虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等學(xué)校射擊訓(xùn)練中應(yīng)用的探討

◇溫州體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校 楊靜

在高等學(xué)校教育體系中，射擊訓(xùn)練一直是管理部門嚴(yán)格把控的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一。很多高校禁止軍訓(xùn)之外的射擊訓(xùn)練，很多大學(xué)生不了解射擊訓(xùn)練的重要性，也不太注重安全防護(hù)意識，很容易造成人身安全事故。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將現(xiàn)實(shí)中危險(xiǎn)性較高的射擊訓(xùn)練內(nèi)容降低很大風(fēng)險(xiǎn)，只需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相關(guān)VR交互產(chǎn)品，即可實(shí)現(xiàn)沉浸式、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、分布式、桌面型的虛擬現(xiàn)實(shí)射擊訓(xùn)練目標(biāo)。

在高等學(xué)校中，射擊主要指槍械以及弓箭等方式，由于安全限制和場地保護(hù)目標(biāo)，大多數(shù)學(xué)校并不具備野外射擊靶場，也沒有充足的射擊訓(xùn)練硬件條件。很多高校無法將射擊訓(xùn)練內(nèi)容與教學(xué)相結(jié)合，感興趣的學(xué)生只能通過付費(fèi)去其他射擊訓(xùn)練場所感受射擊訓(xùn)練的魅力。從素質(zhì)教育的角度講，射擊訓(xùn)練有利于提高射擊操作嚴(yán)謹(jǐn)性，提升射擊動(dòng)作的規(guī)范性，提高注意力等不同能力維度。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中應(yīng)用非常廣泛的信息技術(shù)之一，能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)參數(shù)化模型建立的三維空間與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相隔離，充分調(diào)動(dòng)人類的多重感官能力，在虛擬環(huán)境中完成行為交互。在教育行業(yè)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被稱為實(shí)用性最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)之一，VR設(shè)備的不斷研發(fā)創(chuàng)新與投入，讓更多學(xué)生了解和認(rèn)知虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用方式[1]。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多媒體技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互功能，將人類所知所感的內(nèi)容體現(xiàn)在虛擬環(huán)境中，將目標(biāo)物進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)模型的建立。通過使用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)較高的人工操作內(nèi)容，還能夠多次試錯(cuò)，充分利用計(jì)算機(jī)原理中的重置清零性能，降低設(shè)備使用成本[2]，提升利用率和沉浸式感受。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等學(xué)校射擊訓(xùn)練中的應(yīng)用路徑

（一）桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)射擊訓(xùn)練。

很多計(jì)算機(jī)都能夠?qū)崿F(xiàn)桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)的射擊訓(xùn)練操作，原因在于產(chǎn)品交互難度不大，可以通過鼠標(biāo)和鍵盤輸入方式控制射擊訓(xùn)練動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性。桌面型軟件的后期維護(hù)成本較低，安裝較容易，但是用戶體驗(yàn)感并不強(qiáng)，不具備沉浸式和交互優(yōu)勢[3]。運(yùn)動(dòng)員和普通用戶都可以充分利用此類型軟件進(jìn)行射擊訓(xùn)練，可以自由選擇射擊場所、訓(xùn)練目標(biāo)更換、射擊方向的控制等。但是由于桌面型射擊訓(xùn)練軟件與實(shí)景沉浸式體驗(yàn)方式不同，在執(zhí)行觀察場景時(shí)，無法做到完美操控射擊設(shè)備，對槍支和弓箭的操作體驗(yàn)感不足。因此比較適用于學(xué)生等普通用戶，對于專業(yè)性較高的射擊運(yùn)動(dòng)員來說，性價(jià)比和體驗(yàn)感相對較差。

（二）沉浸式VR射擊訓(xùn)練。

沉浸式VR設(shè)備可以將產(chǎn)品用戶的感官與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相隔離，在設(shè)備與聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)共同建立的虛擬化三維數(shù)據(jù)空間中感受到獨(dú)特的射擊訓(xùn)練體驗(yàn)。根據(jù)使用次數(shù)和時(shí)長，用戶在登錄系統(tǒng)后可以自行選擇射擊工具，選擇目標(biāo)訓(xùn)練場景，在沉浸式體驗(yàn)過程中，感受到射擊的生動(dòng)體驗(yàn)感覺。真實(shí)環(huán)境下的射擊訓(xùn)練操作對運(yùn)動(dòng)員的要求較多，需要將動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化，但是在VR設(shè)備構(gòu)建的虛擬環(huán)境中，可以隨意發(fā)揮，使用正確的射擊姿勢和手法都會收獲加分獎(jiǎng)勵(lì)，激勵(lì)用戶規(guī)范射擊姿勢和槍械弓箭的使用方法等。沉浸式VR射擊訓(xùn)練不僅可以節(jié)約空間，還可以協(xié)助用戶或者運(yùn)動(dòng)員發(fā)現(xiàn)自身在訓(xùn)練過程中容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤問題，可以采用重復(fù)操作的方式糾正發(fā)力點(diǎn)，將真實(shí)的射擊訓(xùn)練感受轉(zhuǎn)移到虛擬環(huán)境中。

（三）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)式射擊訓(xùn)練。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的射擊訓(xùn)練產(chǎn)品玉城盡是產(chǎn)品不同，在模擬與仿真現(xiàn)實(shí)世界的同時(shí)，增強(qiáng)產(chǎn)品用戶對真實(shí)環(huán)境的感受。很多企業(yè)研發(fā)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，需要將VR技術(shù)、模式識別算法、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物理力學(xué)原理、聲學(xué)光學(xué)等多類學(xué)科進(jìn)行綜合，模擬真實(shí)世界的射擊彈道訓(xùn)練和弓箭發(fā)出訓(xùn)練操作細(xì)節(jié)。很多用戶在使用AR產(chǎn)品的過程中，能夠充分感受到身臨其境的射擊感覺，面對并不確定的目標(biāo)靶向，監(jiān)控每次射擊訓(xùn)練的準(zhǔn)確率等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，用戶可以在產(chǎn)品使用過程中學(xué)習(xí)到更多科學(xué)規(guī)范地使用動(dòng)作。通過設(shè)置不同類型的語音提示，用戶或者運(yùn)動(dòng)員可以根據(jù)自身的喜好選擇訓(xùn)練目標(biāo)，達(dá)到模擬現(xiàn)實(shí)世界射擊訓(xùn)練與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的和諧統(tǒng)一。

（四）分布式射擊訓(xùn)練。

分布式射擊訓(xùn)練產(chǎn)品，是將分布式云計(jì)算技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中建立的虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)模型進(jìn)行并發(fā)處理，充分利用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、開放性、共享性，能夠?qū)a(chǎn)品用戶在體驗(yàn)不同場景的射擊訓(xùn)練操作內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)化表達(dá)，有利于后續(xù)競賽學(xué)習(xí)的重點(diǎn)改革。根據(jù)高等學(xué)校中學(xué)生分布特點(diǎn)，很多射擊愛好者都會采用分布式射擊訓(xùn)練VR產(chǎn)品，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中你模擬射擊發(fā)射過程，感受到獨(dú)特的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。此外，分布式射擊訓(xùn)練產(chǎn)品不僅成本較低，還可以根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有選擇性和針對性地對用戶操作進(jìn)行高效數(shù)據(jù)管理，將虛擬的射擊體驗(yàn)經(jīng)歷與數(shù)據(jù)模型世界一同存儲，完善用戶的感官體驗(yàn)。

三、結(jié)語

很多高校無法將射擊訓(xùn)練內(nèi)容與教學(xué)相結(jié)合，感興趣的學(xué)生只能通過付費(fèi)去其他射擊訓(xùn)練場所感受射擊訓(xùn)練的魅力。結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將現(xiàn)實(shí)中危險(xiǎn)性較高的射擊訓(xùn)練內(nèi)容降低很大風(fēng)險(xiǎn)，只需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相關(guān)VR交互產(chǎn)品，即可實(shí)現(xiàn)沉浸式、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、分布式、桌面型的虛擬現(xiàn)實(shí)射擊訓(xùn)練目標(biāo)。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互功能，將人類所知所感的內(nèi)容體現(xiàn)在虛擬環(huán)境中，將目標(biāo)物進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)模型的建立。