Makale İçeriği
İnsan yaşamını sürdürmek için hareket etmektedir. Ancak insan organizmasının uygarlık geliştikçe daha az hareket ettiği gözlenmektedir. Günümüzde teknoloji, insanların hareket etme alışkanlıklarını büyük ölçüde azaltmaktadır. Otomobiller, yürümeye olan gereksinimi aza indirmiş, ağır işleri yerimize yapan makineler günlük hayattaki yerlerini almıştır. Bunun yanı sıra televizyon ve bilgisayar gibi aygıtlar, uzun süre hareketsiz kalınmasına neden olmaktadır. Bu olumsuz koşulların getirdiği hareketsiz yaşam tarzından kurtulmanın yöntemlerinden biri de düzenli egzersiz yapmaktır.
Araştırmalar, en hareketsiz kişilerin bile, yaşamlarına düzenli olarak kısa yürüyüşler gibi hafif egzersizler kattıklarında, sağlık açısından önemli yararlar kazanabileceğini göstermektedir. Egzersiz yapmanın çok yönlü yararları olduğu kanıtlanmış olsa da, yaşam koşullarının getirdiği olumsuzluklar egzersiz yapmayı zorlaştırmakta, gerek zaman ayırma problemi, gerekse de var olan olanakların kısıtlı olması insanları daha da hareketsiz yaşam tarzına yöneltmektedir (1-4). Bütün bunlara rağmen, son yıllarda gelişen yöntem ve teknolojilerin farklı egzersiz yapma fırsatlarına aracı olabileceği düşünülmektedir. Üç boyutlu hareket algılama sistemleri, çevrimiçi spor salonları, arttırılmış gerçeklik uygulamaları ve video oyunları birer örnek olarak verilebilir (5-7).
Egzersizin İnsan Organizması Üzerindeki Etkileri
Egzersizin insan organizması üzerindeki etkileri incelendiğinde, her yaş grubunda olumlu yansımaları gözlenmektedir. Bunlardan en yaygın hissedilenin bireylerin düzenli egzersiz sonrasında günlük yaşantı kondisyonlarının artması olduğu bilinmektedir. Bu artış sonuçta, insanın kendisini daha enerjik hissedip tembellikten uzaklaşmasını ve daha az yorularak iş yapmasını sağlamaktadır. Ayrıca hastalık nedeniyle çalışılmayan gün sayısını azaltmakta, organizmayı beden ve ruhsal streslerin yıpratıcı etkisinden korumaktadır. Örnekleri merdiven çıkma, otobüse koşma, hızlı yürüme ve bir yükü kaldırma veya taşıma gibi sayılabilir. Sonuçta kişinin günlük işlerini kolayca yapması ve yorulmadan tamamlaması sağlanmaktadır. Kişinin belirli bir program çerçevesinde fiziksel egzersiz yapmasının ardından, egzersiz öncesi ve sonrasındaki günlük işler karşısındaki dayanıklılığının arttığı gözlemlenmektedir (3,8-11). Üç boyutlu egzersizin sosyolojik ve psikolojik yararlarından bahsedilirken sıralanan bazı maddeler şöyledir (11):
- Hayata daha mutlu bakma,
- Kendine güvenin artması,
- Öz saygının geliştirilmesi,
- Organizmayı bedensel ve ruhsal streslerin yıpratıcı etkilerinden koruma,
- Sinirli ve hiperaktif yapıyı sakinleştirme,
- İnsanlarla çabuk arkadaşlık kurma ve paylaşma, yardımlaşma duygularını geliştirmeye yardımcı olma.
Egzersizin bir diğer olumlu etkisi de tıbbi olanıdır. Örneğin, kas lifi kalınlığının 20-50 mikrondan fazla olması durumunda kas lifleri sayısında çoğalma görülmektedir. %75-90 arası şiddetle yapılan yüklenmeler kas kuvvetini geliştirir. Bir kasın çapı, yüksek gerilimde uyarılar verilmesiyle artar. Enerji depolarının artması ve kılcal damarların genişlemesi kas dayanıklılığını sağlar. Çabukluk sağlayan uyarılarla kasın kasılma hızı yükseltilir. Egzersiz; kalp ve dolaşım sistemini de etkiler. Egzersiz sırasında gereksinen kan dokulara ulaştırılır. Kasların daha fazla oksijen alması gerekir ve kalp daha hızlı kan pompalar. Böylece dolaşım sistemi daha düzenli çalışır. Egzersizin solunum sistemine olumlu etkisiyle soluk alma yoğunluğu artar. Yüklenme durumunda soluk alıp vermede ekonomik ortam elde edilir. Çalışma sırasında gereksinen oksijen alınıp verim arttırılır. Kemik ve kas sağlığı desteklenir. Kan basıncı düşürülür ve vücutta oluşan toksinlerin dışarı atılmasına yardımcı olunur (3,8-11). Zorba, egzersizin fizyolojik ve motorik yararlarından bahsederken azalma gözlenen değerlerden bazılarını şöyle sıralamaktadır (11):
- Kalp krizi riskinde veya kalp krizi geçirmiş kişilerin tekrar geçirme riskinde,
- Hipertansiyon riskinde,
- Kanser risklerinde (kolon, prostat, meme, vb.),
- Bel ve sırttaki kaslardan kaynaklanan ağrılarda,
- Kandaki kolesterol düzeyinde,
- Yaşlanma sürecinde,
- Kadınlarda hamilelikten kaynaklanan (sırt ağrıları, vb.) rahatsızlıklarda
Çağın en büyük sağlık sorunlarından biri olan şişmanlığın da önemli nedenlerinden biri fiziksel hareket azlığı olarak bilinmektedir. Gelişmiş pek çok ülkede olduğu gibi Türkiye'de de şişmanlık problemi yaşayanların sayısında artış olduğu gözlenmektedir. Örneğin, Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK)`nun 2012 yılında yaptığı Türkiye sağlık araştırması sonuçlarına göre 15 ve daha yukarı yaştaki nüfusun %17.2'sinin obez olduğu belirlenmiştir. Vücut kütle indeks değerleri incelendiğinde, toplumun %34.8'inin fazla kilolu, %44.2'sinin normal kilolu, %3.9'unun ise düşük kilolu olduğu saptanmıştır. Elde edilen veriler cinsiyet açısından değerlendirildiğinde ise kadınların %20.9'unun obez ve %30.4'ünün fazla kilolu olduğu belirlenmiştir. Erkeklerde ise bu oranlar %13.7 ve %39.0 olarak saptanmıştır (12). Düzenli egzersizin çağın önemli rahatsızlıklarından olan şişmanlıktan kurtulmanın bir yolu olduğu açıktır.
Spor Bilimlerinde Teknoloji Kullanımı
Teknoloji alanındaki hızlı gelişmeler her alanda olduğu gibi spor alanında da etkilerini göstermekte ve kullanılan araç-gereç ve malzemelerden spor salonları ve stadyumlara kadar her unsurun değişim ve gelişimine katkıda bulunmaktadır (13). Bilgisayar teknolojileriyle hızlı bir şekilde verilerin işlenebilmesi ve mültimedya açısından da çok kaliteli düzeye ulaşılmış olması bilişsel öğrenmelerin yanı sıra psikomotor becerilerin öğrenilmesini de sağlamaktadır. Projektör, tepegöz, internet, bilgisayar, video kamera gibi birçok aygıt spor alanında etkili olarak kullanılmakta (14), ancak beden hareketlerine duyarlı bir sistem olan Kinect teknolojisi spor bilimlerinde giderek daha önemli bir yere sahip olmaktadır.
Kinect, Microsoft firmasınca 2010 yılında dünya piyasalarına “Project Natal” adı altında satışa sunulmuş güncel bir görüntü algılama sensörüdür. Xbox 360 ve Windows işletim sistemi uyumlu bu sensör, derinlik kamera sensörü, RGB kamera sensörü, dörtlü mikrofon grubu ile üç boyutlu şekilde hareketleri belirtilen aralıklarla yakalama, yüz tanıma ve ses algılama olanağı sunmaktadır. Kinect yazılım geliştirme kitinde bir iskelet, insan vücudunda bulundukları yerlere göre numara verilmiş 24 adet eklemden oluşur ve bu eklemlerin pozisyonları ve uzaklıkları izlenerek vücut hareketlerini görüntüye işler. Kinect teknolojisi ekstra komut denetleyicisine gereksinmeden, vücut hareketlerinin yazılım veya oyun üzerinde kontrol ve etkileşim kurmasına olanak sağlar. Bu özelliği nedeniyle oyun, tıp, sağlık, vb. alanlarda büyük ilgi görmüştür (15-17), (Şekil 1).
Hareket temelli bir teknoloji olması nedeniyle spor bilimleri alanında bir kaç yıldır Kinect ile ilgili yapılan çalışmaların sayısında artış gözlemlenmektedir. Özellikle, geleneksel spor eğitimlerinden bire bir veya birden fazla kişiyle yüz yüze yapılan eğitimlerde sadece zaman ve mekan sınırlaması değil, aynı zamanda yüksek maliyetleri nedeniyle bazı problemlerle karşılaşılmaktadır. Bu nedenle yüksek oranda doğru veriler veren hareket yakalama aracı olarak Kinect gibi teknolojilerin çözüm olarak kullanılabileceği önerilmektedir (18). Başka bir deyişle, bu yeni hareket izleme teknolojisinin daha güvenilir ve doğru izleme sonuçları sağlayabildiği, aynı zamanda ürün maliyeti ve karmaşıklığının daha az olduğu vurgulanmaktadır (21).
Literatür incelendiğinde, bu yeni teknolojiye ilişkin araştırmalarda olumlu sonuçların alındığı görülmektedir. Örneğin, daha önceden yaralanma geçirmiş genç erkek sporcuların denge yeteneğinin tekrar kazandırılmasında Xbox Kinect teknolojisi de kullanılmış ve geliştirilen yöntemin değerli, uygulanabilir ve keyifli olduğu belirtilmiştir (19). Başka bir çalışmada, disk atma eğitimi verilirken Kinect teknolojisinden yararlanılarak üç boyutlu hareket yakalama ve geri bildirim sistemi kullanılmıştır. Kullanılan sistem ile öğrenciler kol hareketini sabit yükseklikte tutmak, beli bükmek ve dirseği bel açısına göre uzatmak için eğitilmiştir. Deneysel çalışmanın sonucuna göre, kullanılan sistemin yeni başlayanların hareketlerini iyileştirmede etkili olduğu söylenmektedir (20). Buna ek olarak, badminton sporcularının performans değerlendirmesinin yapıldığı başka bir çalışmada, Kinect hareket izlemi ile saptanan iskelet ivmesi araştırılmış ve kolun bilekten omuza kadar kinematik hareketi gözlenmiştir. Kinect teknolojisi yardımıyla vücut bağlantılarının hızlanmasını doğru ölçülebildiğinin belirtildiği çalışmada, benzer araştırmalarda bu teknolojinin kullanımı önerilmiştir (21). Basketbol öğrenen yeni oyuncuların doğru atışlarını sağlamaya yardımcı olması için geliştirilen bir çalışmada da Kinect derinlik sensörü kullanılmış; çalışma sonuçlarında oyuncuların bu yeni sistem sayesinde gerçek zamanlı geribildirimler aldığı gözlenmiştir (22).
Kinect'in yeni bir teknoloji olmasına rağmen hareket temelli teknolojik eğitim ortamlarının sayısının artacağını söyleyebiliriz. Bu teknolojinin özellikle spor yapılırken güncel teknolojilerden yardım alınan ortamlara verimli şekilde uyarla-nabileceğine kuşku yoktur. Burada yazarların danışmanlığında geliştirilen Kinect ile üç boyutlu sanal bir spor platformunun ana özellikleri paylaşılmaktadır.
Kinect ile Üç Boyutlu (3B) Sanal Spor Platformu
Kinect ile üç boyutlu sanal spor platformunun kullanılmasının yenilikçi bir yaklaşım olduğu söylenebilir. Ülkemizde ise benzer uygulamalar görülmemektedir. Platformun tasarlanmasına ve geliştirilmesine, analiz çalışmasıyla başlanmıştır. Bu analiz çalışması sırasında literatür detaylıca taranmış ve özellikle yurt dışında yapılan benzer projeler incelenmiştir (8). Değerlendirmeler sonrasında, yeni bir hareket algılama teknolojisi olan Kinect ve İnternetin yardımıyla, özellikle çeşitli nedenlerle düzenli spor yapamayanlara, sanal eğitmen kontrolünde birlikte spor yapma olanağını sağlayan 3B sanal spor platformu geliştirilmiştir. Platform; Bilgisayar Mühendisliği, Beden Eğitimi ve Spor Bölümü ve Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Bölümü uzman ve akademisyenleri tarafından tasarlanmıştır (Şekil 2). Platformu benzerlerinden ayıran en temel özellikleri şöyle sıralanabilir:
- Platform dinamik bir yapıya sahiptir, kolayca güncellenebilir ve uyarlanabilir.
- Platformu kullanmak için sadece Kinect ve internete bağlı bir bilgisayar yeterlidir.
- Çok kullanıcılı yapısıyla eğitmen ve katılımcı sayı sınırlamasına gerek yoktur.
- Sunucu üzerindeki veri tabanı desteği ile her türlü hareket, program, katılımcı bilgileri ve programlar kayıt altına alınabilmektedir.
- 3B görsel ve avatarlar (modeller) kullanılarak geliştirilen gerçekçi arayüzleri bulunmaktadır.
Sanal Spor Platformu, 3D Studio Max ve Unity 3D programı ile tasarlanıp masa üstü uygulama olarak çalışabilecek şekilde geliştirilmiştir (Şekil 3) ve internet üzerinden sunucu veri tabanına bağlanabilmektedir. Bu platform, menüler kullanarak birden fazla kullanıcının giriş yapması için farklı ekranlardan oluşmaktadır. Bir başka deyişle uygulamada eğitmen ve katılımcılar farklı ekran görüntüleri görmektedir.
Eğitmenler, Kinect kamera bağlantılı bilgisayarları kullanarak istedikleri spor hareketlerini kayıt edebilecek (örneğin, sağ kolu sekiz kez kaldırmak gibi) ve kayıt edilen çok sayıdaki hareketleri birleştirerek planladıkları programları (örneğin, aerobik gibi) oluşturabilmektedir. Her bir harekete ve programa isimler verilebilmektedir. Katılımcı olarak giriş yapanlar ise eğitmen tarafından oluşturulan programları seçip spor aktivitelerini yapabilmektedir. Hareketlerini yaparken ekranda Kinect kamera sayesinde kullanacakları avatar ve eğitmenin sanal hareketlerini görebilirler. Eğitmenin hareketleriyle eş zamanlı olarak karşılaştırma yapılmakta, yanlış hareket ettirilen vücut bölgeleri ekranda kırmızı olarak görünüp geri bildirim alınmaktadır. Eğitmen ve katılımcı hareketleri Dinamik Zaman Eşleştirme (Dynamic Time Warping, DTW) algoritması ile karşılaştırılır. Burada eğitmenin Kinect kamera kullanarak kayıt ettiği hareketlerin X,Y,Z koordinatları ve açıları zaman da dikkate alınarak katılımcıların hareketleriyle kıyaslanır (21). Sonuçlar seçilen spor programı tamamlanınca hareketlerin doğru yapılma yüzdesi ile birlikte ortalama olarak ekranda gösterilir ve veri tabanına ilgili katılımcı performansı olarak kayıt edilir. Şekil 3'te görüldüğü üzere, platforma, “Kullanıcı adı” ve “Parola” ile giriş yapılmaktadır. Ayrıca, “Kayıt ol” seçeneği ile eğitmen veya katılımcı olarak sisteme girebilmek için kayıt olunmalıdır. “Karakter seç” ile platformu kullanırken erkek veya kadın avatar seçimi yapılabilmektedir (Şekil 3).
Platformun eğitmene sunduğu yetkiler ise Şekil 4'te görülmektedir. Eğitmenler, katılımcılardan yapılması istenilen hareketleri kayıt eder ve bu hareketlerden programlar oluşturabilir (Şekil 4). Şekil 5'te eğitmen tarafından hareketlerin kayıt edilmesinden bir ara kesit örneği görülmektedir. Her hareket Kinect bağlı bilgisayar aracılığıyla sisteme kayıt edilmektedir (Şekil 5).
Şekil 6'da, eğitmen tarafından kayıt edilen hareketler seçilerek programlar oluşturabilme örneği görülmektedir. Örneğin, “Step programı” isimli program beş hareketten oluşmaktır. Ayrıca, her bir “Hareketin video görüntüsü”, “Kaç kez tekrar edileceği"ne ve "Ne kadar sürede hareketin tamamlanacağı"na da karar verilebil-mektedir. Ekranda dört hareket için veri girilmiş, beşinci hareket verileri girilirken ekran görüntüsü alınmıştır. Bunun yanı sıra, katılımcı hareketiyle eğitmen hareketi karşılaştırıldığında doğru hareketin hangi aralıkta yapılabileceği ve toplam program performansının hesaplanacağına dair veriler de bu ekrandan girilebilir (Şekil 6).
Şekil 7'de katılımcının eğitmenin hazırladığı programlardan birini seçip başlattığı ekran görüntüsü paylaşılmaktadır. Ekrandaki avatar, Kinect kamerası yardımıyla katılımcı tarafından hareket ettirilmektedir. Avatarın arkasındaki ekranda eğitmenin hareket dizinini nasıl yaptığı gösterilmektedir. Katılımcı bu videolara göre hareketlerini yapabilmektedir. Her bir hareketin eğitmenin hareketiyle karşılaştırmaları, XYZ düzlemindeki verileri ve hareketin doğruluk oranı sol tarafta görülmektedir (Şekil 7).
Platformda gözüken üç boyutlu avatarlar "Adobe Fuse" programı kullanılarak tasarlanmıştır. Her avatarın iskelet yapısı özel olarak çizilmiş ve avatarın içine giydirilmiştir. Her iki cins için tasarlanan avatarlar spor aktivitelerine katılırken katılımcı ve eğitmen tarafından tercih edilirler. Bu avatarların en büyük özelliği Kinect kamera ile bağlantı kurularak modelin 24 noktasının X,Y,Z koordinatlarının alınabilmesidir. Böylelikle avatarlar programlanabilir ve hareket ettirebilir hale gelmektedir.
Çalışma sürecinde geliştirilen platformun indirilip kurulmasını sağlamak için internette web sayfası hazırlanmıştır. Web sitesine “Eğitmen” olarak giriş yapıldığında bütün katılımcıların bilgileri ve platformu kullanıp takip ettiği programlardaki performanslarına erişim sağlanabilmektedir. "Katılımcı" olarak giriş yapıldığında ise bireysel performanslar görülebilmektedir. Böylelikle, üç boyutlu sanal spor platformunu kullananlar spor aktivitelerinin raporlarına internet ortamında erişebilmektedir (Şekil 8).