Ước lượng tư thế là kỹ thuật thị giác máy tính tìm vị trí các khớp chính của cơ thể trên một ảnh hoặc một khung hình video, nối chúng thành bộ khung xương giản lược rồi đo góc giữa các đoạn. Khi một ứng dụng nói gối trước của bạn đang gập khoảng chín mươi độ trong thế tấn, hay khuỷu tay chưa duỗi hết ở cuối cú đấm thẳng, con số đó gần như luôn đến từ lớp công nghệ này.
Hiểu cách máy "nhìn" giúp bạn đọc đúng các con số: biết lúc nào nên tin, lúc nào chỉ nên coi là gợi ý, và vì sao cùng một tư thế mà đổi góc máy là kết quả lệch đi. Bài này giải thích nguyên lý ở mức người tập võ cần, không đi vào toán. Cách đặt máy và chấm từng kỹ thuật cụ thể nằm ở danh mục tự chỉnh tư thế bằng camera của trang.
Ước lượng tư thế làm gì với một khung hình
Hãy hình dung bạn đưa cho máy một tấm ảnh chụp mình đang đứng trung bình tấn. Bước đầu tiên, phần mềm tìm xem trong ảnh có người hay không và người đó nằm ở vùng nào; nhiều hệ thống khoanh một hình chữ nhật quanh cơ thể trước khi làm tiếp. Bước thứ hai, một mạng nơ-ron đã được huấn luyện trên hàng chục nghìn ảnh có người đánh dấu sẵn sẽ dự đoán toạ độ của từng khớp: vai, khuỷu, cổ tay, hông, gối, cổ chân, cùng vài điểm trên đầu như mũi, mắt, tai.
Kết quả của bước này không phải một bức ảnh mà là một bảng số: mỗi khớp có một cặp toạ độ ngang và dọc tính theo điểm ảnh, kèm một con số cho biết máy tự tin tới đâu về vị trí đó. Các mô hình phổ biến hiện nay trả về từ khoảng mười bảy điểm đến hơn ba mươi điểm tuỳ thiết kế; loại nhiều điểm hơn thường có thêm ngón chân, gót chân, ngón tay, rất có ích khi xem bàn chân bám sàn trong thế tấn.
Điều quan trọng cần nhớ: máy không "hiểu" bạn đang đứng tấn. Nó chỉ biết có những chấm ở các vị trí nhất định. Mọi nhận xét kiểu "tấn cao", "lưng nghiêng", "gối đổ vào trong" đều do một lớp quy tắc hoặc một mô hình khác đặt lên trên bảng toạ độ ấy. Vì thế chất lượng lời nhận xét phụ thuộc vào cả hai tầng: chấm khớp có đúng không, và quy tắc đánh giá có hợp với môn võ của bạn không.
Điểm khớp, khung xương và góc khớp: ba lớp dữ liệu
Lớp một là điểm khớp. Đây là dữ liệu thô nhất, mỗi điểm là một vị trí trên ảnh. Bản thân điểm khớp ít khi được hiển thị cho người dùng dưới dạng số, nhưng bạn thường thấy chúng là những chấm tròn nhỏ phủ lên video. Nếu chấm nhảy lung tung giữa các khung hình, mọi thứ tính từ nó cũng sẽ dao động theo.
Lớp hai là khung xương. Phần mềm nối các điểm theo cấu trúc cơ thể: vai nối khuỷu, khuỷu nối cổ tay, hông nối gối, gối nối cổ chân. Khung xương giúp mắt người kiểm tra nhanh máy có nhận đúng không. Một đường nối từ hông sang cái bao cát phía sau là dấu hiệu máy đã nhầm vật thể với chân bạn.
Lớp ba là góc khớp và các phép đo suy ra. Từ ba điểm liên tiếp, máy tính được góc ở điểm giữa: hông, gối, cổ chân cho góc gối; vai, khuỷu, cổ tay cho góc khuỷu. Từ hai điểm, máy tính được độ nghiêng của một đoạn so với phương thẳng đứng, ví dụ thân trên nghiêng bao nhiêu độ. Ngoài ra còn các phép đo tương đối như khoảng cách hai bàn chân chia cho chiều rộng vai, độ cao hông so với gối.
Phép đo tương đối đáng tin hơn phép đo tuyệt đối. Máy không biết bạn cao bao nhiêu xăng-ti-mét, nên nó khó nói chính xác bàn chân cách nhau bao nhiêu phân. Nhưng nó nói khá ổn định rằng hai bàn chân rộng gấp khoảng một rưỡi vai, hay hông đang thấp hơn tuần trước. Khi đọc báo cáo, ưu tiên những con số dạng tỉ lệ và so sánh với chính mình.
Từ góc khớp đến lời nhận xét "gối chưa đủ thấp"
Một ứng dụng chấm tấn thường đi qua chuỗi xử lý sau. Biết chuỗi này, bạn đoán được lỗi nằm ở khâu nào khi lời nhận xét nghe vô lý.
- Nhận khung hình từ camera, thường từ hai mươi đến sáu mươi khung mỗi giây tuỳ máy và chế độ quay.
- Tìm người và chấm điểm khớp trên từng khung, kèm độ tin cậy của từng điểm.
- Làm mượt: lấy trung bình vài khung liền nhau để chấm bớt rung, đổi lại kết quả trễ một chút so với chuyển động thật.
- Tính góc khớp và các tỉ lệ cần cho kỹ thuật đang chấm, ví dụ góc gối trước, độ nghiêng thân, độ rộng chân.
- So với khoảng chuẩn do người thiết kế đặt ra, ví dụ góc gối nằm trong một dải nào đó thì coi là đạt; khoảng chuẩn này có thể lấy từ huấn luyện viên, từ tài liệu chung hoặc do người dùng tự chỉnh.
- Sinh lời nhận xét hoặc tín hiệu màu: xanh là trong khoảng, vàng là gần biên, đỏ là ngoài khoảng.
- Lưu lại chuỗi số theo thời gian để vẽ biểu đồ tiến bộ hoặc đánh dấu đoạn cần xem lại.
Khâu thứ năm là khâu dễ lệch nhất với người tập võ. Cùng tên gọi một thế tấn, mỗi môn, mỗi thầy có thể yêu cầu độ cao và độ rộng khác nhau. Ứng dụng đặt khoảng chuẩn chung chung sẽ báo đỏ một tư thế mà thầy bạn cho là đúng. Khi đó hãy tin thầy và tìm cách chỉnh khoảng chuẩn, nếu ứng dụng cho phép.
Hai chiều và ba chiều: vì sao một camera không đủ cho mọi đòn
Phần lớn ứng dụng trên điện thoại ước lượng tư thế hai chiều: toạ độ nằm trên mặt phẳng ảnh. Một số mô hình đoán thêm chiều sâu từ một camera, nhưng chiều sâu đó là suy đoán chứ không phải đo. Bảng dưới so sánh cách hai kiểu xử lý các tình huống võ thường gặp.
| Tình huống | Hai chiều, một camera | Ba chiều suy đoán hoặc nhiều camera |
|---|---|---|
| Góc gối trong thế tấn nhìn ngang | Khá tốt nếu máy đặt vuông góc với hướng gối | Tốt, ít phụ thuộc góc đặt máy |
| Gối đổ vào trong khi đứng tấn | Phải quay chính diện mới thấy | Thấy được từ nhiều hướng |
| Đấm thẳng về phía camera | Kém: cánh tay co ngắn lại trên ảnh, góc khuỷu sai lệch | Khá hơn nhưng vẫn cần kiểm |
| Đá vòng cầu xoay hông | Một phần chân bị thân che, điểm khớp dễ mất | Tốt hơn khi có camera thứ hai |
| Bài quyền đổi hướng liên tục | Mỗi đoạn chỉ có vài khung đúng góc | Phù hợp hơn nhưng phức tạp khi lắp đặt |
Hệ quả thực tế: trước khi tin một con số, hãy tự hỏi động tác đó có nằm trên mặt phẳng song song với camera không. Đòn đi ngang qua khung hình đo tốt hơn nhiều so với đòn lao thẳng vào ống kính. Đây là lý do các hướng dẫn chấm tư thế luôn bắt đầu bằng chuyện đặt máy.
Độ tin cậy của từng điểm và cách đọc nó
Gần như mọi mô hình ước lượng tư thế đều trả kèm một con số tin cậy cho từng điểm, thường từ không đến một. Ứng dụng cẩn thận sẽ bỏ qua hoặc làm mờ những điểm có độ tin cậy thấp thay vì vẽ chúng ra như thật. Ứng dụng kém cẩn thận thì cứ vẽ, và bạn thấy cổ tay nhảy sang chỗ khác trong đúng khung hình đẹp nhất của cú đấm.
Độ tin cậy tụt xuống trong mấy trường hợp quen thuộc: khớp bị che bởi phần cơ thể khác hoặc bởi người tập bên cạnh, ánh sáng ngược làm cơ thể thành bóng đen, võ phục rộng phủ kín gối và khuỷu, chuyển động nhanh tạo vệt mờ, hoặc người đứng quá xa khiến cả thân chỉ chiếm một góc nhỏ của khung hình.
Nếu ứng dụng có chế độ hiện chấm khớp, hãy bật nó lên trong vài buổi đầu. Quan sát xem chấm có bám chặt vào khớp khi bạn đứng yên không, có trôi khi bạn chuyển tấn không. Đây là phép thử rẻ nhất để biết thiết lập phòng tập nhà mình có đủ cho máy làm việc. Khi chấm đã bám tốt, lúc đó con số góc mới đáng để theo dõi qua các tuần.
Ví dụ giả định: đọc số liệu một lần đứng trung bình tấn
Ví dụ giả định sau mô tả cách một người tập đọc báo cáo sau khi giữ trung bình tấn ba mươi giây trước camera đặt chính diện, ngang hông.
- Góc gối trái trung bình chín mươi tám độ, gối phải một trăm lẻ năm độ: hai bên chênh nhau đáng kể, gợi ý trọng tâm lệch sang trái hoặc bàn chân phải xoay khác bên trái.
- Độ tin cậy của cổ chân phải thấp trong mười giây cuối: kiểm lại video thấy ống quần che mất mắt cá, nên con số góc gối phải trong đoạn đó không đáng tin.
- Độ nghiêng thân trên tăng dần từ hai độ lên chín độ: dấu hiệu mỏi, lưng bắt đầu đổ về trước khi chân yếu đi.
- Độ rộng hai bàn chân gấp khoảng một phẩy bảy lần vai, ổn định suốt bài: phần này đạt theo yêu cầu thầy đặt.
- Hành động hợp lý: xắn gọn ống quần hoặc mặc quần ôm hơn ở buổi sau, nhờ thầy xem gối phải trên lớp, giảm thời gian giữ tấn để giữ được lưng thẳng thay vì cố cho đủ giờ.
Ví dụ cho thấy giá trị thật của ước lượng tư thế không nằm ở một con số đẹp, mà ở việc chỉ ra xu hướng và sự chênh lệch hai bên mà mắt mình khó tự thấy khi đang tập.
Những điều ước lượng tư thế không thấy được
Dù chấm khớp chính xác tới đâu, công nghệ này vẫn có những vùng mù mà người tập võ cần biết để không giao nhầm việc cho nó.
- Lực và sự căng chùng của cơ: hai người có góc khớp giống hệt nhau nhưng một người tấn vững, một người tấn rỗng; máy không phân biệt được.
- Sự phân bổ trọng lượng giữa hai chân, trừ khi có thêm cảm biến đo áp lực dưới chân.
- Hơi thở, nhịp phát lực, ánh mắt và ý đồ: những thứ thầy giỏi đọc ngay từ cách bạn đứng.
- Xoay của cổ tay, cẳng tay và bàn chân quanh trục của chính nó, vì một điểm khớp không mang thông tin xoay.
- Đúng sai về mặt kỹ thuật theo hệ thống của từng môn: máy chỉ so với khoảng chuẩn được cài, không tự biết môn của bạn yêu cầu gì.
- Dấu hiệu chấn thương: máy không nhận ra bạn đang nhăn mặt vì đau gối; đau là dừng tập, nếu cơn đau kéo dài hoặc kèm sưng thì đi khám.
Đặt đúng chỗ, ước lượng tư thế là một tấm gương biết đo. Đặt sai chỗ, nó thành người chấm điểm tự tin nhưng không hiểu võ. Phần còn lại của trang sẽ đi vào từng cách dùng cụ thể dựa trên nền tảng này.
Câu hỏi thường gặp
Ước lượng tư thế có cần internet không?
Tuỳ ứng dụng. Nhiều mô hình nhỏ chạy ngay trên điện thoại, không gửi video đi đâu, phù hợp khi bạn muốn giữ riêng tư. Loại xử lý trên máy chủ thường chính xác hơn với động tác khó nhưng cần tải video lên, nên đọc kỹ điều khoản lưu trữ trước khi dùng.
Máy có nhận được hai người cùng lúc khi tập đôi không?
Có, nhiều mô hình xử lý được nhiều người trong một khung hình. Tuy vậy khi hai người áp sát, tay chân chồng lên nhau, máy hay gán nhầm khớp của người này cho người kia. Với bài tập đôi, kết quả nên dùng để xem khoảng cách và nhịp hơn là đo góc khớp chi tiết.
Con số góc khớp sai lệch khoảng bao nhiêu độ?
Không có con số chung, vì sai số phụ thuộc mô hình, góc đặt máy, ánh sáng và trang phục. Trong điều kiện tốt, đứng yên, nhìn ngang, sai lệch vài độ là bình thường; khi chuyển động nhanh hoặc khớp bị che, sai lệch có thể lớn hơn nhiều. Vì vậy nên so xu hướng của chính mình qua thời gian.
Mặc võ phục có làm máy nhận sai không?
Võ phục rộng, nhất là ống quần dài và tay áo rộng, che mất đường nét của gối và khuỷu nên máy phải đoán. Khi muốn đo kỹ, bạn có thể mặc đồ gọn hơn trong buổi tự tập hoặc xắn ống quần. Trên lớp vẫn mặc võ phục theo quy định của nơi tập.
Trẻ em có dùng được ứng dụng ước lượng tư thế không?
Về kỹ thuật thì được, nhưng nên dùng như trò chơi soi gương cùng con, không biến con số thành điểm để chấm hay so với bạn khác. Video của trẻ cần phụ huynh đồng ý và giữ riêng tư, ưu tiên ứng dụng xử lý trên máy.
Ước lượng tư thế khác gì với cảm biến đeo trên người?
Ước lượng tư thế nhìn từ bên ngoài qua camera nên thấy được toàn thân cùng lúc, nhưng không đo lực. Cảm biến đeo ở cổ tay hay cổ chân đo gia tốc, tốc độ quay rất nhạy nhưng chỉ biết chỗ nó được gắn. Hai loại bổ sung cho nhau chứ không thay nhau.