formar los catetos y hallar la hipotenusa.
64 Fuente: Elaboración propia.
Con los datos obtenidos por los deportistas de diferentes edades, cinturones y estatura. Se grafica los vectores formados por la ejecución de cada pata, desde la posición inicial pasando a la posición final. Teniendo en cuenta que el Kinect dimensiona la escala necesaria para cada objeto de captura, es importante conocer la gráfica que lee el Kinect en correlación con los datos obtenidos en la Tabla 1. A continuación se muestra en la Grafica 1. La técnica ejecutada por los deportistas Baldan Shagui, Como se puede observar en los puntos de corte (0.5, 0.2) y (0.54, 0.63) se forma un área rectangular de la efectividad de la técnica ejecutada por cada deportista. Estos puntos conforman un área de aprobación o no de la técnica siempre y cuando el deportista llegue con el pie al área establecida.
GRÁFICA 1 – GRÁFICA DE PATADAS
Fuente: Elaboración propia.
A continuación, se adjunta anexos de las imágenes fotográficas de los datos obtenidos en la Liga Risaraldense de Taekwondo Villa Olímpica, Coliseo de Combates Pereira-Risaralda, bajo la dirección del club Alma de Tigre. Donde los deportistas se prestaron para hacer las tomas y la técnica Baldan Shagui Patada al costado del oponente.
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ILUSTRACIÓN 21 – EVDENCIA FOTOGRÁFICA
Fuente: Elaboración propia.
66 Fuente: Elaboración propia.
ILUSTRACIÓN 23 – EVDENCIA FOTOGRÁFICA
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ILUSTRACIÓN 24 – EVDENCIA FOTOGRÁFICA
Fuente: Elaboración propia.
ILUSTRACIÓN 25 – EVDENCIA FOTOGRÁFICA
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ILUSTRACIÓN 26 – EVDENCIA FOTOGRÁFICA
Fuente: Elaboración propia.
ILUSTRACIÓN 27 – EVDENCIA FOTOGRÁFICA
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6. CONCLUSIONES
Kinect v 2.0 es un dispositivo de alto nivel, que no solo aporta a la realidad de los videojuegos y la interactividad, sino que también, a otras ciencias como la medicina, fisioterapeuta y la deportiva, siendo la última de nuestro interés.
La inclusión de nuevas tecnologías como herramientas en cuanto a los procesos deportivos. Aportan a modelos a seguir, es decir, a llevar una estructura establecida para realizar las técnicas.
Seguir patrones e indicadores en Liga Risaraldense de Taekwondo, incluye conservar un modelo de ejecutar las técnicas de pateo, como lo es la Baldan Shagui, una de las patadas más importantes para el ejercicio práctico que se puede leer y percibir con la cámara y sensor Kinect 2.0. Como lo hemos visto en los resultados y análisis de la Tabla 8 y Grafica 1 del proyecto.
La interactividad es un insumo correlacionado con las nuevas tecnologías, con base a lo anterior, el proyecto asumió esta referencia, para omitir controles de mando o de teclado, dejando a un lado el sedentarismo. Para aplicar condiciones físicas reales.
Kinect 2.0 lee el Joing Foot con la técnica Baldan Shagui, ya que la descripción de esta patada, es al costado del oponente con el empeine de manera ascendente.
Kinect 2.0 No lee patadas avanzadas, debido que estas requieren de giros, saltos, dobles y triples. Y la velocidad de procesamiento no es apta para este tipo de técnicas.
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7. RECOMENDACIONES
La Liga Risaraldense de Taekwondo, debería incluir más tecnología para el aprendizaje, permitiendo permear y sumergir a los deportistas en un mundo lleno de realidad aumentada con interactividad como lo es Kinect 2.0 aportando en los procesos formativos, metodológicos y deportivos. Siendo estos avances tecnológicos de mucho interés para todos los que practiquen esta disciplina formativa de personas.
La recuperación de una lección por parte de un deportista requiere de terapias monitoreadas por un fisioterapeuta, monitor o instructor. Este tipo de tecnologías también permite hacer recuperaciones por parte de los lesionados desde la casa, con Kinect se puede desarrollar terapias y monitoréalas. Con el fin de aprovechar al máximo todos los recursos humanos como tecnológicos.
