健美操訓(xùn)練中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用研究

宋梅

摘要：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的深入，其在體育運(yùn)動(dòng)中也發(fā)揮了顯著而重要的作用，尤其是VR技術(shù)對(duì)健美操訓(xùn)練科學(xué)性的提升效果更加明顯，將仿真技術(shù)與健美操實(shí)現(xiàn)結(jié)合，對(duì)于健美操訓(xùn)練有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義.利用VR仿真對(duì)今后的健美操訓(xùn)練與比賽提供了接近現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo).

關(guān)鍵詞：競(jìng)技健美操;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);體育仿真系統(tǒng);仿真訓(xùn)練;競(jìng)技體育

中圖分類(lèi)號(hào)：G831.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1673-260X（2019）05-0139-03

1 前言

健美操作為對(duì)于美感追求的體育項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)VR技術(shù)的合理應(yīng)用，開(kāi)展相關(guān)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的仿真活動(dòng)，以先進(jìn)的動(dòng)作捕捉與量化分析技術(shù)將訓(xùn)練方法進(jìn)行優(yōu)化，以提升健美操訓(xùn)練的精度.這種技術(shù)對(duì)提升世界健美操的整體層次與優(yōu)化實(shí)戰(zhàn)成績(jī)，對(duì)發(fā)展我國(guó)在世界健美操領(lǐng)域中的整體實(shí)力有著極強(qiáng)的可操作性.

2 針對(duì)體育運(yùn)動(dòng)開(kāi)發(fā)的VR系統(tǒng)

2.1 VR科技與電腦仿真體系

VR技術(shù)以集成的多通道傳感互動(dòng)科技、提升單位面積像素科技、前端三維圖像構(gòu)造科技等等為技術(shù)基礎(chǔ)，通過(guò)電腦構(gòu)造出三維的模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境.在此情況下，在實(shí)現(xiàn)VR的過(guò)程中，借助相關(guān)的傳感器如VR頭盔、VR手套等，甚至可以利用鍵鼠就能訪問(wèn)虛擬世界，以主體的身份開(kāi)展相關(guān)的仿真活動(dòng).相關(guān)實(shí)踐人員能夠利用感官對(duì)聲音、圖像、動(dòng)畫(huà)、氣味、空間尺寸等要素進(jìn)行感知，所以，利用此技術(shù)讓體驗(yàn)者有一種特別真實(shí)的感覺(jué).因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升了人機(jī)交互的友好性與實(shí)用性.

電腦軟件系統(tǒng)是生成相關(guān)的仿真環(huán)境中所必備的途徑之一，如果電腦仿真系統(tǒng)維持在以往陳舊運(yùn)行體系水平，將無(wú)法促進(jìn)VR技術(shù)的良性提升.軟件系統(tǒng)利用收集到的相關(guān)動(dòng)作的素材，進(jìn)行組合、分析、并植入有關(guān)比賽的規(guī)則與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等等.電腦VR系統(tǒng)對(duì)于當(dāng)代世界體育發(fā)展是無(wú)法割舍的重要部分，這一結(jié)論得到了大量實(shí)踐的證明.

2.2 將成熟的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于健美操訓(xùn)練的必要性

健美操的訓(xùn)練常在做出各類(lèi)難度動(dòng)作中配以相應(yīng)的有節(jié)奏的音樂(lè)來(lái)進(jìn)行，健美操參與者在這種情況下進(jìn)行表演，完成高難度或高強(qiáng)度的動(dòng)作，一套健美操比賽的完整節(jié)目一定要結(jié)合音樂(lè)、背景、與肢體語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行演繹，從而表現(xiàn)出健美操的健康與美的特征.一套完整的健美操訓(xùn)練有其具體的動(dòng)作完成質(zhì)量、難度系數(shù)、節(jié)目編排與表現(xiàn)、藝術(shù)指標(biāo)等等要求.近年來(lái)我國(guó)在健美操的水平上有所提升，在世界上屢獲殊榮，但距離健美操?gòu)?qiáng)國(guó)還有一段路要走.

當(dāng)前健美操訓(xùn)練虛擬現(xiàn)實(shí)大部分是對(duì)比賽現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)環(huán)境的模擬，可以將每一個(gè)組合動(dòng)作進(jìn)行分解、研究、分析，從而獲取相關(guān)的精確數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)相關(guān)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練與考核，將相關(guān)的訓(xùn)練、考核數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析，為今后真實(shí)環(huán)境中的訓(xùn)練提供精確的參考.在硬件系統(tǒng)的構(gòu)成中，其中的輸入系統(tǒng)由動(dòng)作捕捉器、圖像轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、動(dòng)作輸入器等組成;輸出系統(tǒng)則包括信號(hào)變換器與效果顯示設(shè)備協(xié)同工作;使用者通過(guò)三維建模、模型處理設(shè)備、電腦、顯卡、仿真集成模塊與力反饋系統(tǒng)組成了模擬真實(shí)訓(xùn)練考核的環(huán)境.利用體育訓(xùn)練VR系統(tǒng)的良好運(yùn)行，受訓(xùn)人借助視聽(tīng)的沖擊，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行最接近現(xiàn)實(shí)的專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練.

3 健美操VR技術(shù)對(duì)訓(xùn)練效果的積極作用

當(dāng)今世界是知識(shí)與科技爆炸的時(shí)代，隨著體育運(yùn)動(dòng)在全世界范圍的推廣，VR科技在體育運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用.隨著技術(shù)的深入發(fā)展，VR技術(shù)會(huì)在健美操運(yùn)動(dòng)員的選拔、日常練習(xí)、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練、身體機(jī)能復(fù)原上發(fā)揮更加積極的作用.在對(duì)動(dòng)作的深入調(diào)研和對(duì)VR系統(tǒng)實(shí)用性的進(jìn)一步發(fā)掘的過(guò)程中，就能逐步發(fā)現(xiàn)VR技術(shù)的重大應(yīng)用價(jià)值.

3.1 以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升健美操的選拔水平

以先進(jìn)的方法選拔體育人才，對(duì)于健美操運(yùn)動(dòng)的積極發(fā)展、提升相關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)者的運(yùn)動(dòng)能力有著積極的推動(dòng)效果.以往我國(guó)在運(yùn)動(dòng)員的選拔上總是憑借教練的經(jīng)驗(yàn)與印象，由于缺乏科學(xué)的分析與研究，導(dǎo)致有運(yùn)動(dòng)潛質(zhì)的人員被忽略，造成了優(yōu)質(zhì)人才的埋沒(méi).選拔健美操運(yùn)動(dòng)員要考評(píng)的因素包括：體重、身高、肌肉分布、整體柔韌程度、反應(yīng)速度、力量等等，這就要求利用收集到的大量一手資料，并建立相關(guān)仿真模型，將不同的運(yùn)動(dòng)員分類(lèi)進(jìn)行分析，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并將標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于健美操選拔人才的工作中.

3.2 通過(guò)各角度無(wú)限回看來(lái)對(duì)相應(yīng)動(dòng)作進(jìn)行精加工

采用VR技術(shù)就可以將健美操中的每一個(gè)角度、時(shí)間點(diǎn)動(dòng)作進(jìn)行錄入、回放、研究、整改，以提升相應(yīng)動(dòng)作的技術(shù)準(zhǔn)確性.以VR技術(shù)為手段，能夠及時(shí)成像，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精確重放運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作的相關(guān)動(dòng)作，通過(guò)VR系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)，可以在未進(jìn)行動(dòng)作之前將提前預(yù)演多個(gè)動(dòng)作或一個(gè)動(dòng)作的各個(gè)分解步驟，同時(shí)還能借助視頻與專(zhuān)業(yè)研究軟件，把標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作與健美操運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行比較，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員的優(yōu)點(diǎn)、短處和問(wèn)題所在.可以看到，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與其在現(xiàn)實(shí)中的推廣，能大幅減少運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中可能出現(xiàn)的疲勞與傷痛，保證運(yùn)動(dòng)員能以最短時(shí)間熟練掌握相關(guān)動(dòng)作，不斷發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)訓(xùn)練過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)作不完整、失誤等問(wèn)題，幫助教練為提升運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作質(zhì)量與整體節(jié)目效果而提出建設(shè)性的意見(jiàn)與建議，為有效達(dá)到良好的訓(xùn)練效果而努力.

3.3 在細(xì)節(jié)與程序上對(duì)健美操的動(dòng)作與技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)

健美操比賽中重要的得分點(diǎn)就是其動(dòng)作的安排.如果要快速提升動(dòng)作的優(yōu)勢(shì)與節(jié)目編排創(chuàng)新質(zhì)量，仍能夠借助VR技術(shù)的特別精確的動(dòng)作捕獲、分析運(yùn)動(dòng)員的各項(xiàng)身體機(jī)能、具體數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)的偏差并進(jìn)行修正，結(jié)合節(jié)目特征、各類(lèi)比賽規(guī)則、打分標(biāo)準(zhǔn)建立并不斷優(yōu)化健美操最佳動(dòng)作的數(shù)據(jù)庫(kù)，利用VR系統(tǒng)的輸入、改進(jìn)、輸出等功能創(chuàng)新發(fā)展出各種高分動(dòng)作.在以專(zhuān)業(yè)軟件獲取到數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)動(dòng)作后，從相關(guān)運(yùn)動(dòng)員自身的駕馭動(dòng)作的能力、日常訓(xùn)練效果、具體個(gè)人特點(diǎn)出發(fā)，按科學(xué)與訓(xùn)練、比賽標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行電腦動(dòng)作設(shè)計(jì)，并在相關(guān)VR系統(tǒng)中進(jìn)行模擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練，制定并不斷改進(jìn)具體的動(dòng)作編排.因此，利用VR技術(shù)與其系統(tǒng)的運(yùn)行，確保VR技術(shù)能協(xié)助運(yùn)動(dòng)員完成身體強(qiáng)化、技術(shù)優(yōu)化、成績(jī)提升的目的，同時(shí)為相關(guān)教練開(kāi)展訓(xùn)練計(jì)劃的編制、訓(xùn)練方法的落實(shí)提供保障.

3.4 以詳細(xì)的數(shù)據(jù)對(duì)健美操訓(xùn)練的環(huán)境進(jìn)行模擬重建

參考國(guó)內(nèi)國(guó)際有關(guān)健美操的相關(guān)場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)，利用VR技術(shù)模擬建設(shè)相關(guān)競(jìng)技場(chǎng)地實(shí)景，這從軟件上保證了相關(guān)教練員、運(yùn)動(dòng)員在場(chǎng)地與訓(xùn)練上的安排，對(duì)于訓(xùn)練、比賽的順利開(kāi)展有很重要的意義.將VR訓(xùn)練與考核的機(jī)制推廣到健美操的訓(xùn)練與比賽當(dāng)中，在這一過(guò)程中逐漸分析、優(yōu)化、創(chuàng)造各類(lèi)新型動(dòng)作.所以，不但能夠在比賽之前的適應(yīng)期利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行分析，還能依據(jù)相關(guān)過(guò)程中記錄的數(shù)據(jù)，實(shí)施改編、提升，從而發(fā)展出新的動(dòng)作組合，同時(shí)利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、教練意見(jiàn)與建議、設(shè)計(jì)并創(chuàng)造相關(guān)動(dòng)作并進(jìn)行實(shí)踐，以保證與實(shí)際比賽相接軌，確保相關(guān)運(yùn)動(dòng)員可以在保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的提升，達(dá)到或超出比賽預(yù)期.

4 VR技術(shù)對(duì)健美操訓(xùn)練的設(shè)計(jì)與實(shí)施

如今的虛擬現(xiàn)實(shí)科技在國(guó)際上體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域已經(jīng)得到了很好的推廣，同時(shí)該技術(shù)也在不斷進(jìn)步與發(fā)展，其對(duì)于比賽的實(shí)戰(zhàn)也有很大的推動(dòng).從當(dāng)前我國(guó)的健美操發(fā)展的現(xiàn)狀看，與發(fā)達(dá)國(guó)家比較仍存在不少差距.因此，應(yīng)實(shí)施頭腦風(fēng)暴法，集成多個(gè)行業(yè)的專(zhuān)家進(jìn)行論證、分析與實(shí)踐，方可最大限度地將我國(guó)健美操的長(zhǎng)處不斷發(fā)揮，將健美操的訓(xùn)練與實(shí)戰(zhàn)水平實(shí)施提升.

4.1 健美操訓(xùn)練的VR技術(shù)對(duì)于硬件組成的相關(guān)要求

現(xiàn)在，VR訓(xùn)練科技在國(guó)際上形成了持續(xù)發(fā)展與提高的趨勢(shì)，很大程度要?dú)w功于其高性能的硬件組成與軟件運(yùn)行環(huán)境，從而有能力將相關(guān)教練人員與運(yùn)動(dòng)者的水平有效提升.以體系VR系統(tǒng)為例，其利用INPUT、OUTPUT系統(tǒng)，打造了可以亂真的VR環(huán)境，能進(jìn)行有針對(duì)性的、精確的、系統(tǒng)的VR練習(xí).要注重仿真系統(tǒng)的建立與健全，將系統(tǒng)中的各個(gè)部件與設(shè)備的能力充分發(fā)揮出來(lái)，并協(xié)調(diào)各部件之間的協(xié)作關(guān)系，在VR系統(tǒng)的建立與運(yùn)行過(guò)程中，一定要考慮到使用者的感受，從味覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)上保證其感覺(jué)達(dá)到最接近現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)，進(jìn)而提升用戶體驗(yàn).通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中軟件與硬件的配合，并在系統(tǒng)的整體把控下，使得健美操VR訓(xùn)練中，不管是VR訓(xùn)練場(chǎng)地、還是VR器械，或者仿真動(dòng)作組合都能讓用戶達(dá)到特別真實(shí)的感覺(jué)，享受到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)帶來(lái)的各種使用價(jià)值，從而保證健美操訓(xùn)練的效果.

4.2 從系統(tǒng)組成上關(guān)注健美操VR技術(shù)

通過(guò)VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)健美操訓(xùn)練的模擬，其中最關(guān)鍵的技術(shù)是VR的軟件操作系統(tǒng)技術(shù)，經(jīng)過(guò)其在多個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，基本都是以電腦系統(tǒng)與相關(guān)算法為核心開(kāi)展模擬工作的.電腦硬件以及編程中的算法成為健美操VR訓(xùn)練的必要保障.VR系統(tǒng)從運(yùn)行系統(tǒng)上來(lái)講有以下系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)、單板機(jī)、仿真機(jī)系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)、工作站系統(tǒng)、小巨型機(jī)系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)等，每一系統(tǒng)都有軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)構(gòu)成.當(dāng)前通過(guò)VR技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的高效組合，保證了仿真在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中能夠快速、精準(zhǔn)地獲取各類(lèi)有效資源.同時(shí)VR技術(shù)依托當(dāng)下流行的云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)、并行、海量存貯、資源均衡、合理分配等功能.以上這些措施從前沿科技出發(fā)，為實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與建立仿真系統(tǒng)提供了有力的科學(xué)保障.

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)下在科學(xué)技術(shù)水平迅猛上升的形勢(shì)下，通過(guò)VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)模擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練已在體育領(lǐng)域達(dá)到了相應(yīng)的積極效果，特別是在健美操、游泳、大型團(tuán)體活動(dòng)中有更突出的表現(xiàn).VR技術(shù)的突出特征就是它的高效性，尤其是在健美操訓(xùn)練中，能夠在第一時(shí)間捕獲運(yùn)動(dòng)員的各類(lèi)動(dòng)作參數(shù)，為創(chuàng)造新動(dòng)作、改善具體動(dòng)作編排、檢查訓(xùn)練成果、分析問(wèn)題所在并及時(shí)改進(jìn)提供了幫助.以上行為在健美操的改進(jìn)與創(chuàng)新工作上有著積極的推動(dòng)作用，并可以將這一技術(shù)在不同體育訓(xùn)練與比賽中推廣實(shí)施.

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