虛擬現實（VR）及增強現實（AR）在體育產業中的應用研究

王麗萍

（湖南科技學院 湖南 永州 425199）

受新冠病毒疫情的影響，社會正在發生數字變革，信息通信技術（ICT）在全社會掀起不同凡響的技術革新。虛擬現實（VR）及增強現實（AR）技術被認為是引領第四次產業革命的代表性核心技術，通過與教育、制造、醫療、游戲、體育等多種產業融合衍生出新的市場，特別是在以身體活動為主要手段的體育領域，其效用性非常高，將體育與虛擬現實（VR）及增強現實（AR）結合起來的體育市場正在急劇增長。

1、虛擬現實（VR）及增強現實（AR）概念分析

虛擬現實（VR）是指，通過計算機技術創造虛擬空間，使人類在虛擬空間中看到、聽到、感受并相互作用的人與電腦之間的接口技術（Tate，Chen-Burger，Dalton，Potter，Eichardson，Stader，&Williams，2010）。增強現實（AR）是指在人類眼中的真實世界中，用電腦圖像制作的虛擬圖像疊加在一起，通過一個影像展現的計算機繪圖技術（Gervautz&Schmalstieg,2012）。即，虛擬現實強調與現實隔絕的虛擬世界中的投入和相互作用，而增強現實具有與現實有機結合的擴張世界中的智能增強和直接互動性，虛擬現實與增強現實既有區別又有相似之處。

虛擬現實體育也被稱為“屏幕體育”，是指通過電腦程序虛擬現實，最大限度地減少空間和時間的制約，間接體驗各種體育項目的體育ICT服務領域的代表性內容。虛擬現實體育通過視覺上類似再現實際環境的視覺技術，掌握使用者動作的傳感器等技術，提供現實世界中無法獲得的新體驗和刺激身體感官的現實感。這樣，在沒有體育設施的情況下也能體驗體育活動，使體育用戶的消費及體驗方式發生變化，虛擬現實和增強現實是虛擬空間里進行的間接身體活動，雖然與直接的身體活動不同，但是提高了我們從未體驗過的體育科技智能性，因此它們在體育領域的應用得到肯定性評價。

新時代是以技術為主的時代，是超連接（Huper-Connectivity）、超智能（Super-Intelligence）、超真實感（Ultra-Reality）的技術時代,人與事物的界限將消失的時代，是用超智能技術自主學習和進化的時代，是用超真實感技術消除虛擬和現實之間界限的時代。新技術以移動媒體和小說網絡等超連接技術開始，依次發展AR、VR、3D打印等超真實感技術，以人工智能為代表的超智能發展不能獨立存在，而是各領域相互協同發展。

2021年7月13日，中國互聯網協會發布了《中國互聯網發展報告（2021）》，報告數據顯示，2021年，中國物聯網市場規模達1.7億元，人工智能市場規模達3031億元。2021年在物聯網（IOT）、人工智能（AI）、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等多種科學技術中最受矚目的技術是虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術。它們被廣泛運用于多個產業領域，特別在體育產業領域做出巨大貢獻，在學術界對虛擬現實及增強現實和體育的研究已經起步，在2021年世界多個國家多次舉辦以“科學技術或人工智能與體育”相關的體育科學研究會議。綜合最近有關虛擬現實及增強現實和體育領域的先行研究資料，可以發現虛擬現實體育室、虛擬現實網球、虛擬現實自行車等領域已涉及此類研究項目。

以虛擬現實（VR）及增強現實（AR）在體育中的應用為主體，了解虛擬現實（VR）及增強現實（AR）體育產業整體市場現狀和消費者的認識及態度以及未來展望等，是研究體育產業市場前景和方向性戰略的必要基礎。

2、虛擬現實（VR）及增強現實（AR）廣泛應用于體育娛樂活動中

調查休閑體育文化發現，忙碌的現代人無法擺脫時間和空間的限制享受多樣化體育娛樂文化，但是，體育科技的發展卻為此帶來希望，例如，建設體育IT綜合主題公園。隨著ICT的發展，主題公園可以向消費者提供更多樣化的運動娛樂體驗，通過引進并升級反映虛擬及增強現實的娛樂設施，消費者們通過各種虛擬現實體驗獲得運動滿足。特別是體育虛擬現實主題公園，虛擬籃球公園（如圖1）、虛擬網球公園、虛擬騎馬場等各種主題公園的建成，能夠綜合體驗屏幕籃球、足球、騎馬、單車、滑雪、射擊等多種體育項目的體育虛擬現實運動，在運動過程中應用ICT，確保運動的趣味性和競技性，這種體育虛擬現實主題公園在體育領域的應用刷新技術記錄。

圖1 虛擬現實（VR）與增強現實(AR)籃球主題公園

值得一提的是，主題公園在冰雪運動項目中的應用也將是未來普及冰雪運動的重要解決方案之一。冰雪運動受季節性和地域性影響較大，只能在我國的北方冬季才能享受到冰雪運動的樂趣，生活在南方的人民在心理上認為冰雪運動距離自己非常遙遠。隨著虛擬現實（VR）與增強現實（AR）技術的運用，南方建設冰雪運動科技主題公園后，南方人民在本地域體驗冰雪運動也將成為可能，科學技術打破季節和地域的限制，為冰雪運動提供新模式，如此，冰雪運動受眾更廣，對項目普及更加有利。

像這樣，虛擬現實體育主題公園是在舒適的室內空間進行實際運動，故而為現有體育消除空間、時間、人力問題，被稱為“第四次產業體育游樂場”，在男女老少中都享有很高的人氣。體育虛擬現實主題公園以體育為主題，為消費者提供了全新的、夢幻般的體驗和樂趣。這些經驗要素與虛擬現實及增強現實一脈相承，虛擬現實及增強現實技術如果能夠合理地利用虛擬現實主題公園的魅力最大化，在提高消費者滿意度的同時，還能為確保體育虛擬現實主題公園的大眾化和普及化做出貢獻。由此，提出體育和游戲、ICT相結合的新概念復合型體育主題公園的時代已經到來。但是，目前體育虛擬現實主題公園未能向大眾普及化，人民群眾對此類項目尚存疑惑，相信，隨著時代的發展，此類主題公園會逐漸走向大眾視野，走進人民群眾的生活中。因此，目前有必要對能夠體驗多種體育項目的虛擬現實（VR）及增強現實（AR）體育主題公園進行深入的研究。

3、虛擬現實（VR）及增強現實（AR）培育體育產業及未來新產業

全球虛擬現實（VR）及增強現實（AR）市場規模預計到2022年將達到1513億美元，隨著這種增長勢頭國內虛擬現實及增強現實市場也將不斷擴大，虛擬及增強現實和體育產業的復合需求正在抬頭。因為虛擬及增強現實技術打破體育領域由于時間、物理上的限制，可以在VR、AR模擬器中享受日常生活中無法享受的運動。因此，很有可能成為興趣文化，利用虛擬及增強現實模擬，可以期待運動姿勢矯正、防止運動受傷等多種效果，滿足體驗型體育的內在動機，解除時間、空間的制約。

在職業體育賽事中應用也早有先例，德國國家足球隊與德國體育分析公司“SAP”合作，通過該公司提供的“Match in Sight”項目獲得了2014年巴西世界杯冠軍。它運用這項技術，在球員的護腿、球衣和球鞋中放入極小的傳感器收集數據，利用大數據分析了運動員的射門方向、次數、平均控球時間、球速、軌跡、角度等，在于巴西隊的四強賽中，德國隊使用此技術制定了提高球員競技水平、防止受傷、針對球員的戰術及戰略，最終，以7:1的大比分獲勝。

在生活體育活動現實中，科技的應用也嶄露頭角，比如，在跑步時，機器人進行陪跑和記錄數據，如圖2，通過機器人感知的數據分析，可以獲得跑步者此次跑步的詳細數據及自身生理狀態分析報告，有利于跑步者完善跑步技術、提高跑步效果。

圖2 機器人技術應用于跑步運動中

像這樣，機器人教練、機器人裁判、利用大數據的IOT或ICT技術融合等，可以使傳感器更輕、更小，以至于運動員無法識別。在比賽或訓練時，為獲取精準信息，則需安裝傳感器，有些運動員會覺得麻煩，而且對抗性較強的項目，如，足球、籃球、手球等項目，比賽過程中，安裝的傳感器容易滑脫，或對皮膚造成傷害，造成負擔。對此，最近，還開發出了無需傳感器也能利用攝像機進行人臉識別系統，僅用選手面部表情收集數據并進行深度分析，可以分析出選手當時的狀態、疲勞度等。

另外，在體育觀賞產業領域中，AR及VR技術的使用，使球迷們輕松獲得更多球員的詳細信息及比賽數據，轉播方式也因此能夠更加活靈活現地呈現給球迷，獲得如同親臨現場一般感受，由此可以帶動體育傳媒產業的發展。

據調查，各個國家在體育產業中科技的應用給予了極大的支持力度，例如，對冰雪運動、網球、羽毛球、足球、騎馬、單車等生活體育需求較多的項目提供VR內容制作支持，對體育弱勢群體的老人及殘疾人提供方便運動的模擬VR內容制作支持，對國家代表訓練隊和體育俱樂部體驗區設置支持等VR體育、體育福利、訓練及生活用VR提供積極支持。

像這樣，虛擬現實（VR）及增強現實(AR)技術是成長可能性很大的領域，與體育產業領域的融合發展具有肯定性價值，積極運用科學技術培育體育產業和未來新領域產業是未來強化全球體育產業的競爭力的利器。

4、虛擬現實（VR）及增強現實（AR）技術適用于體育教育事業

虛擬現實（VR）及增強現實（AR）技術適用于體育教育事業。虛擬現實與增強現實體育是體育產業的新領域。隨著地方政府的關心和市場規模快速增長，也被運用到體育教育事業中，在體育教育事業中發揮重要作用，例如，建設體育實驗室。在學校，為應對室外體育活動萎縮的問題，為了讓學生們享受到多種多樣的綜合性體育活動，虛擬現實（VR）及增強現實（AR）體育實驗室以身體活動為中心，以科學技術信息通信化為手段，提供多種運動項目挑戰和體力提升程序，幫助學生增進運動投入感和動力指數。

虛擬現實（VR）及增強現實（AR）體育實驗室以虛擬現實為基礎，在室內進行體育活動，可同時解決可吸入顆粒物、沙塵暴、雪、雨、風等因天氣惡劣導致的運動空間不足問題和時間、空間問題，提供符合數字化學生需求的教育環境，以體育為中心，展現科技體育教育的可能性。虛擬現實體育室通過虛擬現實技術，完善學習者不同層次需求的運動功能，在自動化編程過程中，針對性優化技術動作掌握困難的環節，具有預防學習者在執行高難度技術動作過程中可能發生的受傷，提供更安全、更具現實感的學習環境等優點，非常適合學校體育教育課程。

為了未來學校體育的發展，有必要通過與民間企業及相關機構的共同研究，利用虛擬現實（VR）及增強現實（AR）開發普及科技化體育課程。虛擬現實體育室可以保障身體活動機會，賦予體育課以外學生參與授課的動力，有效支援學校體育課程的運營。利用虛擬現實科技的Tivol課程對學生認知自我身體能力和身體自信產生積極影響。例如，利用虛擬現實生存游泳教育對學生運動自我效能感、水上安全意識的形成產生了積極影響，可見虛擬現實體育室的教育效果。如上所述，在體育課中應用虛擬現實（VR）及增強現實（AR）技術是未來學校體育融合授課的有益條件，不僅能激發學生多樣的體育體驗和身體活動，還能激發學生的關注和興趣，提高對體育課熱情，增強體育課程的教育效果和價值。因此，有必要利用虛擬現實（VR）及增強現實（AR）開發與普及多種體育內容，特別是政府和教育廳積極支援，可以給予學校及教師積極使用科技化手段助力體育教育力量，同時保證對虛擬現實體育室的效果研究的活躍度。

通過虛擬現實（VR）及增強現實（AR）真實體驗，原本人氣項目不高的“俯式冰橇”運動，由于體驗者重新獲得的模擬真實化體驗感受，極大地提高了體驗者的興趣。又如，虛擬現實基礎的游戲形態體育課在自閉性障礙學生增強基礎體力、提高注意力集中方面都具有積極的影響效果。可以看出，體育和虛擬現實（VR）及增強現實（AR）的復合對提高體育執行能力，對非人氣體育項目的興趣及好感等均具有積極效果。未來，希望通過虛擬現實（VR）與增強現實（AR）體育室的開發為學校體育教育的發展貢獻一份力量。

目前虛擬現實（VR）及增強現實（AR）在體育中的應用尚弱，主要存在多方面的現實情況：研究設施不足、體育科學家的重視力度不夠、實驗研究與現實情況結合不充分，現實運用場地等場景的分析不深入，尖端技術的使用不足，多樣化的學術接觸不多，體育多元化體育信息化及與各類科學的聯動不足等諸多方面存在進展困難因素。但是，應以發展的眼光看待體育科技，多方面共同努力，促進其融合發展，具體從政策上總體支持到構建國家整體體育科學體系；從國家代表選手的訓練科學化，到國家體育科學化模型構建；從職業體育到休閑體育；從學校體育到特殊體育；以體育科學新模式復合化新趨勢為背景，以尖端科學為中心，推進體育綜合發展政策與戰略，連接體育科學與其它科學形成集群化，提高競技體育水平、實現體育產業化、增強國民體質健康。

虛擬現實（VR）與增強現實（AR）技術不是無所不能，它只是人類進步的工具之一，人類對技術的使用必須正視它的優點，但也需重視其必然存在的缺點。體育是一部沒有腳本的電視劇，人類要傳承體育精神，還是靠人類自身的努力，而不是沒有思想的人工智能，只有人類才能承載真正的體育精神。