VR、AR、MR技術發展對籃球運動項目的影響研究

盧延文　葉丹青

摘? 要：VR、AR、MR技術分別指虛擬現實技術、增強現實技術、混合現實技術，是21世紀最前沿的技術和最受大眾歡迎的流行文化元素。VR、AR、MR技術深刻地改變了人類的生活方式，也描繪了未來世界的形態，將會引起顛覆性的變革。盡管未來VR、AR、MR技術在體育運動項目中將會代替傳統工具發揮主導作用，但是國內外尚沒有針對其技術發展對籃球運動項目的影響而進行的系統性的研究，因此本文的研究對這一問題進行了全面的分析，希望能夠填補研究空白，力圖有所創新，對我國籃球事業的發展提出有益的建議。

關鍵詞：VR技術;AR技術;MR技術;籃球;影響

中圖分類號：G80? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）02-0106-03

Abstract：VR，AR，MR technology，namely virtual reality technology，augmented reality technology and hybrid reality technology，is the most cutting-edge technology and one of the most popular culture in the 21st century. VR、AR、MR technology has profoundly changed the way of life of human beings，and also depicts the shape of the future world，which will cause subversive changes. Although VR、AR、MR technology will replace traditional tools to play a leading role in sports in the future，there is no systematic research on the influence of technology development on basketball sports at home and abroad. Therefore，the research system of this paper makes a comprehensive analysis of this problem，hoping to fill the research gap，try to innovate，and put forward some suggestions on the development of basketball in China Suggestions for benefits.

Keywords：VR technology;AR technology;MR technology;basketball;influence

0? 引? 言

VR、AR、MR技術重構了真實世界的表達方式，將天馬行空的想象力打造成波瀾壯闊的場景，其技術應用場景無限，打破了既有世界的物理規律，重新定義了新的規則和認知方式。VR、AR、MR技術面向未來，突破人類傳統的認知，隨意打造新世界，這就給創新帶來了無限可能。其具有無限的想象力和創造力，因此被廣泛應用于商業、文化、藝術、軍事、醫學、教育、工程、體育、游戲、娛樂各個領域的創新之中[1]。使用VR、AR、MR技術不僅大量節省了時間和成本，提高了效率，實現了世界表達方式的根本變革，而且還為創新提供了更廣闊的舞臺。目前國內外尚且沒有針對VR、AR、MR技術對籃球運動影響的系統性研究，本文的研究首次全面系統地分析了這一問題，具有一定的創新性。

1? VR、AR、MR技術的發展現狀及其在運動項目中的應用

1.1? VR、AR、MR技術的發展現狀

VR技術即虛擬現實技術，是一種高度仿真的技術，構建了一個塑造全新體驗的虛擬世界，讓人沉浸其中，真假難辨，甚至讓人類拋棄純粹自我的肉體，擁抱完全虛擬的世界。AR技術即增強現實技術，將虛擬信息應用于現實世界，將虛擬對象疊加到真實場景中，突破物理時空的限制，帶來超越現實的感官體驗。MR技術是VR技術和AR技術的混合，通過物理對象和數字對象的高度共存和交互，不滿足于單純的虛擬世界，而是與現實世界完美結合，將虛擬的事物真實地投入人的大腦中[2]。

就差別而言，VR技術是全數字化的虛擬世界，AR技術是數字創造和現實世界疊加，MR混合現實是未來人工智能時代創造的一個全新環境。本質上，VR、AR和MR技術的發展，是計算機技術革新的結果，正如日常辦公一樣，從傳統的人工書寫到計算機操作，到VR虛擬空間建模，到AR現實世界數據構建再到基于人工智能的人機交互。VR、AR和MR技術之所以具有顛覆性，根本上是因為其會欺騙人的大腦，甚至讓你置身于2K比賽之中，將你定義成一個游戲中的角色，與籃球明星同場競技。

1.2? VR、AR、MR技術在運動項目中的應用

VR、AR、MR對體育賽事的影響是劃時代的，這些技術正像威爾特·張伯倫、沙奎爾·奧尼爾和斯蒂芬·庫里一樣改寫競技體育的游戲規則，甚至在未來會重塑體育運動運動項目的發展。在體育賽事中，可以用VR、AR和MR技術增加現場效果和感染力，讓觀眾獲得更好的體驗[3]。人們在傳統場館觀看比賽，氣氛熱烈，但也存在弊端，尤其是在籃球、足球這樣能夠容納數以萬人的大型場館中，坐在后排的觀眾連球衣號碼都看不清楚，更不用提良好的觀賽體驗了，他們只有通過大屏幕才能夠清晰地看比賽。但是如果采用VR等技術，觀眾就好像自己在打球一樣，有身臨其境的感覺，這能夠大大地增強現場的氣氛。同時，在體育技術培養中，可以利用AR技術強化技戰術的輔助，模擬出一個高度智能的對手和比賽環境，通過對戰術進行分解來制定最佳的訓練和學習方案。越是對場景要求高的體育項目，就越能體現出MR技術的價值，比如在帆船、賽艇、滑雪、蹦極、極限運動等項目中，使用MR技術能夠增強項目的精彩性、刺激性和參與性。比如在過去，超級碗現場可能是全球最火熱的聯賽，但是利用MR技術，會讓你感覺到你并沒有獨自去看道奇隊的比賽，而是身臨其境，坐在前排，被狂熱的球迷所包圍。

1.3? VR、AR、MR技術在籃球運動中的應用

VR、AR、MR技術在籃球學習、訓練、比賽、觀看和商業發展方面都有著廣泛的應用，正如電視轉播和實況錄像代替傳統籃球的觀看方式一樣，未來MR等技術也會帶來新的籃球發展和傳播方式。比如，在VR虛擬現實下可以高度模擬籃球比賽，球員只要帶著VR頭盔，就能夠和隊友交流，看見隊友為你加油，觀眾為你歡呼，球迷和你握手，真正實現比賽場景的模擬。AR技術出現的一個優勢是打破了人們對VR技術取代比賽的幻想，增強了現實比賽的感染力。MR技術在籃球賽事直播中同樣有廣泛的應用，可以將現實比賽與虛擬廣告系統、比賽分析系統、解說員和評論席系統、戰術分析系統和比賽重放系統結合起來。對現場信息進行加工和整合，對終端客戶進行數字化呈現，豐富賽事轉播的精彩程度，彌補傳統攝像機鏡頭不足的缺陷。

2? VR、AR、MR技術對籃球基本技能的影響

2.1? VR技術對學習籃球基本技術的影響

現在已經研發了一些VR軟件，比如國內一款號稱“五分鐘上手，兩小時出師”的籃球學習軟件，可以讓學習者在無場地限制的條件下進行籃球技術學習，并且配合力量輔助與角度輔助，實現遠距離投籃。此外，球員還可以通過佩戴VR眼鏡，模擬對抗比賽場景，通過虛擬籃球賽減少因為技術水平不高而帶來的對抗傷病。采用VR技術讓球員進行一對一模擬訓練，通過這樣的方式彌補教練指導的不足，畢竟教練不能夠在有限的時間內給每個球員或者學生進行全面的指導，而采用VR技術進行分解，并且在虛擬環境設置障礙，就可以讓球員自主掌握正確的技術。采用VR技術，還可以實現和自己的對抗，在和自己對抗的過程中，就容易發現自己技術的不足和壞習慣，比如搶斷失位、背后運球、傳球不觀察、搶籃板起跳過早或者站位不合理，實現逐漸改變的目的。

2.2? AR技術對學習籃球基本技術的影響

用動畫圖形覆蓋球員的基本技術動作，精確顯示移動方向、路線和細微變化，對球員進行定位跟蹤，分析球員在球場上的運動軌跡。分析球移動的速度、方向、實際軌跡線路，以及測量防守球員和進攻球員的站位。比如通過精確計算某一個球員扣籃時候的高度，在訓練和學習中合理進行調整。在發展AR籃球學習技術的過程中，還可以和大公司進行合作，加大研發力度，采用簡化的設備和軟件研究球員的基本技術。以投籃為例，蘋果XS手機將AR與AI相結合，只需要在手機上固定三腳架，就可以對球員出手動作、角度、速率、高度、弧線、速度等技術動作進行追蹤，可以記錄球員在各個位置的命中率，描繪投籃熱區，并且通過語音提示，及時糾正球員的技術動作。此外，系統還為球員提供了趣味的挑戰任務，并且將挑戰任務存檔，建立球員個人訓練檔案。這一投籃訓練的模式應用也適合于籃板、傳球、運球、力量、籃板球等方面的訓練。

2.3? MR技術對學習籃球基本技術的影響

MR技術在籃球基本技術學習中的應用相比于AR和VR技術，互動性更強，利用更加廣泛的界面和屏幕進行操作，聚焦于人眼的軌跡，讓身體的各個部位都能夠實現人機交互，通過對重力、風力等球場外在因素的參數選擇，進行人體動力學仿真，真實模擬籃球基本技術。因此在未來的職業聯賽、青少年籃球訓練、高校籃球教學和籃球愛好者自學方面都有著積極意義。其中，MR的互動性和社交性將會成為主要的發展方向，比如建立混合現實體育教學專屬平臺，實現網絡化、共享性學習[4]。以籃球基本功為例，可以將喬丹、科比、艾弗森、麥迪、納什等球員的運球、投籃、罰球、突破等技術動作編織成MR圖像，讓學員進行對比，并且與自己的真實動作進行比較，實現調整自身技術動作的目的。

3? VR、AR、MR技術對籃球基本戰術的影響

3.1? VR技術對學習籃球基本戰術的影響

要給運動員創造優越的學習環境[5]，將靜態的籃球理論和動態的籃球戰術結合在一起，實現高效學習。使用VR技術，使籃球的在線學習成為可能，球員可以利用VR在線學習系統，自主進行戰術演練，這樣大大有利于提高他們的戰術素養，改變過去球員聽教練或者老師講戰術過程中的緊張心態。

3.2? AR技術對學習籃球基本戰術的影響

AR技術可以為籃球運動員提供專業的輔助，過去運動員學習比賽主要靠錄像，而依靠AR技術就可以對錄像進行專業化處理。依靠AR技術可以改變傳統戰術研讀用簡單錄像分析戰術成敗的缺點，而展示出更好的效果。任何教練和球員都有一套自己的戰術理論，而戰術理論并不是放之四海而皆準的。比如隆多被稱為球員中的戰術大師，但是在球隊落后三分的時候，盡管他在籃下處于放空位置，他也沒有選擇先得到兩分，這是就是一個錯誤的選擇。但是在電光火石之間，球員很難做出不符合自己戰術素養的判斷，因此，就要利用AR技術反復進行演練，讓球員做出正確的戰術選擇。

3.3? MR技術對學習籃球基本戰術的影響

我國球員戰術素養比歐洲較差，針對這一點可以用MR技術進行彌補，因此，要利用MR技術編制和存入多種戰術，并且設置人工智能推薦功能，當面臨戰術選擇時，MR系統推薦多套戰術，并且做出最優選擇，這樣球員就可以知道哪套戰術最應該使用，逐漸養成戰術素養。比如在戰術模擬的方面，教練不知道應該選擇什么樣的戰術，運動員也不知道戰術跑出來的現實場景，只要使用MR技術，就能夠進行各種戰術的選擇，并且模擬對手的應對，從而做出最優的選擇，既能夠加強教練的決策，又能夠加深運動員的理解。未來戰術板也可以采用VR、AR和MR技術，教練不需要反復擦拭戰術板，只需要依照自己的習慣簡單叫一個牛角，戰術就出來了。而且在長暫停，還可以利用MR技術進行戰術回放，快速指出剛才球員跑戰術時出現的問題，更加清晰明確。

4? VR、AR、MR技術對籃球比賽的影響

4.1? VR、AR、MR技術對教練的影響

在籃球比賽中，教練可以通過VR、AR、MR技術布置戰術，甚至結合人工智能技術，為教練組提供輔助分析。比如在中國隊對波蘭隊的比賽中，如果有這技術，教練員也許就不會承受太多的非議。在比賽決勝時刻，教練員處于高度緊張的狀態，可能對技術統計判斷失誤。利用VR等技術可以彌補這一漏洞，比如最后在10秒鐘A隊領先B隊3分，此時A隊人工智能自動將己方和對方球員的罰球命中率、消耗時間、對方三分命中率、己方發球失誤率以及幾套戰術選擇方案用VR等技術清晰地呈現在教練組成員的戰術大屏幕上，為教練員提供輔助判斷。教練員就能夠根據技術統計，合理對比己方和對方球員的優勢和劣勢，從而判斷是選擇犯規戰術和對方拼罰球，或者是選擇防對方三分球。

4.2? VR、AR、MR技術對球員的影響

球員在場上，很難保持清醒意識，對自己的犯規、體能、手感和競技狀態缺乏清醒的認識。可以利用MR系統對球員的狀態進行評估，比如手感方面，如果手感火熱，系統就會做出評價，從而正確評估球員的狀態，此外，還可以對上場時間、球員情緒和傷病風險做出評估，為主教練提供輔助的建議。

4.3? VR、AR、MR技術對觀眾的影響

其實NBA官方已經展示了這一技術的未來發展方向，Magic Leap可以利用三維立體圖像進行全方位投影直播。觀眾跟隨VR技術，如同跟隨球員的腳步移動，親身參與扣籃一樣。通過AR等技術，增加現場看球的氣氛，減少球場的嘈雜和噪音，還能夠讓觀眾清晰地看到比賽的每一個細節，比如觀眾可以自由地進行比賽回放，從不同的角度對比賽進行放大，這樣就能夠減少因為對球權歸屬的誤解而造成的現場騷動。

4.4? MR對裁判和技術臺的影響

裁判員作為人，既會受到主場觀眾的巨大壓力，也會受到雙方教練和球員的干擾，出現誤判在所難免，比如2010年世界杯英國球員蘭帕德的進球重大誤判。如果采用了MR技術，裁判員佩戴眼鏡進行輔助，那么就會產生三個重大影響，一個影響是裁判可以利用MR技術觀看到自己的視覺盲區，MR技術可以清晰地幫助裁判員將多機位的畫面展示在他們面前。一個影響是裁判員不需要跟著球員滿場跑，減少對運動員的妨礙。一個影響是裁判員不需要看大量的回放去判斷比賽，可以即時做出判斷，確保了比賽的延續性和沒關系。技術臺方面可以利用MR技術放大各項技術統計，比如到底有沒有踩三分線、是否干擾球，界外球是誰最后觸碰，提高統計的準確性和判罰的正確性。更為重要的是所有的技術統計都能夠以MR畫面的形勢實施調取，現場實況錄像采用AR形式，技術統計輔助采用VR形式，這就能夠確保比賽更加公平公正，裁判員做出的每一個判罰都在絕對精確的背景下進行，并且能夠隨時調取，這就加強了對裁判員的監督。

5? 結? 論

VR、AR、MR技術的作用不只限于躺在沙發上打美式籃球，而在于給未來籃球的發展帶來的深刻變化。除了上面研究的結果，在未來的研究中，還可以結合MR等技術研究籃球的運動軌跡[6]和形變，分析最佳出手點[7]，調整球員的投籃、運球等技術習慣，根據技術習慣制定合理的戰術。更要結合信息網絡技術，比如體能訓練要從基礎抓起[8]，可以設置MR輔助視頻體能訓練系統。人工智能是VR、AR、MR技術的發展方向，因此在籃球項目中，要將VR、AR、MR和AI技術相結合，既要實現教練員、運動員技戰術水平的全面提高，又要推動籃球項目的發展。

參考文獻：

[1] 魯馨.增強現實（AR）、虛擬現實（VR）和混合現實（MR）技術 [J].辦公自動化，2018，23（10）：36-38.

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[3] 茅潔.基于VR、AR、MR技術融合的大學體育教學應用研究 [J].武漢體育學院學報，2017，51（9）：76-80.

[4] 牛凱，盧洋，陳皓.從傳統到現代：混合現實技術環境下體育教學改革 [J].武漢職業技術學院學報，2018，17（5）：50-53.

[5] 郭榮華.基于虛擬現實技術的籃球運動三維仿真研究 [J].自動化與儀器儀表，2018（11）：60-62.

[6] 馮大志.籃球的最佳投籃路徑 [J].山西財經大學學報，2011，33（S2）：85-86.

[7] 楊喆.現代信息技術在籃球運動訓練中的應用——評《現代籃球運動教學訓練實用指導》 [J].大學教育科學，2017（6）：137.

[8] 胡本東.籃球運動技術動作模式下的體能訓練探究——評《籃球運動系統訓練》 [J].中國教育學刊，2019（2）：113.

作者簡介：盧延文（1990.07-），男，漢族，甘肅武威人，講師，碩士研究生，研究方向：體育教育訓練學。