“互聯網+”時代虛擬化體育電子訓練場景模擬關鍵技術研究

昆明體育電子設備研究所 王 健

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“互聯網+”時代虛擬化體育電子訓練場景模擬關鍵技術研究

昆明體育電子設備研究所 王 健

【摘要】隨著多媒體、虛擬現實、動畫設計等技術的快速提升，體育訓練已經引入了電子化的訓練場景模擬系統。該系統可以針對傳統體育訓練場景進行虛擬化建模，開發和實現一個具有較強沉浸感、真實性強的電子訓練系統，并且可以為每一個學員分配一個賬戶，通過IE瀏覽器登錄系統，隨時隨地地進行學習、訓練，不會受到時空限制，并可有效激發運動員學習的主動性、趣味性，具有較好的效果。

【關鍵詞】虛擬化；體育訓練；虛擬現實；動畫設計

1　引言

傳統的體育訓練需要建設運動場館、購買體育器材，這些基礎設施建設需要花費較高的代價，并且容易損壞和不易維護，需要持續投入較多的人力、物力和財力來保持體育訓練正常性［1］。隨著互聯網技術的發展和進步，人們利用先進的虛擬現實、動畫模型、軟件工程、多媒體通信技術開發了虛擬化的電子訓練場景系統，該系統可以通過在線訓練模式為體育專業人員提供訓練機會，突破時空限制，具有較好的效果［2］。

2　“互聯網+”時代虛擬化體育電子訓練場景功能分析

虛擬化體育電子訓練場景可以為用戶提供一個分布式學習環境，給用戶分發一個登陸賬號和密碼即可登錄系統，可以為人們提供多種服務功能，詳細描述如下：

（1）一對一體育訓練學習，強化體育訓練效果。系統可以設計虛擬的教練管理系統，構建一個規范的、科學的虛擬教練，運動員登錄系統之后，即可以選擇相關體育項目教練，然后根據自己的訓練計劃完成一對一教練、培訓功能，為運動員提供一對一的實時性指導，以強化體育訓練效果［3］。

（2）系統開發費用較少，能夠長期使用，節省較費用支出。虛擬化體育電子訓練場景系統開發、部署之后，僅僅需要添加一些應用服務器即可完成配置功能，每一個用戶都可以在一個較小的環境中登錄系統，甚至可以利用智能手機、平板電腦等設備登錄系統，節約運動員的訓練支出，幫助運動員全身心投入訓練，不需要擔心訓練成本高低。

（3）控制病毒更加容易，能夠確保服務信息的安全。虛擬化體育電子訓練場景系統可以采用集中式的殺毒策略，使用嚴格的控制策略配置服務器，阻止非法用戶的訪問，同時阻止網絡病毒的入侵，以便能夠有效地保證云服務平臺信息的安全性，實現云服務平臺接入的安全，防止信息泄露和遭到破壞。

（4）能夠有效地突破時空限制，滿足用戶個性化學習需求。運動員可以隨時隨地使用自己的終端，包括智能手機、筆記本電腦、PC機、IPAD等接入虛擬化體育電子訓練場景系統，訪問和瀏覽相關的體育訓練資源，無需到專業的機房集中上課，超越時間和空間的限制，定制學習內容。

（5）統一部署應用環境，提高系統升級維護效率。虛擬化體育電子訓練場景系統基于云服務平臺和B/S體系架構，使用人員只需要升級、維護云服務器即可，能夠統一快捷地部署服務器，并且可以通過下發相關的插件更新終端的登錄客戶端程序，方便快捷，無需一臺一臺終端調試。

（6）自適應的學習環境，激發運動員學習的主動性和積極性。虛擬化體育電子訓練場景系統可以根據用戶的個性需求，定制學習需求，同時創造性地展示人際學習環境，可以滿足運動員的學習需求。不同的學習環境風格，可以有效地滿足人們的需求，激發運動員學習的積極性，更好地提高運動員的學習效率，直接提高運動員的學習效果。

3　“互聯網+”時代虛擬化體育電子訓練場景關鍵技術

3.1虛擬現實技術

虛擬化體育電子訓練場景引入了先進的虛擬現實技術，該技術可以模擬人類的真實世界，為人們提供具有真實性、沉浸感的體育訓練場景，具有較強的趣味性，能夠激發體育專業人員的訓練興趣和積極性，提高訓練效果，并且能夠進一步分解、設計復雜的體育動作，突破體育訓練瓶頸［4］。虛擬現實技術應用過程中，其首先需要滿足用戶的沉浸感，生成三維真實的立體影像效果，并且能夠提高用戶視角的運動或立體深度感覺，增強體育訓練虛擬環境的可信度。虛擬現實技術需要從用戶視覺的角度出發，真實景物和虛擬景物間必須要有精確的定位，實施環境匹配時必須把虛擬景物放在合適的位置，讓用戶準確地獲取真實環境與虛擬環境的空間關系，尤其是實現用戶在運動狀態的動態定位，不會限制運動員的創新能力，發揮虛擬環境、真實思維的創造性。

3.2動畫設計技術

虛擬化體育電子訓練場景模擬系統中，動畫設計非常關鍵，目前已經采用了先進的三維動畫技術。三維動畫又被稱為3D動畫，其隨著計算機軟硬件技術發展而逐漸成熟。三維動畫可以建立一個虛擬化物體模型，并且能夠設定模型的運動軌跡、虛擬攝影機運動、骨骼參數、蒙皮參數等內容，最后可以集成在一起合成一個動畫模型，模擬真實的運動員、教練員指導體育訓練。目前，常用的動畫設計軟件包括3D Studio Max、Maya、Rhino等，這些軟件可以設計動作豐富、形象栩栩如生的模型［5］。

（1）3D Studio Max又被稱為3ds Max或MAX，其是一種能夠在PC終端上進行動畫模型制作、渲染的軟件，目前最新版本是2014版。其可以制作工業級的動畫模型，能夠更好地提高動畫設計成效，比如設計的機械戰警、武士都已經在游戲、電影中得到了展現。

（2）Maya是一種由美國Autodesk公司設計的三維動畫軟件，其集成了先進的Alias/Wavefront數字動畫設計技術，可以完成最先進的數字化布料模擬、毛發渲染、運動軌跡匹配，能夠完成復雜的體育動作訓練。Maya功能完善，制作效率較高，渲染出來的模型真實感非常強，已經在影視廣告、游戲制作、虛擬學習等領域得到了廣泛普及。

（3）Rhino是一種專業的3D動畫模型開發軟件，其整合了3DS MAX 與Softimage的模型開發功能，能夠設計更加精細的、復雜的、彈性的體育訓練動畫模型，能夠輸出的格式包括IGES、STL、DXF、obj、3dm等多種，并且可以與其他的動畫開發軟件相互兼容，已經廣泛地應用于工業制造、機械設計、科學研究等領域。

4　結束語

基于虛擬現實、動畫模型、互聯網等技術開發的體育電子訓練場景，可以解決當前傳統體育訓練模式存在的時空受限、設備購置代價高等問題，利用虛擬化技術構建網絡化、分布式訓練系統，可以改善體育專業訓練人員學習的時空環境、人文信息環境、情感計算環境，優化體育訓練流程，進一步改進電子訓練水平，促使體育專業人員更好地掌握體育動作要領，并且創新體育設計，突破自身訓練瓶頸。

參考文獻

［1］張濤.現代體育訓練中的計算機虛擬技術應用探究［J］.電子測試，2013，24（11）：264-265.

［2］朱曉蘭，程鵬，劉卉.基于虛擬現實技術的體育場景虛擬系統的研究［C］.全國運動生物力學學術交流大會，2010：111-114.

［3］杜建萍.計算機虛擬技術在現代體育訓練中應用分析［J］.電子測試，2014，32（13）：122-123.

［4］夏時洪.面向體育訓練的三維人體運動模擬與視頻分析系統［J］.高科技與產業化，2008，4（9）：28-28.

［5］董小燕.情景模擬體育游戲在體育教學中的應用［J］.運動，2013，26（17）：103-104.

作者簡介：

王?。?974-），男，云南昆明人，大學本科，工程師，研究方向：體育電子信息。