體育賽事VR直播技術(shù)的運(yùn)用分析

楊解放

(商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南商丘 476000)

體育賽事類別多樣、受眾群體數(shù)目龐大，各類聯(lián)賽、奧運(yùn)會(huì)、世錦賽等均得到廣泛關(guān)注，各地電視臺(tái)、實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)都紛紛組織體育賽事直播，以謀求經(jīng)濟(jì)回報(bào)，客觀地催生了各類現(xiàn)代化的直播服務(wù)模式，包括VR 直播在內(nèi)。該模式?jīng)]有完全改變傳統(tǒng)直播的工作模式，但對終端服務(wù)進(jìn)行了技術(shù)性的優(yōu)化，使用戶觀看直播的體驗(yàn)得到改善，吸引力更強(qiáng)[1]。我國于2022 年發(fā)布《虛擬現(xiàn)實(shí)與行業(yè)應(yīng)用融合發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2022—2026 年）》，對VR 技術(shù)及其具體應(yīng)用、發(fā)展進(jìn)行引導(dǎo)，使VR技術(shù)的未來應(yīng)用空間更廣泛，價(jià)值也得到更有效的發(fā)揮。僅就體育賽事中VR直播技術(shù)的運(yùn)用而言，其優(yōu)勢雖然突出，但也存在不足，分析其運(yùn)用優(yōu)勢、瓶頸和應(yīng)對建議，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 VR直播技術(shù)概述

VR技術(shù)是指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用于直播活動(dòng)，與直播技術(shù)融合為一個(gè)整體，即VR 直播技術(shù)。從特點(diǎn)上看，VR 直播技術(shù)沒有脫離VR 技術(shù)的基本范疇，以VR提供最基本的技術(shù)支持，直播在此過程中的工作內(nèi)容沒有明顯變化，依然以信號的接收和處理為核心，VR 技術(shù)則使其呈現(xiàn)方式更加立體化和直觀性，能夠?yàn)橛脩籼峁┏两襟w驗(yàn)，改善服務(wù)質(zhì)量。從技術(shù)構(gòu)成上看，VR 直播技術(shù)仍建立在常規(guī)直播技術(shù)、動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術(shù)之上[2]。其中，動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)是其應(yīng)用的核心，分別提供信息處理（即VR環(huán)境營造）、實(shí)時(shí)交互（即實(shí)時(shí)信息提供）、終端服務(wù)（即用戶端直接服務(wù)），使直播活動(dòng)能夠在虛擬環(huán)境下持續(xù)、實(shí)時(shí)開展。

2 體育賽事VR直播技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢

2.1 體驗(yàn)感較強(qiáng)

在體育賽事中運(yùn)用VR 直播技術(shù)的優(yōu)勢多樣，直接價(jià)值在于體驗(yàn)感較強(qiáng)。例如：較早應(yīng)用此技術(shù)的高山滑雪項(xiàng)目，用戶可以深入體驗(yàn)此項(xiàng)目，在沉浸式體驗(yàn)?zāi)Ｊ较聟⑴c直播活動(dòng)，直播的效果也較為理想。其他體育項(xiàng)目中VR 直播技術(shù)的運(yùn)用也有此類效果，立體性、三維化的直播有效地改善了用戶體驗(yàn)[3]。

2.2 增值效益突出

我國各級電視臺(tái)在內(nèi)，組織體育賽事的直播活動(dòng)，往往可以收獲較多的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，這是商業(yè)社會(huì)建設(shè)、發(fā)展的基本特點(diǎn)。在運(yùn)用VR技術(shù)組織直播的過程中，組織方可利用VR直播技術(shù)較強(qiáng)的影響力、商業(yè)效應(yīng)吸引第三方的注意，通過廣告投放等合作模式，提升經(jīng)濟(jì)方面的回報(bào)。較為典型的如美國NextVR公司，該公司以VR直播為核心業(yè)務(wù)，包括體育模塊，該公司每年的廣告收入在2 000萬美元以上，占收入總額的24%左右。

2.3 有助于技術(shù)發(fā)展

從技術(shù)發(fā)展的角度出發(fā)，VR直播技術(shù)應(yīng)用于體育賽事，有助于發(fā)揮其優(yōu)勢、提升體育賽事的直播收視率和經(jīng)濟(jì)回報(bào)，也能借助應(yīng)用活動(dòng)完成技術(shù)檢驗(yàn)，了解當(dāng)前技術(shù)在設(shè)計(jì)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)是否仍有不足，作為下一階段技術(shù)優(yōu)化的依據(jù)。例如：VR直播技術(shù)應(yīng)用過程中如何管理信道、如何配置資源、如何通過技術(shù)的研究提升用戶體驗(yàn)等，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶動(dòng)了VR技術(shù)的進(jìn)步[4]。

3 體育賽事VR直播技術(shù)的運(yùn)用瓶頸

3.1 信道擁堵

信道擁堵是目前體育賽事VR直播過程中最常見的問題，也是VR直播技術(shù)應(yīng)用的主要瓶頸。從特點(diǎn)上看，VR 直播技術(shù)需要對各類資源進(jìn)行收集和處理，且處理過程是實(shí)時(shí)化的，三維建模、動(dòng)態(tài)感知等環(huán)節(jié)消耗了較多的資源，計(jì)算機(jī)中心完成處理后，再借由各類信道傳輸給用戶（即VR服務(wù)的購買者），當(dāng)購買VR直播服務(wù)的人員較少時(shí)，信道可相對流暢地完成數(shù)據(jù)傳輸，保證服務(wù)質(zhì)量。然而很多體育賽事的關(guān)注度較高，包括奧運(yùn)會(huì)、世錦賽、乒乓球賽以及一些賽事的決賽等，此時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因用戶群體的規(guī)模較大，短時(shí)間進(jìn)入信道的信息量也較多，可能在某一瞬間出現(xiàn)信道擁堵的情況，表現(xiàn)為通信延遲、中斷、畫面不連續(xù)、畫面質(zhì)量下降、音視頻不同步等[5]。從原因上看，服務(wù)信道通信能力不足是此問題出現(xiàn)的核心原因，在此基礎(chǔ)上，對信道通信資源的配置不佳，也影響通信質(zhì)量。如不能妥善安排信道工作的方式、不能保證信道通信獨(dú)立性等。

3.2 技術(shù)穩(wěn)定性受限

常規(guī)VR直播技術(shù)下，來自遠(yuǎn)程端的畫面是通過衛(wèi)星傳輸?shù)模ㄒ布赐ǔＫf的“衛(wèi)星信號”“衛(wèi)星畫面”），隨著通信距離增加，信號會(huì)持續(xù)衰減，而復(fù)雜的通信環(huán)境也會(huì)使其傳輸過程受到更多干擾，進(jìn)而出現(xiàn)穩(wěn)定性下降的問題，表現(xiàn)為通信中斷、信號畫面模糊等，在VR服務(wù)模式下，可出現(xiàn)清晰度下降、畫面不連續(xù)的情況。技術(shù)穩(wěn)定性受限的問題在其直播活動(dòng)中影響尤為明顯：一方面，VR直播技術(shù)強(qiáng)調(diào)VR技術(shù)和直播技術(shù)的并用，增加了工作難度；另一方面，很多體育賽事的舉辦地距離直播服務(wù)的提供區(qū)域較遠(yuǎn)，使直播信號的傳輸過程更容易受到各類動(dòng)態(tài)因素的影響。例如：我國足球迷對歐洲足球聯(lián)賽、美國職業(yè)男子籃球聯(lián)賽的關(guān)注度比較高，上述賽事主要在德國、法國以及美國等地舉辦，在組織直播時(shí)，需要借助通信衛(wèi)星獲取基礎(chǔ)信號，完成接收后再通過集成技術(shù)進(jìn)行加工，提供滿足三維、立體服務(wù)需要的VR畫面，傳輸距離較遠(yuǎn)，信息的完整性、可讀性可能受到影響，進(jìn)而影響VR服務(wù)質(zhì)量[6]。

3.3 用戶體驗(yàn)不佳

用戶體驗(yàn)不佳主要是指不同用戶的需求不能得到充分滿足。盡管VR 技術(shù)下的直播能夠提供沉浸式體驗(yàn)，但用戶對直播的需求各有不同，目前采用的統(tǒng)一服務(wù)模式，并不能完全滿足所有用戶需要。在此前研究中，部分用戶反映，VR 體育直播模式下，用戶體驗(yàn)不佳，可能出現(xiàn)頭暈等不適問題。進(jìn)一步分析可發(fā)現(xiàn)，從生理學(xué)角度出發(fā)，適宜人眼分辨的畫面清晰度應(yīng)達(dá)到14 K，目前的VR直播技術(shù)還不能達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)。從技術(shù)角度出發(fā)，此問題的克服較難。另外，當(dāng)前統(tǒng)一化的VR 直播服務(wù)模式缺乏可選擇性，用戶對VR 服務(wù)的個(gè)性化要求很難得到滿足，當(dāng)期不認(rèn)同當(dāng)前服務(wù)者提供的VR 直播服務(wù)時(shí)，VR 技術(shù)的優(yōu)勢也就無從體現(xiàn)。從技術(shù)角度出發(fā)，VR直播體驗(yàn)不佳主要受到技術(shù)應(yīng)用影響，設(shè)法提升技術(shù)的聯(lián)動(dòng)性，可以應(yīng)對該問題，改善用戶體驗(yàn)。

3.4 成本較高

與常規(guī)的直播活動(dòng)不同，VR技術(shù)下的直播更關(guān)注服務(wù)質(zhì)量，以改善用戶的體驗(yàn)、用以服務(wù)營銷活動(dòng)、獲取更多經(jīng)濟(jì)回報(bào)。目前，由于VR 技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間較短，無論技術(shù)的應(yīng)用、研究均需要投入較多資金，大大增加了工作成本。例如：范圍300 m2的籃球場，在此范圍內(nèi)組織1 min左右的VR直播，需要的基礎(chǔ)成本為8萬元至15萬元，交互活動(dòng)較多的情況下，成本額可以達(dá)到20萬元以上。籃球比賽的持續(xù)時(shí)間為2～3 h，如此規(guī)模的支出，是很多企業(yè)無法承擔(dān)的，在用戶不足的情況下，很多大型企業(yè)、電視臺(tái)也難以承受。設(shè)法降低成本，也是體育賽事VR直播技術(shù)運(yùn)用關(guān)注的要點(diǎn)之一。

4 基于現(xiàn)有瓶頸的體育賽事VR 直播技術(shù)運(yùn)用建議

4.1 采用多個(gè)獨(dú)立信道

從應(yīng)用現(xiàn)狀上看，VR直播技術(shù)在體育賽事中的運(yùn)用尚難以全面化，受到信道擁堵問題的影響，也可能出現(xiàn)服務(wù)無法提供的問題。未來工作中可采用多信道服務(wù)模式，在使用VR直播技術(shù)的情況下，提供至少兩個(gè)獨(dú)立工作的通信系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)建立若干子信道，每個(gè)子信道定向?yàn)橛脩籼峁┬畔鬏敺矫娴姆?wù)，該系統(tǒng)的作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 多信道服務(wù)模式與傳統(tǒng)服務(wù)模式的對比

對圖1 所示信息進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)多信道傳輸是從通信技術(shù)角度出發(fā)，為VR直播技術(shù)提供了更多的傳輸空間，擴(kuò)展其信息傳輸能力，以應(yīng)對傳統(tǒng)服務(wù)模式下的信道擁堵問題。遠(yuǎn)程信息采集、前端處理（視頻編碼生成、解碼應(yīng)用）以及VR 環(huán)境營造工作均常規(guī)開展。但在云端處理時(shí)，不再采用常規(guī)工作方法，新的工程方式如圖2所示。

圖2 多信道服務(wù)下的云端處理模式

多信道服務(wù)模式下，用戶群體提出的VR 服務(wù)請求，由云端服務(wù)器分別進(jìn)行響應(yīng)，之后根據(jù)其分布特點(diǎn)，提供差異化的VR服務(wù)。原則上主要考慮通信負(fù)荷情況，即云端服務(wù)器控制的通信信道均可獨(dú)立工作，且包括至少兩個(gè)，在用戶提出VR服務(wù)請求時(shí)，先利用其中一條信道予以響應(yīng)，集中資源進(jìn)行調(diào)配和傳輸。當(dāng)此信道工作負(fù)荷過大不宜增加傳輸量時(shí)，啟動(dòng)另一條信道，繼續(xù)對用戶請求予以響應(yīng)。隨著用戶使用情況變化，早期投入使用的信道負(fù)荷可能降低，后期投入的信道負(fù)荷可能增高，可繼續(xù)由云端服務(wù)器根據(jù)其負(fù)荷等級變化，調(diào)整不同信道的資源分布，以靈活發(fā)揮獨(dú)立信道可各自提供服務(wù)的優(yōu)勢，提升VR直播技術(shù)的信道配置主動(dòng)性，改善服務(wù)質(zhì)量。

4.2 重視中繼加強(qiáng)和降噪

VR技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)間較短，其投入使用的時(shí)間也不長，技術(shù)穩(wěn)定性受限的問題比較突出。為予以應(yīng)對，建議采用兩項(xiàng)技術(shù)措施，一是中繼加強(qiáng)，二是終端降噪。中繼加強(qiáng)主要關(guān)注提升信息傳輸過程中的穩(wěn)定性，終端降噪則重視清除噪聲，改善用一端的直播服務(wù)體驗(yàn)。

中繼加強(qiáng)方面，可采用衛(wèi)星加強(qiáng)的工作模式。可在常規(guī)通信系統(tǒng)內(nèi)增加發(fā)揮輔助作用的衛(wèi)星，要求該衛(wèi)星位于信號接收端附近，介于主通信衛(wèi)星和接收基站之間，在信息傳輸?shù)倪^程中，先通過主通信衛(wèi)星進(jìn)行基礎(chǔ)性的處理，再通過輔助衛(wèi)星予以加強(qiáng)，提升信號的強(qiáng)度。進(jìn)入地面接收區(qū)域時(shí)，要求加強(qiáng)接收的覆蓋效應(yīng)，所有接收陣元呈現(xiàn)15°傾角做衛(wèi)星信息的覆蓋化收集，以最大限度提升信號接收的初始強(qiáng)度。如果通信距離較遠(yuǎn)，可采用雙向加強(qiáng)的模式，在信號收集一端（如體育場）和主通信衛(wèi)星之間做一次加強(qiáng)，在主通信衛(wèi)星和接收站（即VR直播服務(wù)信息處理、分發(fā)區(qū)域）之間做二次加強(qiáng)，充分提升信息通信質(zhì)量，應(yīng)對當(dāng)前VR直播技術(shù)穩(wěn)定性不高的問題。

在中繼加強(qiáng)的基礎(chǔ)上，考慮到VR 直播技術(shù)牽涉到三維空間建設(shè)、信息實(shí)時(shí)處理等復(fù)雜技術(shù)環(huán)節(jié)，以進(jìn)一步提升服務(wù)穩(wěn)定性為目標(biāo)，還應(yīng)組織終端降噪。可采用小波降噪等技術(shù)對通信信號進(jìn)行處理，以改善傳輸活動(dòng)質(zhì)量，為三維空間建設(shè)、實(shí)時(shí)處理等活動(dòng)提供更高質(zhì)量的信息。小波降噪的原理較明確，在完成衛(wèi)星信號的接收后，可按固定系數(shù)組織小波轉(zhuǎn)換，之后對不符合要求的部分進(jìn)行處理，結(jié)合小波變換系數(shù)進(jìn)行信號的充足，去除噪聲后重新恢復(fù)初始信息，形成無噪聲或噪聲較小的輸出信號。在體育賽事中，可能出現(xiàn)的噪聲包括燈光影響、通信中影響等，降噪活動(dòng)主要強(qiáng)調(diào)去除此類因素的破壞，保證信號的純度，再以此為基礎(chǔ)組織三維空間建設(shè)等工作，保證VR技術(shù)的應(yīng)用效果、服務(wù)質(zhì)量。

4.3 加強(qiáng)VR技術(shù)智能水平

VR直播技術(shù)關(guān)注提供沉浸式服務(wù)，但用戶對服務(wù)的需要存在不足，不同用戶體驗(yàn)不佳的問題并未根本消除，包括上文所述的感應(yīng)能力不強(qiáng)、服務(wù)可選擇性不高等。未來可加強(qiáng)智能技術(shù)的應(yīng)用，對VR直播技術(shù)的部分環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，尤其是其核心技術(shù)環(huán)節(jié)——立體顯示和傳感器技術(shù)。

在常規(guī)服務(wù)模式下，VR直播技術(shù)統(tǒng)一對衛(wèi)星信號進(jìn)行處理，統(tǒng)一呈現(xiàn)給用戶，如滑雪比賽的動(dòng)態(tài)模擬、足球比賽的賽場互動(dòng)模擬等，相當(dāng)一部分用戶可通過模擬獲取沉浸式體驗(yàn)，也有部分用戶可能認(rèn)為模擬過于真實(shí)，希望在參與VR直播的同時(shí)，適當(dāng)進(jìn)行立體顯示方面的優(yōu)化。未來可根據(jù)VR 技術(shù)的特征提供至少兩種選擇，第一種即常規(guī)體驗(yàn)，不做調(diào)整，用戶進(jìn)入VR直播室后可常規(guī)享受此服務(wù)；第二種為自選體驗(yàn)?zāi)Ｊ剑脩暨M(jìn)入直播室后，可選擇不同視角享受直播服務(wù)，如籃球比賽直播中，可選運(yùn)動(dòng)員視角、觀眾席視角、空中攝像機(jī)等，使不同用戶的需求可以得到滿足。此技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依賴全景VR技術(shù)，可在信息采集端增設(shè)多個(gè)不同角度的信息采集設(shè)備（如籃球場內(nèi)的攝像機(jī)），通過攝像機(jī)收集不同角度的信息后，傳輸回處理中心進(jìn)行加工，加工過程、呈現(xiàn)方式和服務(wù)過程均不變，只在信息處理上為用戶提供更多選擇。

傳感器服務(wù)的優(yōu)化，主要強(qiáng)調(diào)廣泛的信息收集，也為用戶提供更多的可選擇性，以智能服務(wù)替代一般意義上的統(tǒng)一服務(wù)。例如：拳擊比賽中的運(yùn)動(dòng)員視角，用戶一端的傳感器以現(xiàn)場信息收集結(jié)果為依據(jù)，默認(rèn)生成3 個(gè)等級：一是常規(guī)等級，即當(dāng)前的傳感器體驗(yàn)?zāi)Ｊ剑欢羌訌?qiáng)等級，即在當(dāng)前基礎(chǔ)上，增加傳感器的靈敏度，使用戶在體驗(yàn)比賽的過程中參與感更高，運(yùn)動(dòng)員較小的出拳、閃避動(dòng)作，均可得到靈敏捕捉和呈現(xiàn)；三是弱化等級，即對當(dāng)前傳感器的靈活度進(jìn)行削減，只在運(yùn)動(dòng)員出拳、摟抱等動(dòng)作較大時(shí)，用戶才能明顯體驗(yàn)此類變化。傳感器服務(wù)的優(yōu)化從技術(shù)上看實(shí)現(xiàn)難度并不大，主要強(qiáng)調(diào)對傳感器控制系統(tǒng)（即計(jì)算機(jī)及其程序端）的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其更加智能化，能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)用戶需要，進(jìn)行服務(wù)提供模式的變化即可。

5 結(jié)語

綜上所述，體育賽事VR 直播技術(shù)的運(yùn)用改變了服務(wù)形式，價(jià)值較突出，有必要針對其不足，從技術(shù)角度積極尋求改善。VR技術(shù)用于體育賽事直播，提升了觀賽體驗(yàn)，也具有較高增值效益，能夠從應(yīng)用角度促進(jìn)技術(shù)發(fā)展。目前，其應(yīng)用瓶頸也較多，包括通信信道擁堵、技術(shù)穩(wěn)定性受限、成本較高、用戶體驗(yàn)不佳這4 個(gè)方面。為解決這些問題，可在未來工作中采用多個(gè)獨(dú)立信道提供服務(wù)，并做好中繼加強(qiáng)和降噪管理，同時(shí)采用錯(cuò)峰技術(shù)，增加技術(shù)智能水平，從而突破VR技術(shù)現(xiàn)有應(yīng)用中的瓶頸，推動(dòng)其進(jìn)一步發(fā)展。