虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球中的應(yīng)用綜述①

劉秋月 周敏 張矛矛

(中國礦業(yè)大學(xué)體育學(xué)院 江蘇徐州 221116)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球中的應(yīng)用綜述①

劉秋月 周敏 張矛矛

(中國礦業(yè)大學(xué)體育學(xué)院 江蘇徐州 221116)

文章主要采用文獻資料法,對國內(nèi)外相關(guān)文獻資料進行歸納總結(jié),分析虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題。通過分析發(fā)現(xiàn),虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國外的應(yīng)用研究較多,用于教學(xué)訓(xùn)練的軟件較為完善;國內(nèi)研究主要集中在跳水、滑冰、皮劃艇等項目中,在足球中的應(yīng)用較少。

虛擬現(xiàn)實技術(shù) 體育 足球

隨著世界體育事業(yè)的蓬勃發(fā)展,要想在運動成績上有所突破,就必須將高新科技與運動訓(xùn)練結(jié)合,用科學(xué)的手段和技術(shù)輔助于運動訓(xùn)練以經(jīng)成為世界體育發(fā)展的趨勢。VR技術(shù)的不斷成熟與完善,為體育事業(yè)的發(fā)展提供了一個契機,VR技術(shù)已經(jīng)滲透到了很多體育項目中,例如:體育新聞轉(zhuǎn)播、運動訓(xùn)練、即時回放、動作仿真等,成為提升競技體育水平的強大“武器”。

足球作為世界性運動,深受大眾的喜愛,2013年廣州恒大獲得“亞洲足球俱樂部冠軍聯(lián)賽”讓國人重新看到了中國足球發(fā)展的希望。隨著VR技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,已經(jīng)成功的應(yīng)用于各個領(lǐng)域,將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與足球運動結(jié)合也成為研究者關(guān)注的課題,都希望該技術(shù)能夠輔助用于足球的教學(xué)和訓(xùn)練,從而提升運動員的競技水平,提高運動成績,改善中國足球的“萎靡”現(xiàn)狀。主要圍繞虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展歷史,在體育領(lǐng)域的應(yīng)用價值與趨勢以及在足球運動領(lǐng)域中的應(yīng)用進行闡述,分析虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球中的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題,旨在為改善足球發(fā)展現(xiàn)狀提供參考意見,為促進足球競技水平的提高,傳播足球運動,擴大中國足球的影響力做貢獻。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本文以虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球中的應(yīng)用為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

通過互聯(lián)網(wǎng)收集、查閱大量相關(guān)資料,在圖書館查閱相關(guān)文獻,以及學(xué)報、期刊發(fā)表的相關(guān)論文,為本研究提供了詳細(xì)的資料和理論依據(jù)。

1.2.2 歸納法

將收集的相關(guān)文獻資料進行分析整理,歸納出前人學(xué)者在虛擬現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域的貢獻及虛擬現(xiàn)實技術(shù)在體育領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國外體育領(lǐng)域的應(yīng)用分析

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是近些年來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展才出現(xiàn)的,在學(xué)科高度分化和計算機技術(shù)飛速發(fā)展的情況下,虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)形成了一門學(xué)科。目前國內(nèi)外運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各個領(lǐng)域開發(fā)和研究的產(chǎn)品不勝枚舉,其研究成果也受到科研人員甚至商業(yè)界的廣泛關(guān)注,并積極地將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中。在體育領(lǐng)域,虛擬現(xiàn)實技術(shù)也有不少運用的實例,在學(xué)術(shù)研究上也能查到不少的文獻資料,其中包括“虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校中的應(yīng)用研究”[1],在“競技體育中的研究”[2],在排球、體操、跳水、鉛球、健美操中的應(yīng)用研究等,然而將虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用到足球運動中,相關(guān)的文獻還比較少。

Amusitronix的研究人員開發(fā)了VR Baseball,VR Golf,VR Tennis和VR Snow/Skate/Surf等系統(tǒng)[3]。Becker等在Alive系統(tǒng)的修改版本內(nèi)建立了太極訓(xùn)練器,這種修改版本后的系統(tǒng)能夠提供與用戶的生活經(jīng)驗一致的信息。Yang等人設(shè)計出了一種基于VR技術(shù)的沉浸式訓(xùn)練系統(tǒng),基于直覺的交互式方法是其核心思想。Baek等設(shè)計出能為受訓(xùn)者調(diào)整出用于給定運動標(biāo)準(zhǔn)的運動參考系統(tǒng),提供受訓(xùn)者跟隨參考運動的動作效果分析,并以擊劍手的訓(xùn)練為例驗證了其系統(tǒng)的算法。2006年的美國網(wǎng)球公開賽首次引入“鷹眼”技術(shù),該技術(shù)的正式名稱為“即時回放系統(tǒng)”,是目前世界網(wǎng)球公開賽中最先進的網(wǎng)球裁判輔助設(shè)備。主要就是采用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機中模擬網(wǎng)球及網(wǎng)球場,并運用攝像機快速地、多角度地對網(wǎng)球運行軌跡進行數(shù)據(jù)捕獲,然后經(jīng)過電腦的計算分析將捕獲的數(shù)據(jù)生成三維圖像,從而準(zhǔn)確無誤地模擬出網(wǎng)球的運行軌跡并幫助裁判判斷此球是否出界。

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國內(nèi)體育領(lǐng)域的應(yīng)用分析

國內(nèi)在虛擬技術(shù)方面的研究近些年也頗有成效,北京仿真中心、浙江大學(xué)等都是國內(nèi)研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要科研院所,他們基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)了進行健身的運動器材系統(tǒng)。如虛擬保齡球健身機系統(tǒng),它是結(jié)合三維圖形顯示、動畫、交互式碰撞檢測和圖像處理技術(shù)開發(fā)成功的一項新產(chǎn)品,有效地縮短了保齡球運行的球道長度,節(jié)省了場地資源和經(jīng)費投入;還有體育仿真中心研發(fā)的虛擬健身車等,都是VR技術(shù)在健身行業(yè)的典型應(yīng)用。

最具典型的例子要數(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)在北京奧運會和上海世博會中的運用。在2008年奧運會期間,從開幕式的彩排演練到比賽前期運動項目的虛擬訓(xùn)練以及奧運會期間場館內(nèi)部安保工作的部署等都用到了虛擬現(xiàn)實技術(shù)。尤其是利用三維網(wǎng)絡(luò)互動平臺構(gòu)建出了一個逼真的“網(wǎng)上奧林匹克公園”。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù),將各種圖片、文字、視頻加入虛擬環(huán)境并配以音效和動畫效果,使得奧運場館全景能夠完美的呈現(xiàn)在觀眾面前。而上海的“網(wǎng)上世博會”最別具一格的就是在“網(wǎng)上直播”中應(yīng)用了虛擬仿真、虛擬交互、網(wǎng)絡(luò)在線等手段,增加了互動游戲項目,能讓人們在游覽世博園區(qū)的同時身臨其境的感受不同國家展館的特色。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代足球發(fā)展中的應(yīng)用分析

Erdal Ylmaz等人以足球網(wǎng)絡(luò)游戲為基礎(chǔ),提出了足球場上虛擬觀眾模型建立及渲染的重要性,并將每一位觀眾作為一個單獨的個體進行研究和渲染。他認(rèn)為足球場上觀眾的情緒也會影響到球員的狀態(tài)和水平,高漲的熱情會讓球員更加沸騰,精力充沛,游戲中對觀眾角色進行建模更能激發(fā)游戲者的熱情。足球網(wǎng)絡(luò)游戲的發(fā)展推進了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球運動中的應(yīng)用。

景哲等對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在足球運動中的應(yīng)用進行了概述。隨著世界各國足球水平的不斷提高,足球水平的差距也在不斷的縮小,僅僅依靠強健的體魄和良好的身體素質(zhì)已經(jīng)很難取勝了,而更多的運動員則是依靠教練多年的訓(xùn)練經(jīng)驗和科學(xué)的訓(xùn)練手段指導(dǎo)訓(xùn)練取得優(yōu)異成績。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一項具有前瞻性的高科技技術(shù),能夠彌補現(xiàn)代足球因訓(xùn)練條件不足、訓(xùn)練經(jīng)費缺乏等一系列問題對足球訓(xùn)練造成的影響,也避免了高難度,復(fù)雜動作對運動員所造成的傷害,能夠打破時間和空間的限制,形象的虛擬人物和場景設(shè)計,強調(diào)了學(xué)習(xí)環(huán)境的人性化,有利于提高運動員的學(xué)習(xí)興趣。

朱偉等人以機器人足球比賽為仿真背景,設(shè)計出足球陣法仿真虛擬結(jié)構(gòu)模型。文章運用歸納推理,數(shù)據(jù)建模,模擬假設(shè)等方法,針對足球比賽中的陣法進行仿真建模構(gòu)建出足球陣法仿真模型,該模型通過研究隊員間的默契及配合程度并進行數(shù)學(xué)分析和實驗,從而得出了不同賽場陣型下的最佳跑位方式。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在該模型中的運用不僅能夠用簡潔明了的方式向運動員展示各方位運動員跑位的最佳路線,也能強化球員進攻防守協(xié)作的力度,提高球隊技戰(zhàn)術(shù)的水平。

王靜等人采用人工智能的建模方法建立了虛擬人足球仿真系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型。虛擬比賽環(huán)境子系統(tǒng)(對場地、球和虛擬人進行建模),感知系統(tǒng)(虛擬球員對外界的感知)是虛擬人模型低層系統(tǒng)設(shè)計的主要部分,而足球仿真系統(tǒng)模型的核心是虛擬人模型。文中主要以理論分析為主,其設(shè)計的虛擬球員仿真系統(tǒng)能夠賦予球員認(rèn)知能力和動作規(guī)劃能力,從而提高了虛擬人的靈活性和智能性。

3 結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)雖然在我國體育領(lǐng)域運用較為廣泛,但是在足球領(lǐng)域的應(yīng)用還比較少,多集中在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的理論應(yīng)用分析中,而對于虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用較少,應(yīng)用于實踐指導(dǎo)和教學(xué)訓(xùn)練的仿真系統(tǒng)也比較稀少。足球訓(xùn)練包括了多種戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)訓(xùn)練。為了提高運動員的技術(shù)水平,足球隊大多都通過反復(fù)的觀看球隊的比賽錄像,分析其戰(zhàn)術(shù)分布情況,然后對其進行場景重現(xiàn),采取針對性的訓(xùn)練。但是,這樣的訓(xùn)練耗時長,需要的球員人數(shù)多,訓(xùn)練中運動員受傷的概率大,不宜于執(zhí)行與推廣。因此,尋求一種簡單、快捷、方便且易于執(zhí)行的教學(xué)訓(xùn)練方法是解決問題的關(guān)鍵。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與足球運動的結(jié)合是一種創(chuàng)新和突破。作為一個新的研究領(lǐng)域,要想獲得成績就需要不斷地創(chuàng)新和提升,才能將虛擬技術(shù)更好的服務(wù)于體育事業(yè)。

[1]景哲,張才成.足球運動中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用[J].民營科技,2011(3):168-168.

[2]張箐,張?zhí)祚Y,等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011:4-5,64-66.

[3]Erdal Yllmaz ,Eray Molla,Cansin Ylldiz. Realistic modeling of spectato rbehavior for soccer video games with CUDA[J].Computers & Graphics,2011(35):1063-1069.

G843

A

2095-2813(2014)07(c)-0183-02

劉秋月(1990—),女,湖北襄陽人,在讀碩士研究生,研究方向:體育教育訓(xùn)練學(xué)。

張矛矛(1981—),女,江蘇徐州,博士,副教授,碩士研究生導(dǎo)師,研究方向:體育新聞，民族傳統(tǒng)體育，體育文化。