優秀男女網球選手正、反拍搶打截擊之運動力學分析
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(2) 96.11. 版學位論文授權書. 國 立 臺 灣 師 範 大 學 學 位 論 文 授 權 書 本授權書所授權之論文為授權人在國立臺灣師範大學 體 育 學 系 研究所 97 學年度第 2 學期取得 碩 士學位之論文。 論文題目：＿＿優秀男女網球選手正、反拍搶打截擊之運動力學分析 指導教授：＿＿＿＿＿＿＿＿＿黃長福＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 授權事項： □同意 非專屬無償授權本校及國家圖書館將上列論文資 □不同意 料以微縮、數位化或其他方式進行重製，並可上載網路收錄於本校博. 一、 授權人. 碩士論文系統、國家圖書館全國博碩士論文資訊網及臺灣師範校院聯 合博碩士論文系統，提供讀者基於個人非營利性質之線上檢索、瀏覽、 下載、傳輸、列印或複印等利用。 二、 論文全文電子檔上載網路公開時間：【第一項勾選同意者，以下須擇一勾選】 □ 即時公開 □ 自＿＿ 授權人姓名： 學. 號：. 年＿＿ 趙曉雯. 月＿＿. 日始公開。 （請親筆正楷簽名）. 696300446. 註：1. 本授權書須列印並簽署兩份，一份裝訂於紙本論文書名頁，一份繳至圖書館辦理離校手續。 2. 授權事項未勾選者，分別視同「同意」與「即時公開」 。. 中. 華. 民. 國. 九八年 七 月 二十七 日.
(3) 優秀男女網球選手正、反拍搶打截擊之運動力學分析 2009 年 6 月. 研 究 生：趙曉雯 指導教授：黃長福. 摘要 目的：比較臺灣優秀甲組男女子網球選手在網球正反拍搶打截擊動作 時之運動學參數、牽張反射對搶打截擊表現的影響。針對競技運動特殊性 來探討網球選手在正反拍搶打截擊的過程中是否因為適當的啟動時機而 增加搶打截擊的成功率。方法：甲組全國排名前 32 強之男子（平均年齡 21.00 ± 2.33 歲，平均身高 182.06 ± 2.73 公分，平均體重 74.62 ± 6.23 公斤） 及女子（平均年齡 20.90 ± 2.10 歲，平均身高 169.12 ± 3.52 公分，平均體 重 60.38 ± 5.73 公斤）各 8 名慣用手皆為右手的網球選手參與本實驗，在 室內體育館內黏貼製作網球場地，利用送球員及控球員來控制實驗過程中 的球速及方向，並在實驗場區外以兩台 FASTEC Inline 的高速攝影機同步 收集控球員及受試者 2D 的運動學資料，九台 VICON 三維動作捕捉系統同 步收集受試者的全身 3D 運動學資料以及用 DASYLab 收集下肢肌電訊號， 並收集正反拍各三次成功的數據取其平均值來進行分析，並將所有數據以 相依樣本 t-test 考驗來進行正反拍參數之差異。 經資料處理分析後，本研究運動學參數經討論獲得結論如下： 一、本研究男女子選手在正拍搶打截擊的成功率明顯高於反拍，但開跳步 的啟動時機是沒有差異。 二、在搶打過程動量的來源以下肢為主，男子正拍在開跳步離心期的身體 重心高度明顯高於反拍；女子反拍在動作腳跟著地的身體重心高度明 顯高於正拍。在女子反拍在啟動腳跟著地及擊球的重心速度皆明顯快 於正拍。搶打截擊必須縮短球拍與球接觸的時間，增加揮拍力量，雖 然男女子在正反拍揮拍擊拍速度方面皆無顯著差異，但在反拍搶打回 擊球的速度上是明顯高於正拍搶打。另外，在男子正拍搶打的動作反 應時間明顯快於反拍。 經資料處理分析後，本研究肌電訊號經討論獲得結論如下： 一、在牽張反射動作上，在下蹲（離心）期時為了使肌肉能夠有較佳的儲 存能量的效能，而花了比上跳（向心）期較多的時間，顯示開跳步動 作可能具有利於瞬間能量轉換機制存在。 二、肌肉作用力的大小與預先準備啟動的方向有一致性的結果。 關鍵字：網球雙打、搶打截擊、開跳步、肌電圖、牽張縮短循環(SSC). I.
(4) The biomechanical analysis of elate male and female of forehand and backhand tennis poaching June 2009. Student: Hsiao-Wen Chao Advisor: Chen-Fu Huang Abstract. Purpose: Kinematics data and EMG data was collected from elite tennis players to determine the effects of the split step on the poaching action used in doubles tennis. Specifically the timing of the split step was examined to see if it affected the success rate of the poaching action. Methods: The subjects who participated in this study are: Eight male players (age 21 ± 2.33 years; height 182.06 ±2.73cm； weight 74.62 ± 6.23kg) and eight female players (age 20.9 ± 2.10 years; height 169.12 ± 3.52cm; weight 60.38 ± 5.73kg) who have no injury within six months and are ranked in the top 32 players of the country. The ball velocity and direction was controled by other players during the experiment. Two high-speed FASTEC Inline cameras were synchronized to collect 2D kinematics data. Nine Vicon Motion Capture System cameras and an EMG system were synchronized to collect 3D kinematics data. A dependent t-test was used to test the kinematic difference between forehand and backhand poaching. Conclusion: The following are the results of kinematics data : 1. The results of this research clearly show that the success rate of the forehand poaching for both male and female is much greater than the backhand poaching. Interestingly the speed of the split step is the same for both. 2. The change in the height of male’s center of gravity (CG) was greater II.
(5) on their backhand. This occurred at the time of the split step. For females, the greatest change in the height of the center of gravity (CG) occurred when their lead foot was planted on their forehand. The speed of the lateral movement of the center of gravity (CG) for female from the time the leading foot leaves the court to the moment the trailing foot is planted and the ball is struck, is faster on their backhand side. For male, the speed of the entire stroke for both forehand and backhand is the same. This is true for both male and female. Reaction time for male is fast for their forehand. The following are the results of electromyography (EMG) data : 1. The crouch of the split step takes longer than the jump. It is during the crouch that the muscle stores the energy needed for the jump. So the split step is an important step that prepares the leg muscles for the springing action needed in the footwork of the poaching action. 2. At the time of the crouch in the split step, the EMG activity of muscles is directly related to whether the player will hit a forehand or backhand stroke.. Keyword: tennis doubles, poaching, split-step, electromyography, stretch-reflex, stretch-shortening-cycle.. III.
(6) 謝. 誌. 轉眼間兩年的時間即將變成我腦海中的回憶，同時也要在此劃下休 止符了。在人人口中這項工程浩大的實驗過程中，艱辛的一路走來挫折 不斷，我秉持著「只要笑一笑沒什麼事情過不了」及「堅持到底」的態 度，讓我勇敢的站在 ISBS(韓國)的演講臺上用英文發表，也順利的功過 了投稿，並且完成了第一篇屬名於我的論文，此刻心中的喜悅已無法以 言語形容。 在準備論文的過程中，感謝張家豪與劉錦璋老師，在實驗器材的提 供指導與援助；另外，還要感謝呂東武老師和劉錦璋老師在口試中給予 寶貴的建議及鼓勵，以使得本碩士論文內容更為完善。 在整個碩班的這段期間，要感謝尹鑫、英麒、詹哥與俊宗在使用儀 器、軟體分析及撰寫論文上的指導與協助；感謝子揚、俊義、昱達、錚 璿、家祥、育銘、京漢、鉢登、世傑、玓芸、巧文及研究所的好朋友們 無怨無悔熱心的相挺與付出，以及臺灣師大網球隊的全體隊員因為你們 的優秀讓我在尋找受試者及實驗時間的安排更加便利，當然，最感謝的 還是一直以來總是耐心指導與包容我的指導教授黃長福老師，如今就是 因為有你們的愛待才能夠讓我至今夠順利完成碩士學位。 最後，要感謝我最親愛的家人，我的爸爸、媽媽及姐姐，感謝你們 一直以來無條件幫助對我的栽培、鼓勵、支持與陪伴，另外，要特別感 謝我的男朋友建志在每當我遇到困難、難過的時候，始終以最開朗的一 面在我的身旁鼓勵我，讓我從新振作，因為你們讓我更加勇敢邁進，便 順利取得碩士學位，此刻真心希望可以與你們一起分享這份喜悅。 真誠的，「感謝您」！ 趙曉雯 僅致於臺灣師範大學 2009/06 IV.
(7) 目. 次. 中文摘要…………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………Ⅱ 謝 誌…………………………………………………………Ⅳ 目 次…………………………………………………………Ⅴ 圖 次……………………………………………..…………..Ⅸ 表 次…………………………………………………....……Ⅹ. 第壹章. 序論. 一、研究背景……………………………………………………………01 二、研究問題……………………………………………………………04 三、研究目的……………………………………………………………05 四、研究假設……………………………………………………………06 五、研究範圍……………………………………………………………06 六、研究限制……………………………………………………………06 七、名詞解釋與操作性定義……………………………………………07 八、研究的重要性………………………………………………………12. V.
(8) 第貳章. 文獻探討. 一、網球搶打截擊的種類與技巧………………………………………13 二、網球截擊與步伐……………………………………………………17 三、知覺預期能力………………………………………………………17 四、牽張－縮短循環………………………………...………………… 19 五、肌肉彈性能…………………………………………………………19 六、肌肉牽張反射之肌電活動現象……………………………………20 七、文獻探討總結………………………………………………………22 第叁章. 研究方法與步驟. 一、研究對象..……..……………………………………………………25 二、實驗時間與地點……………………………………………………26 三、實驗設計……………………………………………………………26 四、實驗器材……………………………………………………………29 五、實驗場地佈置………………………………………………………31 六、資料收集……………………………………………………………33 七、實驗步驟……………………………………………………………40 八、資料處理……………………………………………………………43 九、統計分析……………………………………………………………46. VI.
(9) 第肆章. 結果. 一、運動學參數…………………………………………………………47 二、下肢主作用肌肌電訊號的時間序列及參與程度比較……………56 第伍章. 討論與結論. 一、正反拍動作對回擊球速度的影響…………………………………69 二、正反拍動作對進球成功率的影響…………………………………70 三、各階段時間分期對正反拍的動作反應的影響……………………71 四、身體重心位移對正反拍的影響……………………………………73 五、重心速度對正反拍的影響…………………………………………74 六、正反拍動作對揮拍速度的影響……………………………………75 七、下肢主作用肌對正反拍的影響……………………………………76 八、結論…………………………………………………………………77 九、建議…………………………………………………………………79 引用文獻 中文部份………………………………………………………………..81 英文部分………………………………………………………………..82 附錄 附錄一 受試者須知及參與同意書……………………..……………85 附錄二 受試者基本資料表……………………………..……………86 VII.
(10) 附錄三 成功進球率的計算方式……………………………..………87 附錄四 受試者擊球成功的動作編號…………………..……………88. VIII.
(11) 圖次 圖 1 儀器操作與動作關係圖………………………………………..…11 圖 2 正拍搶打截擊球點高度和方向的選擇圖……………………..…15 圖 3 實驗器材圖……………………………………………………..…31 圖 4 室內體育館實景………………………………………………..…31 圖 5 實驗場地佈置圖………………………………………….…….…32 圖 6 ViconGolem of Visual 3D 反光標記的貼法圖示……………….35 圖 7 正面反光點黏貼部位實景圖………………………………….….39 圖 8 背面反光點黏貼部位實景圖………………………….…………..39 圖9 實驗步驟流程圖…………………………………………….…….42 圖 10 男子正拍原始肌電圖………………………………...............…58 圖 11 男子正拍搶打擊球開跳步之下肢肌電時間序列圖……….......58 圖 12 男子反拍原始肌電圖…………....................................................60 圖 13 男子反拍搶打擊球開跳步之下肢肌電時間序列圖....................60 圖 14 女子正拍原始肌電圖…………………........................................62 圖 15 女子正拍搶打擊球開跳步之下肢肌電時間序列圖....................62 圖 16 女子反拍原始肌電圖………………………................................64 圖 17 女子反拍搶打擊球開跳步之下肢肌電時間序列圖....................64. IX.
(12) 表次 表1 受試者基本資料…………………………………………………..25 表2 站位及動作要求…………………………………………………..28 表3 反光球黏貼位置說明表…………………………………………..36 表4 表面肌電電極片黏貼位置表………..…………………………....37 表 5 徒手測試最大自主等長收縮姿勢表…….……………………….38 表 6 Visual 3d 模型之建立的肢段定義表………..……………………44 表 7 男子實驗球速控制……….……………………………………….47 表 8 女子實驗球速控制……….………………..………….……….….48 表 9 男子正反拍搶打截擊不同動作時間……………………………..50 表 10 女子正反拍搶打截擊不同動作時間……………………………50 表 11 男子不同動作時間點重心高度…………………….…………...52 表 12 女子不同動作時間點重心高度.….…………..............................52 表 13 男子不同動作時間點啟動速度.…………...................................54 表 14 女子不同動作時間點啟動速度.…………...................................54 表 15 男子正反拍搶打截擊球動作的揮拍速度....................................55 表 16 女子正反拍搶打截擊球動作的揮拍速度....................................55 表 17 男子下蹲（離心）期左右腳之積分值……....................................65 表 18 女子下蹲（離心）期左右腳之積分值………...............................66 X.
(13) 表 19 男子上跳（向心）期左右腳之積分值…...........................…….....67 表 20 女子上跳（向心）期左右腳之積分值…...........................…….....68. XI.
(14) 1. 第壹章 緒論 一、研究背景 現代競技網球選手趨向年輕化且逐漸走向國際的舞台發展，過去 臺灣選手在大滿貫賽最佳成績是李慧芝跟大陸彭帥的這對女子雙打 組合，於 2004 年美國公開賽打進 8 強，如今有「黃金女雙」之稱的 詹詠然與莊佳容所搭配的這對本土組合締造新猷，在 2007 年的澳洲 網球公賽賽中首度奪得亞軍的佳績後，不僅締造了臺灣女將在大滿貫 史上的最佳紀錄，至今的成績更是令臺灣人感到驕傲，可說是繼王思 婷和李慧芝之後再度為臺灣網球選手開創了另一片天空，終於寫下臺 灣女將的一頁新猷，網球雙打逐漸掘起，也促使現今網壇掀起了一連 串熱血沸騰的網球風潮。 在 網球雙 打 比 賽 中 多 半 是 以 雙 上 網 的 戰 略 模 式 ， 應 多 採 用主動上網進攻的戰略，在網前不僅佔有最能得分的位置， 同時可掌握比賽的主控權。因此，比賽中一有機會選手就會 逼進網前，來壓迫對手以獲取分數，如此將可提高你的勝 算，也 就 是 說，善 加 運 用 截 擊 技 巧 是 成 為 快 速 取 勝 的 捷 徑（簡 瑞 宇 ， 2002）。 網 前 截 擊 球 是 在 網 前 進 行 的 一 種 攻 擊 性 擊 球 技術，即在球還未落地前便將其擊回對方場區的技術，它的 優 點 是 速 度 快 、 力 量 強 及 威 脅 大 等 （邱慶宏，1996）。 而 如 今 的 職 業 網 球 的 風 格 以 已 從 穩 健 性 轉 型 成 以 攻 擊 性 為 主 （邱慶.
(15) 2. 宏，1996），就 算 上 網 時 被 對 手 吊 高 球 退 回 底 線 時，還 是 可 以 繼續採取上網的策略，因為留在底線作戰只能做防守性的回 球 ， 那 反 而 會 使 獲 勝 的 機 會 降 低 （簡 瑞 宇 ， 2002）， 因 此 沒 有良好的截擊技術，便不能發揮最具攻擊性的發球上網策 略，只能留守在底線，一但被對手以短球引上網時，你便要 被 迫 留 在 網 前 任 其 魚 肉 （邱慶宏，1996）。 在雙打的比賽中運用到網前的策略可分為發球上網截擊、接發球 上網截擊、中場隨球上網截擊、搶打截擊、放短球後的上網截擊及吊 高球後上網截擊等六種戰術的應用（林俊宏、鐘志明，2005）。 而在網球雙打比賽中截擊的搶打(poaching)之技術為較侵略性的 截擊方式，且是比賽中取勝非常重要的關鍵，由於搭檔的搶打如能成 功得分，則奠定了成功的基礎，搶打不僅是世界級雙打好手比賽時採 用的技巧，一般水準級的俱樂部球員也常使用，這種搶打技巧，是需 要與隊友建立相當良好的默契基礎、機智、時機及技巧的配合（邱慶 宏，1996a），隨時互相移動補位是必要的，搶打者依對手的擊球習 慣，精準的判斷來球，快速的位移進行搶打動作，才能營造迅雷不及 掩耳的效果（林俊宏、鐘志明，2005），可將搶打截擊方式分為「發 球者搭檔之搶打」及「接球者之搶打」等兩個部分來解析，藉由對手 習慣性的對角回擊，網前搭檔出奇不意的加以攔截，迫使對手因反應 不及而產生失誤，或以瞬間大角度的改變落點直接得分（邱慶宏，.
(16) 3. 1996）。另外，在著名的澳洲雙打 I 字型戰術中，也是運用搶打截擊 的技巧，但發球者與網前搭檔是成直線隊形，隊友蹲低於球網中央， 彼此以手勢或暗號達成默契共識，在對手無法預知方向的情況下，面 對接發球的壓力困擾而產生失誤，或被瞬間位移搶打者攔截而得分 （邱慶宏，1996b）。 網前快速移動的關鍵在於碎步，為了要克服慣性就必須在對手擊 球前即將擊中球之前就要這麼做。當球來時，如果你仍站著不動，那 麼你必須在瞬間移動全部的體重。但如果選手們處於跳躍的狀態，落 地時雙膝微曲，就像彈簧一樣，那麼你將可以即時而快速地向球推進 （國際網球雜誌，1999）。 依據來球的方向、高度及速度等不同因素變化，決定截擊時所採 取的角度、力量及距離的因應策略。想要有較佳的截擊表現除了考慮 動作速度的問題之外，人體肌肉收縮的型式也可加入考慮的重點，其 作用形式可分成三類，即向心、離心和等長收縮。肌肉向心工作時， 肌肉長度縮短；離心收縮時，肌肉產生收縮，但肌肉長度卻是拉長； 等長收縮時，肌肉長度不變。這種分法不能代表肌肉的自然工作型 態，因為運動時，肌肉收縮很少純粹為等長收縮、向心收縮或離心收 縮(Komi, 1984)。在許多運動中，身體肢段週期性的受衝力作用，此 刻肌肉首先作離心收縮，然後跟著快速向心收縮，此種先離心工作再 快速結合向心工作的收縮方式，稱為牽張縮短循環.
(17) 4. (Stretch-shortening-cycle)，簡稱 SSC (Norman & Komi, 1979 ; Komi, 1984)。 在截擊預備動作期間之開跳步動作，身體下肢的肌肉是利用肌肉 在工作時先使肌肉離心收縮然後快速向心收縮，此一過程利用了肌肉 組織彈性的特色而產生較大的力量，作為開跳步肌肉收縮的基礎，由 於此種反射性機制結合肌肉自主性收縮力量，所以肌肉能夠產生更大 的爆發力。 雖然目前已有文獻與教學書籍對網球搶打截擊的方法和種類一 系列的介紹，但並沒有文獻是針對搶打動作來做運動學分析，使得其 決定移動的時機至今尚未有確實的數據，使許多想要加強網前搶打技 術者，大多會產生搶打擊球啟動時機為何之困惑的問題，導致不能達 到有效的移位及成功的搶打，而目前不論是教練或是選手在啟動時間 上的拿捏仍是靠個人對球的反應與經驗來執行，因此希望藉此研究的 統整，提供給國內的教練與選手在訓練搶打上重要的參考。. 二、研究問題 根據上述問題背景，本研究主要針對優秀選手正反拍搶打截擊技 術來做進一步的研究，觀察這種具有攻擊性的截擊技術是否因準備動 作和啟動時間的不同而影響表現。.
(18) 5. 三、研究目的 本研究的目的是比較臺灣優秀甲組男女子網球選手在網球正反 拍搶打截擊動作時之運動學參數、牽張反射對搶打截擊表現的影響。 針對競技運動特殊性來探討網球選手在正反拍搶打截擊的過程中是 否因為適當的啟動時機而增加搶打截擊的成功率。 一、運動學參數 收集甲組男女子網球運動員站在球場左半邊執行正拍搶打 截擊與站在球場右半邊執行反拍搶打截擊時，實驗過程中的球速 控制、擊球成功率、各階段時間分期（開跳步的起跳時機、開跳 步下蹲（離心）期所花的時間、開跳步上跳（向心）期所花的時 間、開跳步動作所需花費的時間、動作反應時間、搶打截擊動作 時間、整體動作時間、動作週期）、身體重心高度、重心速度及 揮拍速度等來比較分別在正反拍搶打截擊動作模式是否不同。 二、下肢肌電訊號 收集甲組男女子網球運動員在正拍和反拍搶打截擊時，雙腳 的股直肌(Rectus Femoris, RF)、股二頭肌(Biceps Femoris, BF)、腓 腸肌(Gastrocnemius, GAS)、脛骨前肌(Tibialis Anterior, TA)等八條 主要作用肌群的肌電訊號。觀察這些用來穩定下肢肌群的牽張反 射效果與動作過程下肢主要作用肌群肌電訊號的時間序列及參 與程度分析。.
(19) 6. 四、研究假設 本研究的研究假設有: 男女子在正反拍搶打截擊時，動作型態、啟動時間及準備搶 打截擊前的準備狀態下之開跳步步伐有差異，肌肉收縮型態也有 所不同。. 五、研究範圍 本研究的範圍針對健康且半年內無肢體受傷記錄且慣用持拍手 為右手的全國甲組排名前 32 強的男子及女子選手各 8 名，共計 16 名 男女子選手作為本研究對象來進行 3D 紅外線攝影全身運動學及肌電 訊號測驗下肢肌肉分析。. 六、研究限制 本研究所使用的場所及材質為室內 PU 場地設計，雖提供與比賽 場地相似材質之地板，但由於必須在受試者身上黏貼反光球及表面肌 電貼片，因此可能造成受試者對於動作的執行與真實比賽情境有所不 同。在模擬回擊球者的設計上，因為是使用人工送球及控球回擊的來 控制實驗中的送球方向，與真實比賽情境下的回擊球有相似情境，但 回擊的球速、角度及高度也可能會因為較不易控制而造成有所差異， 另外，本研究因 Vicon 紅外線攝影機系統器材費用較為昂貴，且黏貼.
(20) 7. 在受試者身上的線段對受試者在移動範圍有一定程度限制的因素，因 此本研究在控球員控球方向的設計上並沒有進行將直線控球的實驗 列於其中，讓受試者已經知道來球方向此為本研究之限制。. 七、名詞解釋與操作性定義 （一）名詞解釋 1.肌電圖(electromyography, EMG) 在肌肉收縮的過程中，肌纖維動會由於動作電位的傳導和擴 佈，而發生電位變化，藉由先進儀器加以記錄分析所得知的肌電 波度圖形。. 2.牽張－縮短循環(stretch-shortening-cycle, SSC) 牽張縮短循環是指肌肉承受外力作用，使肌肉先作離心收 縮，然後跟著快速向心收縮，而產生較大的力量和爆發力，是由 牽張反射結合肌肉彈性能，連結肌肉離心和向心收縮的ㄧ種肌肉 作用方式，此為運動中常見的ㄧ種自然的動作形態。. 3.牽張反射(stretch-reflex) 牽張反射是牽張縮短循環的重要機制之ㄧ，此一機制能快速 連接離心神經和向心神經，利用身體本體感受器的刺激，以最短 的時間內增加運動單位的徵招。.
(21) 8. （二）操作性定義 1.搶打截擊(poaching) 搶打截擊指的是網前球員橫向球場攔截對方回擊球後的回 擊方式，是雙打比賽中常見的進攻打法。 本研究將是由送球員向對角線送球後，當控球員進行回擊動 作時，受試者立即衝往網中央去攔截控球員所回擊的球。. 2.開跳步(split-step) 開跳步指的是受試者在當控球員正在回擊球時所做的分開 步，也就是跳一下，兩腳分開約與肩同寬，重心平均分布於兩腳， 並保持膝部彎曲，球拍提起於身體前方，雙眼並注意來球的ㄧ個 準備方法。. 3. 開跳步起跳時機 本研究將是以控球員擊到球來做為起始，往回計算受試者開 始施作開跳步時髖關節開始往下瞬間的這個時間點稱為開跳步 起跳時機。. 4.開跳步下蹲（離心）期所花的時間 本研究將是擷取受試者髖關節開始往下直到髖關節下到最 低瞬間的這段時間稱為開跳步下蹲（離心）期所花的時間。.
(22) 9. 5.開跳步上跳（向心）期所花的時間 本研究將是擷取受試者髖關節下到最低直到髖關節上到最 高瞬間的這段時間稱為開跳步上跳（向心）所花的時間。. 6.開跳步所需花費的時間 本研究將是擷取受試者髖關節開始往下直到開跳步腳尖著 地瞬間的這段時間稱為開跳步所需花費的時間。. 7.動作反應時間 當受試者從接收到控球員準備擊到球的前線索到受試者將 球拍開始有拉拍動作時所花費的時間。. 8.搶打截擊動作時間 本研究將是擷取從受試者開始拉拍直到受試者擊到球的這 段時間稱為動作反應時間。. 9. 整體動作時間 本研究將是擷取受試者在施做開跳步時，以髖關節開始往下 直到受試者擊到球瞬間的這段時間稱為整個動作時間。.
(23) 10. 10. 動作週期 本研究將是擷取受試者在施做開跳步時，以髖關節開始往下 直到受試者擊球後之跟隨動作結束這段時間稱為一個動作週期。. 11.擊球成功率 本研究送球員和控球員的球速和位置出球，且受試者成功的 將球回擊至依照實驗所設定有效區域內及註記成功一球，若有任 何一方位能夠依規定擊球則註記失敗一球，全部測試直到成功三 次，將成功的球數除以全部擊球數成以 100%即為擊球成功率。.
(24) 11. 判定回擊球成功與否. 控球員擊中球. 控球員轉向前揮 控球員開始拉拍 送球員將球送出 全部儀器及人員就位. EMG. 圖1 儀器操作與動作關係圖(修改至Schmidt, 1988). 動作腳著地. High speed camera. 跟隨 擊球 球拍拉拍到最後轉向前揮. 動作腳腳尖離地 啟動腳腳跟著地. ) ))) ). 動作完成 腳尖著地 上跳到最高 下蹲到最低 開始往下蹲. 啟動腳腳尖離地. 髖關節 髖關節 髖關節 髖關節 髖關節. 轉身拉拍 開跳步 開跳步 開跳步 開跳步 開跳步. 準備動作 受試者搶打截擊動作. ( ((( (. 送球員及控球員的動作. Vicon camera. 訊 號 同 步 收 集. 動作時間 Movcmcnt time 反應時間 Resction time 反應前期 Forcpcriod 時間. 動作完成 反應出現 訊號出現 警告訊號. 整體動作時間 Total Response Time.
(25) 12. 八、研究的重要性 目前國內優秀選手以搶打截擊作為截擊進攻得分動作可說是相 當普及，但卻沒有研究針對搶打做進一步的探討，截擊擊球準備動作 前開跳步及啟動時間的時機與方法對截擊技術表現的影響，而且選手 分別在正反拍搶打截擊的實施過程是否有差異。因此本研究的結果將 可為臺灣優秀網球甲組男女子選手更進一步瞭解及修正開跳步及搶 打截擊動作表現，同時也可提供做為選手或教練訓練時參考的重要依 據。.
(26) 13. 第貳章 文獻探討 本研究的文獻探討將分六部份加以探討：一、網球搶打截擊的種 類與技巧；二、網球截擊與步伐；三、知覺預期能力；四、牽張－縮 短循環(stretch-shortening-cycle, SSC)；五、肌肉彈性能；六、肌肉牽 張反射之肌電活動現象；七、文獻探討總結。. 一、網球搶打截擊的種類與技巧 搶打就是往前球員橫向球場攔截對方的回發球。這是雙打常見的 打法，重要的是讓對手覺得不安定。當對方顧慮到網前球員時，就容 易打出許多失誤球，或試著想將球回擊的更重、更歪，但結果卻是更 多失誤，發球方甚至不用打道回擊球就能贏得分數（林俊成，1994）。 在網球雙打比賽中搶打截擊之技術為較侵略性的截擊方式，藉由對手 習慣性的對角回擊，網前搭檔出奇不意的加以攔截，迫使對手反應不 及產生失誤，或以瞬間大角度的改變落點直接得分的一種截擊方式。 此截擊方式可分為發球者搭檔之搶打、接球者之搶打及搶打之假動作 等三個部分： （一）發球方之搶打 通常網球雙打比賽的搶打，大部分是在第一發球有效 時，網前隊友進行搶打。在第二發球時，則視發球威力及落 點，加上對方回擊的方式而定（邱慶宏，1996）。搶打的時.
(27) 14. 機也是影響有效搶打的關鍵，有時網前球員會因太早進行搶 打而被接球者以直線回擊穿越，或因太晚搶打而造成撲空（林 俊成，1994）。此方法可以恐嚇對方接球者，當接球者回擊 發球後，我方網前球員突然橫向球場搶打截擊，大多數的接 球者於回擊發球時，因顧及對方網前球員的搶打動作，經常 會產生不安感以致失誤連連（邱慶宏，1996）。. （二）接球方之搶打 搶打是網球雙打的代名詞，即使是接球的一方仍要進 行搶打。如果接球者扎實的擊出對角球，對手很有可能作 出對角擊球，此時接球者之搭擋可越過去搶打該球。當搭 擋正在接發球時，網前球員必須面對另一方網前球員，且 身體重心降低，如此對於突來的低球才會有所準備(Black & Strack, 1997)。此技巧為發球者發球後擊球回我方時， 接球者之搭檔橫向球場搶打截擊，通常於發球者發球後擊 球回我方之球過高時進行（邱慶宏，1996）。 （三）搶打之假動作 假動作是近網者運用的戰略，主要目的是要造成對方 錯誤的判斷，把球擊向已準備的前排球員。但若發球者發 球不夠長，則會使接球者有機會延直線擊出強勁的穿越.
(28) 15. 球，這時搶打或假動作，反而會使發球的一方受到攻擊（林 俊成，1994）。 （以下資料擷取自：http://blog.xuite.net/swordsmaster/tennis/15046791） 雙打的前排是得分的關鍵，好的前排，不是追著球跑，更不是死 守原地，而是隨時在動的，但是動的要計畫，動的有規律。 基本上前排要跑對正確的位置，並且看好自己的責任區，進而能 在各種情況下機動靈活的改變位置以及責任區，兩個人的責任區加起 來，隨時都能涵蓋大部分的球場，不論球況如何變動，兩個人跑位跑 的好，而且也能完全了解自己的責任區，這樣的雙打，就已經成功了 一半。 在某些情況下，前排會操越自己的責任區，去越界打到原本是同 伴責任區的球，或者是說會突然改變自己的責任區，這種情況多半是 以前排進網的優勢，打出致勝的時候，有這種搶打原本同伴該打的球 的打法，就叫做搶球(Poaching)。 搶球大致可分為三種： 1. 反應搶球(Reactive poaching) 2. 預測搶球(Anticipation poaching) 3. 預謀搶球(Signal poaching) 所謂反應搶球，就是原本沒有預謀要搶球，但是看到一個很軟的 來球，或者很接近中線的來球，也就是得分的機會，前排主動出擊，.
(29) 16. 去搶打這個截擊。. 反應搶球要點如下： 1. 前排還是要先站好位置，注意好自己的責任區。 2. 對方擊球時，Split step 要做好，才有足夠的機動性。 3. 一旦發現不在自己的責任區，卻是一個軟軟的回球，或是雖 然不軟，可是很接近中線（或者說你的責任區邊緣）時，立 刻出去打截擊。 4. 搶球時，跑位的路線應該往斜前方，但是大部分情況身體要 大約與球網平行，才能應部不同方向的來球（反應搶球時， 有時已經看準球位，可以先側身）。 5. 搶球打得這個截擊，目標原則上如下圖所顯示。. 球點高、球點低. 球點高 球點高. 圖 2 正拍搶打截擊球點高度和方向的選擇圖. 6. 後排發現前排搶球，要做出相應的補位。.
(30) 17. 二、網球截擊與步伐 Elliott (1994)的研究指出在向網前推進準備截擊的過程中，當對 手準備回擊前的剎那，正在向前移動中的雙腳，應立即運用開跳步 (Split step)的緩衝，控制身體的重心後，判斷來球的位置後，在下決 定並跨步向前截擊。 對於快速移動方面，Hughes 和 Moore(1998)認為在網球賽中的無 效率動作對於球員連續往返擊球會造成負面的影響。以 Wimbledom 網球複賽中的八位男性球員為研究對象。記錄七場比賽、十四項網球 動作表現，作為分析的資料。結果顯示，網球發球和截擊十足不移動 模式對比賽是有直接的影響，即擊球前除了預備(ready position)之 外，還有輕跳動作(skipchecks)的能完成 94%的成功回擊。為了完成擊 球而離開中心線的次數越高，贏球的機會越低(r＝-.88，p＜.05)。. 三、知覺預期能力 在開放性且快速的運動項目中（如排球、網球、足球或羽球等）， 競技場上有效資訊的蒐集或視覺線索的利用是決定有效技術表現的 能力，運動員的個人基本技術與體能固然重要，但唯有將場上有效的 對抗與協助等資訊善加利用，才能將個人技術有效發揮。.
(31) 18. Shim (2000)對不同技能水準網球運動員知覺預期能力之研究，結 果發現：在預期的準確性和速度上，優秀網球員優於一般網球員。但 如果遮蔽發球員的前臂和拍面線索時，優秀網球員的預期準確性會顯 著降低，如排球發球時遮蔽發球員的動作，優秀排球員的預期準確性 亦會顯著降低的道理一樣。 Ward, Williams, & Bennett (2002)探討不同技能水準網球運動員 的預期能力和視覺搜尋之差異性，結果發現：1.優秀網球員在決策反 應時間和準確性上顯著優於一般網球員。2.優秀網球員組注視頭、肩 膀、軀幹與腰部擊球動作的時間，相對多於手、腳與拍面的注視時間， 而一般網球員則注視球拍的時間相對多於其他部位。 Singer, Cauraugh, Chen, Steinberg, & Frehlich (1996)探討不同技能 水準及性別對預期能力和視覺搜尋能力的影響，結果發現在預測網球 發球的落點時，優秀網球員優於一般網球員。 Tenenbaum, Sar, & Bar (2000)研究不同運動經驗、技能水準之網 球運動員預期能力差異，結果發現：1.高技能組在擊球前 480msec（4.8 秒）的前線索情形下，其預期準確性明顯優於低技能組。2.運動經驗 長達 6-7 年以上者，預期能力優於運動經驗不足 6-7 年以上者，由此 可知，龐大的專業知識無法保證網球運動員一定具備優越的預期能 力，因預期能力和運動經驗有一定的關聯性存在。.
(32) 19. 四、牽張－縮短循環(Stretch-shortening-cycle, SSC) Asmussen & Bonde-peterson (1974)以 19 名年輕受試者，進行蹲跳 (squat jump, SJ)、反向動作跳耀(counter movement jump, CMJ)和 24、 40 和 69cm 的下躍跳(drop jump, DJ)跳法，證明了離心之後馬上向心 收縮，可以提高向心力量，其原因是肌肉利用了彈性能機制。肌肉離 心作用時承受了負荷，此一負荷傳達至彈性組織並且儲存為彈性能， 向心收縮時，偶聯時間越小，則肌肉使用彈性能的能力越好，所產生 的力量和所完成的功就越大(Asmussen & Bonde-peterson, 1974a ; Bosco, Viitasalo, Komi, & Luhtanen, 1982a ; Bosco, Tarkka, & Komi, 1982b)。. 五、肌肉彈性能 Cavagna, Saibene, & Margarai (1965) ; Cavagna, Saibene, & Margarai (1968)肌肉收縮之前的牽張有助於向心階段的運動表現，在 動物及人體的實驗中(Cavagna 等 1968 ; Thys, Faraggiana, & Margaria, 1972 ; Asmussen & Bonde-Petersen 1974a ; Bosco & Komi 1979) 發 現，提高向心力量的原因是由於肌肉中彈性組織所儲存的彈性能釋放 出來所致，並且肌肉中儲存和釋放彈性能的力量是牽張速度(stretch velocity)和偶聯時間(coupling time)所決定，牽張速度越快、偶聯時間 越短，則肌肉越能有效使用彈性能。.
(33) 20. 六、肌肉牽張反射之肌電活動現象 王建（2001）肌電圖(electromyography，EMG)是將單個或多個 骨骼肌細胞活動時的生物電變化加以引導、放大、顯示和記錄所獲得 的一維時間序列圖形。根據生物電活動引導方法的不同分為表面肌電 圖(sEMG)和針電極肌電圖。由於其可反應肌肉的興奮程度，因此經 常被用來評定神經-肌肉系統的功能狀態。目前用於評價疲勞的肌電 圖指標主要包括 sEMG 信號線性分析中時域分析的振幅、積分肌電值 (iEMG)、均方根值(RMS)和頻域分析的肌電功率譜、平均功率頻率 (MPF)和中位元頻率(MF)等，非線性動力學分析中的肌電複雜度、資 訊熵和 Lyapunov 指數等。疲勞時肌電圖的一般特徵為：sEMG 積分 肌電圖下降(腰背肌)或上升(四肢肌)；sEMG 傅立葉頻譜曲線左移， MPF 和 MF 線性下降；sEMG 信號的複雜性下降，熵值減小；功能性 電刺激誘發的 EMG 峰峰值(peak to peak，PTP)下降。 盧鼎厚、韓世真(1995)而在牽張負荷的強度和肌電關係的研究上 指出，以肌電圖分析原地彈跳動作發現，下蹲動作越深，在起跳階段 股四頭肌的肌電活動延續時間就愈長，肌電活動量也愈大，但若膝關 節角度大於 135 度時，在股四頭肌起跳階段的肌電活動會快速的下降 至消失。.
(34) 21. Komi (1987)的研究是關於肌肉張力和肌電活動關係探討，並讓 受試者以 4.5cm/秒的速度作均速的屈肘運動，肌肉分別坐向心及離心 收縮，不論是疲勞前或疲勞後，肌肉在工作中的 IEMG 都隨著肌張力 的加大而增高，並存在線性關係，這表示肌肉以不同的負荷進行收縮 時，其肌電訊號的積分值(IEMG)與肌力成正比關係，及肌肉產生張 力越大 IEMG 越大。 牽張縮短循環的研究中最常使用的動作是反向動作跳耀(Counter movement jump, CMJ)和下躍跳(Drop jump, DJ)，從這些研究中分析了 各種跳耀動作的肌電現象，結果發現慢速牽張反射動作中(CMJ)，離 心階段的肌電活動並沒有達到向心階段大的程度，只有在快速牽張縮 短循環(DJ)中才可發現明顯不同的肌電現象： （一） 、肌電峰值出現在 離心收縮階段，他明顯大於最大自主收縮時的肌電水準(Dietz 等, 1979)。 （二） 、向心收縮階段的肌電活動較小(Komi, 1984)。.
(35) 22. 七、文獻探討總結 （一）在網球雙打比賽中搶打截擊之技術為較侵略性的截擊方式，藉 由對手習慣性的對角回擊，網前搭檔出奇不意的加以攔截， 迫使對手反應不及產生失誤，或以瞬間大角度的改變落點直 接得分的一種截擊方式。此外，啟動時機、反應時間、動作 時間及對方動作等皆是影響成功率的因素，所以本研究將會 把這些影響因素納入考量，以求得較精確的結果。 （二）在向網前推進準備截擊的過程中，當對手準備回擊前的剎那， 正在向前移動中的雙腳，應立即運用開跳步的緩衝，控制身 體的重心後，判斷來球的位置，在下決定並跨步向前截擊。 不過目前尚無開跳步的相關研究。 （三）因在高度的時間壓力與複雜刺激的競賽情境時，會延遲運動員 的反應時間(RT)，因此當運動員能利用動作前的資訊蒐集線索 做預測，而忽視無效的干擾線索是優秀運動員普遍具備的能 力，便能進一步縮短反應時間(RT)，而獲得充裕的動作時間 (MT)使得動作技術更能有效發揮。 （四）牽張－縮短機制使高爾基腱器、肌梭的閾值提昇，降低神經的 抑制效果，更加強肌肉的協調能力。由於人體動作受到神經 肌肉協調的影響，在減低神經抑制作用後，使得肌肉活動度 更大，對肌肉協調能力則有明顯的幫助。所以牽張幅度的大.
(36) 23. 小應該對牽張反射動作會造成相當的影響，在不同的肌肉長 度狀態下做同樣的牽張幅度的肌肉收縮，結果發現在較長肌 肉長度的情況下，肌肉工作可產生較大的功。 （五）透過高速度、高反覆頻率的形式使訓練部位的骨骼肌不斷出現 向心加速與離心減速的伸長和縮短的現象，其透過牽張反射 及肌肉彈性能利用牽張反射作用機轉，可使高爾基腱器的閾 值提昇，減低神經的抑制效果，加速神經的協調能力，進而 增加肌肉對於不當動作的控制能力，使肌肉在傷害發生之前 就提早作用達到傷害預防的效果。 （六）肌電圖可記錄肌肉活動之情形，當肌肉以不同負荷進行收縮 時，其肌電訊號的積分值(IEMG)會與肌力成正比之關係，在 牽張縮短循環的運動型態當中，在離心收縮的階段，由於牽 張反射加大了肌肉力量，加上大部分的彈性能可以儲存在肌 腱和肌肉彈性組織內，使得肌肉在向心階段能夠產生更強大 的肌肉力量，而神經支配活動較小，相對的肌電值也會跟著 較小；但肌肉牽張負荷超過一定範圍時，肌肉會產生一種自 我保護的機制，神經系統的衝動減弱，其身體肌肉表面肌電 圖的積分值並開始下降，故牽張負荷存在最佳範圍，牽張負 荷大小會直接影響到肌肉離心及向心收縮時之肌電圖的反應 顯示。肌電圖也代表身體反應上一良好指標的工具，其不僅.
(37) 24. 可代表肌肉收縮程度與徵召情形，也可反應其疲勞狀態。.
(38) 25. 第参章 研究方法 本章節主要分為下列八部分：一、研究對象；二、實驗時間與地 點；三、實驗設計；四、實驗器材；五、實驗場地佈置；六、實驗步 驟；七、資料處理；八、統計分析。. 一、研究對象 本研究受試者為甲組全國排名前 32 強之男女子各 8 名選手，共 計 16 名自願參與之半年內無受傷的情形並精熟網球搶打截擊這項技 術，全數的受試者之持拍慣用手皆為右手的選手，其基本資料如下（表 1）所示。在實驗開始前召開說明會，告知所有受試者本實驗目的、 流程以及可能發生的危險。同時，發給每位受試者一份受試者須知與 同意書（附錄一）以及受試者基本資料（附錄二） ，受試者經詳細閱 讀受試者須知以及仔細填寫健康調查表後在同意書上簽名，表示願意 參與本實驗。 表 1 受試者基本資料 組別 男子甲組選手組 女子甲組選手組. 人數 8 8. 年齡 (yr) 21.00 ± 2.33 20.90 ± 2.10. 身高 (cm) 182.06 ± 2.73 169.12 ± 3.52. 體重 (kg) 74.62 ± 6.23 60.38 ± 5.73.
(39) 26. 二、實驗時間與地點 （一） 預備實驗時間：民國 97 年 09 月 24 日。 正式實驗時間：民國 97 年 10 月 06 日 ~ 97 年 10 月 26 日。 （二） 實驗地點：國立臺灣師範大學分部室內體育館。. 三、實驗設計 在雙打比賽快速的行進下，網球選手第一選擇往往運用最習慣且 順勢的對角線角度回擊來球，本研究實驗參與者全數皆以右手為慣用 手，因此常在雙方底線球員來回對質抽球的同時，前排截擊者通常會 尋找機會利用搶打截擊來結束該分取得勝利。因此，本實驗在所有受 試者進行實驗試做時，統一固定以同一位送球員和同一位控球員來進 行實驗過程的球速和方向控制，當作是比賽中雙方對手後排來回對質 抽球的選手，藉此方法代替模擬比賽情境來進行本研究之實驗過程， 分別探討男女子選手對於正反拍的搶打動作型態的差別。 （一）實驗分組 本研究之測量方式採用以人工送球及控球回擊的方式來 測驗正反拍與開跳步搶打截擊擊球的實驗設計，將所有受試者 分為二組，男子選手一組(n＝8)與女子選手一組(n＝8)分別進 行測試。在進行男女子受試者的試做時全部實驗皆由相同一位 送球員及控球員進行控球直到實驗結束。.
(40) 27. （二）實驗操作 1. 實驗過程中的球速控制測驗。 2. 擊球成功率測驗。 3. 各階段時間分期：包括開跳步的起跳時機、開跳步下蹲（離 心）期所花的時間、開跳步上跳（向心）期所花的時間、開 跳步動作所需花費的時間、動作反應時間、搶打截擊動作時 間、整體動作時間、動作週期等測驗。 4. 身體重心高度測驗。 5. 重心速度測驗。 6. 揮拍速度測驗：揮拍擊球過程拍頭速度的測驗。 7. 肌電訊號測驗：包括時間序列及參與程度測驗。.
(41) 28. （三）站位及動作要求（包括送球及控球的速度與範圍控制） 本研究測驗「正拍搶打」與「反拍搶打」動作時將以相同方式 不同方向來進行實驗，人員的配置、站位要求與球速的調控如下（表 2）： 表2 站位及動作要求. 人員. 站位及動作要求. 擊球方向、速度與範圍. 送球員. 站位於與受試者 相同方向場地的球場 右邊（左邊）接球區 後方接近底線的位置 上，並要求以正拍送 球動作來進行送球。. 以即時的測速槍測量男子選手 將球以30m/s~40m/s的速度；女子選 手將球以25m/s~35m/s的速度，並通 過球往中央網帶及距離中央網帶一 公尺的距離範圍內。事後再以kwon3D 軟體進行再次的球速確認，取其球飛 行路徑最高速之數值。. 控球員. 以即時的測速槍測量男子選手 站位於與受試者 對面場區右邊（左邊） 約平均35m/s的球速；女子選手約平 接球區後方接近底線 均30m/s的球速的速度，將球往對角 的位置上，並要求以 線方向送出球至對方場區的發球線 正拍正常抽球動作來 後方落地。事後再以kwon3D軟體進行 再次的球速確認，取其球飛行路徑最 進行控球。 高速之數值。. 受試者. 將球回擊至對方場區所設置的 站位於球場左前 方單打邊線與中線的 一個3*3公尺的有效區域內才能登記 成功一次，正反拍各成功三次即可。 中間且距離球網2公 尺的位置，分別執行 正拍搶打（反拍搶打） 截擊動作。.
(42) 29. 四、 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。.
(43) 30. 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。.
(44) 31. 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.
(45) 32. 高速攝影機. 個人數位攝影機. 控球員 比例版. 正拍 搶打截擊 有效區域. 反拍 搶打截擊 有效區域. 比例版. 高速攝影機. 受試者. 同步燈泡. 送球員. 紅外線攝影機 (9 台). 送球員. Trigger 測速員 Biovision 生物訊號擷取系統. 測速員 三維動作捕捉系統 (Vicon Motion Capture System) 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。.
(46) 33. 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.
(47) 34. 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。.
(48) 35. RBHD. LBHD RFHD. RFHD. R. RUPA RSHO RFRA RELB RWBA RFIN. LUPA LSHO C7. RWRB. L. LELB. LFRA LWBA LFIN. CLAV LWRB. STRN T10 RBAK RPSI RASI. RTHI. LPSI LASI. LTHI. RKNE. LKNE. RTIB. LTIB. RANK LANK RMT5 RMT5 LTOE RTOE RHEE LHEE UP-4. TOP-2. BELOW-3. NEAR-1. DOWN-5 身體正面的反光球位置圖示 身體背面的反光球位置圖示 靜態校正完後將會取下的反光球位置圖示. 圖6. ViconGolem of Visual 3D 反光標記的貼法圖示.
(49) 36. 表3 反光球黏貼位置說明表 反光點黏貼部位 名稱. 編號. 代號. 1 2 3 4. LFHD RFHD LBHD RBHD. Left front head Right front head Left back head Right back head. 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. CLAV C7 STRN LSHO RSHO T10 BRAK LASI RASI LPSI RPSI. Cervical vertebra Spinous process of the 7th cervical vertebra Ensiform process Left shoulder Acromin process Right shoulder Acromin process Vertebra Thoracica Dorsum Left anterior superior iliac spine Right anterior superior iliac spine Left posterior superior iliac spine Right posterior superior iliac spine. 16 17 18 19 20 21. RELB RUPA RWRA RWRB RFRA RFIN. Right elbow Right up arm Right wrist bar thumb side Right wrist bar pinkie side Right front arm Right finger. 22 23 24 25 26 27. LELB LUPA LWRA LWRB LFRA LFIN. Left elbow Left up arm Left wrist bar thumb side Left wrist bar pinkie side Left front arm Left finger. 28 29 30 31 32 33 34. RKNE RTHI RANK RTIB RHEE RTOE RMT5. Right knee Right thigh wand marker Right ankle Right crural wand marker Right 5th metatarsal Right toe Right cuboid. 35 36 37 38 39 40 41. LKNE LTHI LANK LTIB LHEE LTOE LMT5. Left knee Left thigh wand marker Left ankle Left crural wand marker Left 5th metatarsal Left toe Left cuboid. 42 43 44 45 46. NEAR-1 TOP-2 BELOW-3 UP-4 DOWN-5. Tennis racket Tennis racket Tennis racket Tennis racket Tennis racket. 頭. 軀. 右 手. 左 手. 右. 左. 球. 黏貼位置註解. 部 頭左前方 頭右前方 頭左後方 頭右後方. 幹 頸椎 第七頸椎 劍突 左手肩峰 右手肩峰 脊椎骨第十節 背部 左前側之髂骨前上棘 右前側之髂骨前上棘 左髂後上棘 右髂後上棘. 臂 右手手肘外側 右手上臂 右手大拇指側的手腕骨 右手小拇指側的手腕骨 右手前臂 右手掌中指第三指骨基部. 臂 左手手肘外側 左手上臂 左手大拇指側的手腕骨 左手小拇指側的手腕骨 左手前臂 左手掌中指第三指骨基部. 腿 右腳膝蓋外側 右腳大腿 右腳腳踝外側 右腳小腿 右腳腳後跟 右腳第二趾頭基部 右腳骰骨. 腿 右腳膝蓋外側 右腳大腿 右腳腳踝外側 右腳小腿 右腳腳後跟 右腳第二趾頭基部 右腳骰骨. 拍 球拍握把頂端 球拍框頂端 球拍框近端 球拍框單邊中間(上) 球拍框單邊中間(下).
(50) 37. 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）.
(51) 38. 表 5 徒手測試最大自主等長收縮姿勢表 檢測肌群名稱 股直肌(Rectus Femoris, RF). 徒手測試最大自主等長收縮姿勢 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』）.
(52) 39. 右腳股直肌(RR). 左腳股直肌(LR) 地極. 右腳脛骨前肌(RT). 左腳脛骨前肌(LT). 圖 7 正面反光點及表面肌電貼片黏貼部位實景圖. 左腳股二頭肌(LH) 左腳腓腸肌(LG). 右腳股二頭肌(RH) 右腳腓腸肌(RG). 圖 8 背面反光點及表面肌電貼片黏貼部位實景圖.
(53) 40. 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。.
(54) 41. 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。.
(55) 42. 1. 招募受試者。 2. 講解實驗流程與注意事項。 3. 填寫受試者同意書及建立受試者基本資料。 4. 給予受試者在測驗前兩天對實驗相關內容與設備的熟悉。 5. 架設實驗所需之器材。. 測驗之前要確定控球員送球位置及實驗器材的校正和準確性。. 在試驗之前，受試者完成熱身且確定充分暸解動作要求，並給予練習機會。. 替受試者黏貼肌電極片於所需測量之肌肉表層並測試訊號. 替受試者收集最大等長收縮肌力. 替受試者黏貼反光球. 替受試者收集靜態自然解剖姿勢. 男子組(n=8) 女子組(n=8) 受試者站位於實 驗場地左前方施測收 集正拍搶打動作。. 送球員和控球員 配合受試者送球 正反拍各取三次成功的 動作記錄進行分析. 男子組(n=8) 女子組(n=8) 受試者站位於實 驗場地右前方施測收 集反拍搶打動作。. 資料蒐集、資料處理與統計分析. 實驗結束. 圖9 實驗步驟流程圖.
(56) 43. 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：.
(57) 44. 表 6 Visual 3d 模型之建立的肢段定義表 Define Proximal Joint and Radius Segment. Lateral. Right Thigh. Joint RIGHT_HIP. Medial. Define Distal Joint and Radius Lateral RKNEE. Joint. Extra Target to Define Orientation. Medial Medial. Location LEFT_HIP. Select Tracking Targets RIGHT_HIP RKNEE RTHI. Left Thigh. LEFT_HIP. LKNEE. Medial. RIGHT_HIP. RIGHT_HIP RKNEE RTHI. Right Shank. RKNEE. Right Knee. RANK. Medial. Left Shank. LKNEE. left Knee. LANK. Medial. Right Foot. RANK. Right Ankle. RMT5. Medial. Left Foot. LANK. Left Ankle. LMT5. Medial. Thorax/Ab. Right Iliac Crest. Left Iliac Crest. RSHO. LSHO. Medial. Right Upper Arm. Right Should. Right Elbow. Lateral. RSHO. Left Upper Arm. Left Should. Left Elbow. Lateral. LSHO. Right Forearm. RELB. Right Elbow. RWRA. RWRB. Medial. Left Forearm. LELB. Left Elbow. LWRA. LWRB. Medial. Right Hand. RWBA. RWRB. RFIN. Medial. Left Hand. LWBA. LWRB. LFIN. Medial. Head. Right Should Static. Left Should Static. Distal Head. Virtual Lab. Lab Z. Lab Origin. Lateral. Lab Lateral. Right Knee RANK RKNEE RTIB Left Knee LANK LKNEE LTIB RHEE RMT5 RTOE LHEE LMT5 LTOE C7 T10 CLAV STRN RBAK RELB RSHO RUPA LELB LSHO LUPA Right Elbow RFRA RWBA Left Elbow LFRA LWBA RFIN RWBA RWRB LFIN LWBA LWRB LBHD LFHD RBHD RFHD.
(58) 45. （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 曲線，取其平均值的三倍為基準，凡超過這個閾值的訊號連續操過三 次視為有動作產生；反之，則視為肌肉沒有活化。藉此來觀察肌肉收 縮的順序。.
(59) 46. 九、統計分析 本研究以 Microsoft Excell 及 SPSS for Windows 13.0 版軟體進 行資料整理及統計分析，本研究所有數據都將男女子選手分開比較考 驗，所有數據將以平均值±標準差表示： （一）以相依樣本 t-test 分別考驗男女子選手在正反拍搶打截擊對 實驗過程中的球速控制、擊球成功率、各階段時間分期（開 跳步的起跳時機、開跳步下蹲（離心）期所花的時間、開跳 步上跳（向心）期所花的時間、開跳步動作所需花費的時間、 動作反應時間、搶打截擊動作時間、整體動作時間、動作週 期） 、身體重心高度、重心速度及揮拍速度的差異顯著情形。 （二）以相依樣本 t-test 分別考驗男女子選手在正反拍搶打截擊下 肢主要作用肌群的差異顯著情形。 （三）顯著水準定為 α＝.05。.
(60) 47. 第肆章 結果 本章將實驗所測量到的數據經統計分析後，所得到的結果分為下 列幾部分：一、運動學參數（其中包括有實驗過程中的球速控制、擊 球成功率、各階段時間分期、身體重心高度、重心速度及揮拍速度的 結果）；二、下肢主作用肌肌電訊號（其中包括有時間序列及參與程 度的結果）等兩大主題來做進一步的討論。 本研究將全部呈現經相依樣本 t-test 考驗後發現的結果，並將男 女子的結果分開呈獻彼此無進行統計比較。 一、運動學參數 （一）實驗過程中的球速控制 本實驗過程中的球速控制方面，不論男女子在反拍回擊球方面 （男子：21.89 ± 2.61m/s；女子：21.42 ± 2.24m/s）皆顯著快於正拍（男 子：11.17 ± 3.33m/s；女子：17.14 ± 4.06m/s，p < .05）。另外，在男 子送球員的球速方面反拍(16.64 ± 1.05 m/s)也顯著快於正拍(14.02 ± 1.82 m/s，p < .05)的球速。結果如下（表 7 及表 8） ： 表 7 男子實驗球速控制 單位：(m/s) n=8. 正拍. 男子選手組 反拍. t值. p值. 送球員的球速. 14.02 ± 1.82. 16.64 ± 1.05. 5.301. .001*. 控球員的球速. 24.45 ± 1.52. 24.13 ± 2.02. -.774. .464. 受試者回擊的球速. 11.17 ± 3.33. 21.89 ± 2.61. 8.693. .000*. *p <.05.
(61) 48. 表 8 女子實驗球速控制 單位：(m/s) n=8. 女子選手組 正拍. 反拍. t值. p值. 送球員的球速. 15.52 ± 2.85. 15.76 ± 2.09. .214. .838. 控球員的球速. 24.83 ± 2.73. 22.41 ± 4.33. -1.383. .216. 受試者回擊的球速. 17.14 ± 4.06. 21.42 ± 2.24. 3.051. .022*. *p <.05. （二）擊球成功率 本研究送球員和控球員的球速和位置出球，且受試者成功的將球 回擊至依照實驗所設定有效區域內及註記成功一球，若有任何一方未 能夠依規定擊球則註記失敗一球，全部測試直到成功三次，將成功的 球數除以全部擊球數成以 100%即為擊球成功率。其所測得之結果男 子平均進球率正拍為 54.8 ± 26.1%反拍為 44.3 ± 19.5%；女子平均進球率 正拍為 50.5 ± 16.0%反拍為 37.0 ± 20.2%。紀錄表如（附件三）。.
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