實驗器材

（一）硬體器材如下（圖3）：

1. 九台三維動作捕捉紅外線攝影機(Vicon Motion Capture System)。

2. 反光球數顆。

3. 貼反光貼紙的網球拍一支(Head flex point prestige mid)。

4. 貼反光貼紙的網球一顆(Slazenger Wimbledon-Ultra Vis)。

5. 羽球加長型的球網一個。

6. 校正用三角架一座。

7. 校正用反光球指揮棒一支。

8. 高速攝影機兩部(FIMS Inline)。

9. 一公尺見方比例版一個。

10. 測速槍一支。

11. 數位攝影機一部(JVC)。

12. 數位相機一台(SONY T9)。

13. 桌上型電腦三部。

14. 筆記型電腦一部。

15. 德國 Biovision 生物訊號擷取系統一部。

16. 十六個頻道(Channel)的訊號接收器。

17. 同步訊號接收器一部。

18. 同步訊號接收燈泡(40W)一顆。

19. 圓形肌電電極片（A1/Agcl電極材料）數包。

20. A/D類比-數位訊號轉換器。

21. 其他：雙面膠帶、棉花、酒精、透氣膠帶及刮鬍刀。

（二）軟體如下：

1. Vicon Motion Capture System三維動作捕捉軟體。

2. Vicon Nexus 1.2.102版電腦軟體。

3. Visual 3D Motion Analysis Student Edition電腦軟體。

4. DASY Lab 6.0版肌電擷取系統。

5. Acqknowledge 3.8.1版訊號分析軟體。

6. MATLAB 7.0版電腦軟體。

7. Kwon3D分析軟體。

8. MiDAS Player擷取軟體。

9. SPSS for Windows 13.0版統計分析軟體。

10. Microsoft Office 2007版文書作業系統。

圖 3 實驗器材圖 五、實驗場地佈置

本實驗場地為國立台灣師範大學公館校區室內體育館，實驗場地 為PU 場地材質，需將共有九台三維動作捕捉系統紅外線攝影機、兩 台高速攝影機及德國 Biovision 生物訊號擷取系統等相關器材，從國 立台灣師範大學公館校區運動生物力學實驗室搬移至室內體育館進 行實驗。受試者將位於室內體育館中央執行實驗內容。其餘場地佈置 如下（圖4 及圖 5）。

圖4 室內體育館實景

圖 5 實驗場地佈置圖

圖5 註解：「藍色場地」與「實線箭頭」為正拍搶打截擊測驗場地；

「紅色場地」與「虛線箭頭」為反拍搶打截擊測驗場地。

Trigger

三維動作捕捉系統

(Vicon Motion Capture System) Biovision

生物訊號擷取系統

六、資料收集

（一）、運動學的部分

本研究為了獲得全身的運動軌跡，為避免反光標記的滑動，利 用透氣及雙面膠帶將反光標記黏貼置於受試者身體及網球拍上分別 在特定部位貼上以利資料的收集，在全身與球拍總共47個反光球，並 靜態校正完畢後取下身體內側的6顆反光球來繼續進行動態的實驗試 做，反光球黏貼的部位將人體分為頭部、軀幹、左臂、右臂、骨盆、

左腿、右腿等肢段。反光球黏貼位置如（圖6）；黏貼部位實景如（圖 7）；反光球黏貼位置說明如（表3）。場地的光源的投射角度及強度 都是來至於原先場地具備的水銀燈光，所投射的光線與比賽一致並不 會影響受試者的判斷與不適應。

經由三維動作捕捉系統(Vicon Motion Capture System)，一共九台 紅外線攝影機環繞放置在受試者主要動作場地範圍來攝影擷取反光 標記軌跡來代表身體之運動軌跡，並將擷取頻率設為400Hz；另外，

利用兩台高速攝影機分別以2D的方式拍攝受試者及控球員的側面動 作以利時間參數的資料分析，並將擷取頻率設為250Hz，並架設在垂 直（90度）受試者側面距離實驗場地外較安全且拍攝清楚的位置，比 例版參考架的架設於受試者、控球員及每顆球會經過的地方，以利在 資料分析時球速之信效度的程度；此外，還使用了德國 Biovision 生 物訊號擷取系統一部（如圖3）來量測雙腳的骨直肌、股二頭肌、脛

骨前肌及腓腸肌等八條主要作用肌群的表面肌電訊號，並將擷取頻率 設為2000Hz，電極片的黏貼位置是參考Jeffrey R. Cram, PhD等人 (1998)（如表4）；為了進行肌電訊號的標準化，參考『Muscle testing：

techniques of manual examination』，進行徒手測試實驗參與者最大自 主等長收縮(MVIC)（如表5）。

本研究將所有儀器的操作利用同步訊號接收器來控制資料收集 與處理的一致性，其操作的方法為當所有儀器及受試者等都就緒於實 驗設計中所規定的位置完成且準備好擊球準備的同時所有的儀器操 控者將儀器界面調整設定成收取資料的畫面，此時發令與操控的人員 將所操作的儀器按下擷取啟動鍵之後，操作同步訊號器的人員才將同 步訊號器按下，使全部的儀器都能夠進行同步訊號的蒐集。

此外，本研究還利用個人數位攝影機(JVC)全程拍攝拍攝實驗完整 過程，以便資料處理過程中出現任何問題時所參考的重要依據。

RWBA RELB

表3 反光球黏貼位置說明表

12 LASI Left anterior superior iliac spine 左前側之髂骨前上棘 13 RASI Right anterior superior iliac spine 右前側之髂骨前上棘 14 LPSI Left posterior superior iliac spine 左髂後上棘 15 RPSI Right posterior superior iliac spine 右髂後上棘

右 手 臂

表4 表面肌電電極片黏貼位置表 檢測肌群名稱 電極片黏貼位置

股直肌(Rectus Femoris, RF) 大腿前側，髕骨上緣與髂骨前下棘連 線之中點處，如左圖。

股二頭肌(Biceps Femoris, BF) 大腿後側，髕骨後方與髂後上棘連線 之中點處，如左圖。

脛骨前肌(Tibialis Anterior, TA) 小腿前側，髕骨下與跟骨由上而下三 分之ㄧ處。兩電極片間距2 公分，黏 貼方向與肌纖維方向平行，如左圖。

腓腸肌(Gastrocnemius, GAS) 小腿後上方之肌群。電極片置於腓骨 與跟骨兩端點間約三分之ㄧ處，兩電 極片分別置於兩肌腹上，且黏貼方向 與肌纖維垂直，如左圖。

各部位電極片貼圖（摘自Jeffrey R. Cram, PhD 等人；1998）

表 5 徒手測試最大自主等長收縮姿勢表

檢測肌群名稱 徒手測試最大自主等長收縮姿勢 股直肌(Rectus Femoris, RF) 首先做穩在桌子上，伸出小腿，將受

試者的小腿往下壓，而受試者要盡量 往上抬起，造成拮抗，測得股直肌的 最大MVC，如左圖。

股二頭肌(Biceps Femoris, BF) 首先受試者趴平在桌子上，受試者依 圖示往下壓，受試者要盡量往上勾，

往上抬，造成拮抗，測得股二頭肌的 最大MVC，如左圖。

脛骨前肌(Tibialis Anterior, TA) 首先受試者坐在桌子上，將腳掌盡量 往內翻，測得脛骨前肌的最大MVC，如 左圖。

腓腸肌(Gastrocnemius, GAS) 受試者將腳後跟盡量往上抬，測得腓 腸肌的最大 MVC，如左圖。

（資料擷取自『Muscle testing：techniques of manual examination』）

圖 7 正面反光點及表面肌電貼片黏貼部位實景圖

圖 8 背面反光點及表面肌電貼片黏貼部位實景圖

左腳股直肌(LR)

左腳脛骨前肌(LT) 右腳股直肌(RR)

右腳脛骨前肌(RT)

地極

右腳股二頭肌(RH) 右腳腓腸肌(RG) 左腳股二頭肌(LH)

左腳腓腸肌(LG)

七、實驗步驟

步驟一、實驗儀器的架設

將本實驗將會運用到的儀器如場地佈置圖所示之相同方式來架 設儀器。

步驟二、建立實驗室座標系

在實驗開始前，必須先進行校正的工作，訂出實驗室空間座標

系，以做為求出反光球在空間運動之位置之參考座標。較正方式是由 反光球之立體鋼架於運動空間範圍內，比較由攝影機所測量得反光球 之距離與反光球間之實際距離來做校正。

步驟三、對受試者說明實驗流程並填寫同意書

受試者同意書如（附錄一）。受試者基本資料如（附錄二）。 步驟四、黏貼肌電貼片

黏貼肌電貼片之前先用刮鬍刀除去多餘毛髮並用酒精消毒，貼片 與貼片之間相隔2 公分的距離以避免干擾，貼於受試者各作用肌群的 肌腹上且需平行於肌纖維方向。黏貼位置如（表4）。

步驟五、蒐集最大等長收縮肌力

(Maximal Voluntary Isometric Contraction)

運用徒手收集最大等長收縮肌力，方法如表5。對受試者先做 2 次最大等長收縮，每次時間為5 秒鐘在測試的時間之內全程記錄肌電 訊號。分析時取其2 秒鐘較一致的數據平均值為用來作為標準化之基 準。

步驟六、黏貼反光球

黏貼位置如（圖 7），總共 47 顆反光球，黏貼完之後先做靜態動 作，先收集受試者在自然解剖位置下靜態站立動作已建立身體各關節 在實驗場地（室內體育館）中的座標。

步驟七

、

自然站立影像擷取

自然站立時身體各肢段長度和關節的角度亦可做為各受試者之 基準，以修正各受試者在反光球黏貼時，所定義座標系與解剖學上的 座標系之差異，收集完之後將會取下受試者身上內側的6 顆反光球。

步驟八、簡單熱身及練習所要求的動作 步驟九、開始進行實驗試作

每個人測驗分別在正反拍搶打至少有三個成功試作（成功的試作 為控球員與受試者都有依照本實驗所規定的球速和擊球有效區域才 紀錄成功一次），每個試作區間之間休息 30 秒。

1. 招募受試者。

八、資料處理

本研究蒐集優秀男女子網球選手分別在正反拍搶打截擊動作下 的運動學及下肢特定肌電訊號，並將所有運動學及肌電資料進行同 步。事後運用三維動作用Visual 3D Motion Analysis軟體編寫程式進行 處理。將雙腳在搶打截擊時施做開跳步期間以0%到100%作標準化，並 將開跳步分為離心收縮階段和向心收縮階段，分別就各個正反拍搶打 動作來觀察。本研究將分析每位受試者正反拍各三次成功的資料，而 一個成功的試作必須是送球員及控球員將球依規定的球速和方向，且 受試者將球回擊至截擊有效區域內，才能夠紀錄成功一次。

（一）運動學部分

為了資料的一致性本研究在 Nexus 及 Visual 3D 的軟體程式中的 人體模型的肢段定義之建立都以相同方式建立，並使用右手定則笛卡 兒座標系(Right-hand Cartesian Coordinate System)來定義肢段位 置及方位，其肢段的定義將藉由下表來做說明：

表 6 Visual 3d 模型之建立的肢段定義表

Define Proximal Joint and Radius Define Distal Joint and Radius Extra Target to Define Orientation

Select Tracking Targets Segment Lateral Joint Medial Lateral Joint Medial Location

Right Thigh RIGHT_HIP RKNEE Medial LEFT_HIP RIGHT_HIP RKNEE

RTHI Left Thigh LEFT_HIP LKNEE Medial RIGHT_HIP RIGHT_HIP

RKNEE Thorax/Ab Right

Iliac Left Upper

Arm Head Right

Should

（二）肌電部分

使用DasyLab 6.0軟體肌電訊號部分將蒐集股直肌、股二頭肌、脛 骨前肌、腓腸肌等肌電訊號，肌電擷取頻率設定為2000Hz，並由 Acqknowledge 3.8.1版信號分析軟體將原始資料做10～500Hz的帶通 濾波(band pass filter)處理，進行翻正(abs)，求得肌電訊號的線性封包 (linear envelope)，之後進行積分運算程序，得到積分肌電(iEMG)用以 表示肌肉活動的強度，再與MVIC的積分肌電進行比較。肌肉活化的 起始與結束的定義，是以肌電訊號的封包值在動作未開始前較平滑的

使用DasyLab 6.0軟體肌電訊號部分將蒐集股直肌、股二頭肌、脛 骨前肌、腓腸肌等肌電訊號，肌電擷取頻率設定為2000Hz，並由 Acqknowledge 3.8.1版信號分析軟體將原始資料做10～500Hz的帶通 濾波(band pass filter)處理，進行翻正(abs)，求得肌電訊號的線性封包 (linear envelope)，之後進行積分運算程序，得到積分肌電(iEMG)用以 表示肌肉活動的強度，再與MVIC的積分肌電進行比較。肌肉活化的 起始與結束的定義，是以肌電訊號的封包值在動作未開始前較平滑的

在文檔中 優秀男女網球選手正、反拍搶打截擊之運動力學分析 (頁 42-60)