虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在足球訓(xùn)練中的應(yīng)用研究

賀 楠（咸陽(yáng)師范學(xué)院體育系，陜西咸陽(yáng)，712000）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在足球訓(xùn)練中的應(yīng)用研究

賀 楠
（咸陽(yáng)師范學(xué)院體育系，陜西咸陽(yáng)，712000）

文章針對(duì)足球這一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，主要探索了其在足球訓(xùn)練中的功能以及設(shè)計(jì)流程，希望對(duì)足球訓(xùn)練技術(shù)提供一些理論參考。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；足球訓(xùn)練；模擬訓(xùn)練場(chǎng)

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)稱VR技術(shù)，也稱做靈境技術(shù)。VR技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維動(dòng)畫的制作，生成與現(xiàn)實(shí)足球訓(xùn)練場(chǎng)類似的模擬訓(xùn)練場(chǎng)，并借助傳感裝置，使用戶在視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官上與虛擬環(huán)境形成交互，形成真實(shí)的訓(xùn)練感受。VR技術(shù)在體育中的運(yùn)用具有科學(xué)性、交互性、想象性等優(yōu)點(diǎn)，在體育訓(xùn)練中有著明顯的優(yōu)勢(shì)以及成效。

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在足球訓(xùn)練中的技術(shù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

建模軟件配置方面是采用3D建模軟件：MAX、CAD、poser8.0,交互實(shí)現(xiàn)的工具是EON studio,虛擬建模軟件的運(yùn)行環(huán)境主要包括windows7、windows xp。

poser8.0、Make human、 MAX、3ds等軟件在人體建模中運(yùn)用普遍，而其中最適用于人體建模的是poser8.0。因?yàn)閜oser8.0比其他軟件操作上更便捷靈活且軟件界面簡(jiǎn)單。在操作時(shí)只需要三個(gè)主要步驟，選擇人體的模型，其對(duì)人的虛擬體態(tài)進(jìn)行核定，最后再設(shè)計(jì)虛擬人的姿勢(shì)。這樣既可以提高設(shè)計(jì)的效率又能減少設(shè)計(jì)時(shí)間。由于在運(yùn)動(dòng)中，人體的骨骼發(fā)揮主要作用，因此系統(tǒng)軟件在對(duì)骨骼進(jìn)行控制時(shí)要充分考慮模擬人的骨骼活動(dòng)情況，保障運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)的靈活。poser8.0在建模時(shí)，有專門針對(duì)骨骼進(jìn)行建造的系統(tǒng)，幫助人體建模時(shí)能夠直觀地有層次的建造，且加入了MAX、3ds等軟件來(lái)完成更為復(fù)雜真實(shí)的操作過(guò)程。

1.2 虛擬建模的主要技術(shù)

虛擬建模的技術(shù)主要包括運(yùn)動(dòng)人體建模技術(shù)、虛擬場(chǎng)景建模技術(shù)、交互技術(shù)。人體建模技術(shù)是模擬人體運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵，主要是采取人體模型的分層法建立三維的人體模型。分層法將人體分成三個(gè)結(jié)構(gòu)：肌肉、骨骼以及皮膚，通過(guò)建立內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模型來(lái)促進(jìn)仿真人的運(yùn)動(dòng)，更好地控制仿真人的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)。而虛擬足球場(chǎng)的建模要設(shè)計(jì)很多，包括實(shí)物、虛擬人以及燈光場(chǎng)地變化等建立。實(shí)物主要是設(shè)計(jì)足球、足球場(chǎng)、場(chǎng)地設(shè)施等，還要設(shè)計(jì)虛擬人的不同運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)。人機(jī)交互的建立指的是足球運(yùn)動(dòng)員運(yùn)用三維交互的設(shè)備，對(duì)虛擬的設(shè)備進(jìn)行操作指令的下達(dá)，同時(shí)虛擬裝備對(duì)指令作出反應(yīng)。用戶可以通過(guò)該技術(shù)與系統(tǒng)交流并在模擬的環(huán)境中獲得訓(xùn)練的同步反饋。

2 VR技術(shù)在足球訓(xùn)練中的作用分析

VR 技術(shù)在足球訓(xùn)練中具備科學(xué)性、交互性、想象性等特征，有明顯的訓(xùn)練效率及低訓(xùn)練風(fēng)險(xiǎn)，越來(lái)越被熟知運(yùn)用。虛擬技術(shù)不僅在體育足球的教學(xué)中提供教學(xué)指導(dǎo)，還在足球訓(xùn)練中降低運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，較少現(xiàn)實(shí)環(huán)境對(duì)運(yùn)動(dòng)員的干擾，因而很多足球場(chǎng)都具備這項(xiàng)信息技術(shù)。在足球運(yùn)動(dòng)中，VR 技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)功能：

2.1 構(gòu)建高度真實(shí)的模擬訓(xùn)練場(chǎng)

VR 技術(shù)是借助三維的圖像庫(kù)構(gòu)建仿真訓(xùn)練場(chǎng)地，為足球訓(xùn)練者搭建一個(gè)真實(shí)生動(dòng)的訓(xùn)練環(huán)境，加強(qiáng)臨場(chǎng)的真實(shí)度。環(huán)境包含了足球場(chǎng)背景、場(chǎng)地配置、足球比賽場(chǎng)景以及虛擬人的模型建立。虛擬足球訓(xùn)練場(chǎng)是通過(guò)多重影像、數(shù)據(jù)以及圖片搭建幾乎與現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練場(chǎng)地類似的三維環(huán)境。受訓(xùn)者在這種環(huán)境中訓(xùn)練可以預(yù)先感受很多比賽情況和突發(fā)事件，減低在現(xiàn)實(shí)比賽中的摩擦與受傷概率。根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)建，大致可得出如圖1的虛擬足球訓(xùn)練系統(tǒng)：

圖1 -虛擬足球訓(xùn)練設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

2.2 加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員特訓(xùn)

VR技術(shù)是運(yùn)用了很多領(lǐng)先的高新技術(shù)，例如三維圖形可視化生成系統(tǒng)、圖形工作站、三維交互式合成器、頭盔顯示器等技術(shù)。三維圖像可視化的生成系統(tǒng)能夠?qū)L(fēng)向、風(fēng)力大小、溫度以及適度等自然環(huán)境統(tǒng)一合成，建立高度仿真的虛擬訓(xùn)練環(huán)境。在對(duì)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練上，能夠幫助檢測(cè)分析運(yùn)動(dòng)員單人訓(xùn)練時(shí)的現(xiàn)實(shí)狀況。例如，該系統(tǒng)的用于測(cè)試生理生化的感應(yīng)器，可以在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)身體損傷情況分析，對(duì)運(yùn)動(dòng)員超強(qiáng)度超負(fù)荷的動(dòng)作進(jìn)行分析給予建議，及時(shí)阻止。及時(shí)地對(duì)單獨(dú)訓(xùn)練的足球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行基本情況測(cè)試，根據(jù)其身體狀況安排訓(xùn)練內(nèi)容以及訓(xùn)練時(shí)間。

2.3 加強(qiáng)隊(duì)員臨場(chǎng)配合

有效的比賽陣型能幫助球隊(duì)在比賽中運(yùn)用自如，有利于隊(duì)員之間的配合度。在足球比賽之前，教練一般會(huì)對(duì)隊(duì)員進(jìn)行訓(xùn)練，提前組織好比賽時(shí)要用的陣型，以及在安排好比賽進(jìn)行到哪個(gè)階段采取什么陣型，來(lái)提高隊(duì)員之間的戰(zhàn)斗力。虛擬系統(tǒng)在對(duì)陣型安排上有著獨(dú)特的作用，通過(guò)該系統(tǒng)，輸入足球比賽的各種陣型數(shù)據(jù)，針對(duì)比賽對(duì)手設(shè)計(jì)合適的多種陣型組織專門的訓(xùn)練。模擬系統(tǒng)不僅根據(jù)陣型操作還能夠設(shè)計(jì)出新的適用于針對(duì)對(duì)手的比賽陣型。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的多種陣型可以加強(qiáng)球隊(duì)隊(duì)員之間的配合訓(xùn)練，最大化地協(xié)調(diào)隊(duì)員與隊(duì)員之間的訓(xùn)練習(xí)慣以及個(gè)人水平。系統(tǒng)對(duì)各個(gè)受訓(xùn)者的體能以及水平進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)出一套適合足球比賽，高度組合隊(duì)員的戰(zhàn)術(shù)，以促進(jìn)整個(gè)球隊(duì)足球技能的突破。

2.4 激發(fā)運(yùn)動(dòng)員潛能

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅能減低運(yùn)動(dòng)員足球訓(xùn)練時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)，還能設(shè)計(jì)出一套符合受訓(xùn)者訓(xùn)練，激發(fā)受訓(xùn)者潛能的訓(xùn)練方案。該技術(shù)能夠?qū)叹殕T以及受訓(xùn)者的能力進(jìn)行檢測(cè)分析，去偽存真。根據(jù)該系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，用戶能夠認(rèn)清自身的優(yōu)點(diǎn)與不足，針對(duì)弱項(xiàng)進(jìn)行針對(duì)性的提高。同時(shí)，VR系統(tǒng)可以準(zhǔn)確測(cè)試運(yùn)動(dòng)員的骨骼生長(zhǎng)發(fā)育情況，對(duì)受訓(xùn)者進(jìn)行不間斷的監(jiān)控、分析、調(diào)節(jié)，幫助受訓(xùn)者及時(shí)調(diào)整自己的比賽狀態(tài)以及運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)等方面，取得良好的比賽效果。虛擬訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的任何環(huán)節(jié)都進(jìn)行了全程監(jiān)控，從比賽準(zhǔn)備到比賽進(jìn)行都進(jìn)行了科學(xué)分析，對(duì)足球隊(duì)員個(gè)人是有著重要意義，極大地發(fā)揮其潛能，促使其離成功更近一步。

2.5 強(qiáng)化核心運(yùn)動(dòng)員的技能

足球雖然是一項(xiàng)由團(tuán)體配合完成的集體比賽，但在比賽過(guò)程中，足球隊(duì)員發(fā)揮的作用不同，所處的位置不同。一個(gè)優(yōu)秀的足球團(tuán)隊(duì)一定擁有核心的隊(duì)員，來(lái)完成高難度的搶球傳球、鏟球等動(dòng)作。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在對(duì)核心運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練中與實(shí)際訓(xùn)練不同，主要是使用立體的眼鏡及數(shù)據(jù)手套，來(lái)對(duì)抗對(duì)手，尋找合適的戰(zhàn)術(shù)。模擬場(chǎng)景與真實(shí)的足球比賽沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，比賽氛圍、以及運(yùn)動(dòng)員的視聽(tīng)效果都是根據(jù)實(shí)際的比賽設(shè)定。核心運(yùn)動(dòng)員不僅能進(jìn)行逼真的訓(xùn)練還能運(yùn)用該系統(tǒng)調(diào)整戰(zhàn)術(shù)，尋找最佳訓(xùn)練方法。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)其在足球訓(xùn)練中的功能進(jìn)行了深入分析，總的來(lái)說(shuō)，VR技術(shù)以其顯著的優(yōu)越性及高度仿真性在足球訓(xùn)練中取得突破性的發(fā)展，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的體能訓(xùn)練以及戰(zhàn)術(shù)有著指導(dǎo)作用，極大訓(xùn)練了運(yùn)動(dòng)員比賽時(shí)的心理素質(zhì)以及團(tuán)隊(duì)配合。本文通過(guò)分析可見(jiàn)，該技術(shù)在我國(guó)的足球領(lǐng)域?qū)⑦\(yùn)用得更為廣泛，將是體育競(jìng)技中的最新運(yùn)用以及發(fā)展潮流。為我國(guó)從體育大國(guó)轉(zhuǎn)為體育強(qiáng)國(guó)提供技術(shù)支持。

[1]劉秋月,張矛矛. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在足球運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用分析[J].運(yùn)動(dòng),2014,04:92-94+127.

[2]周敏,劉秋月. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在足球模擬訓(xùn)練中的應(yīng)用探索[J]. 運(yùn)動(dòng),2014,09:24-25+82.

The application of virtual reality technology in football training

He Nan
（Xianyang Normal University,Shanxi Xianyang,712000）

Football this sport, the author of this paper, the virtual reality technology has carried on the brief description, mainly explored the function and the design process in the football training, hope to provide some theoretical reference for football training technology.

virtual reality technology; Football training; Simulation

TP391.9

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