基于VR技術(shù)的ESPORT訓(xùn)練管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)＊

郝 萍，蔡 赟

（1.蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730300；2.蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

＊［基金項(xiàng)目］甘肅省高等學(xué)校創(chuàng)新基金項(xiàng)目“互聯(lián)網(wǎng)+虛擬體育運(yùn)動(dòng)管理系統(tǒng)研究”（編號(hào)：2021B-611）

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練管理方面，也開(kāi)始逐步應(yīng)用前沿技術(shù)，通常運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練項(xiàng)目繁多，為方便處理大量運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練信息，設(shè)計(jì)一款ESPORT訓(xùn)練管理系統(tǒng)非常重要，可以更便捷、高效、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單地管理運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練項(xiàng)目，促進(jìn)提升運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的管理水平，讓更多的愛(ài)好者快速參與，以達(dá)到全民健身的目標(biāo)。

1 ESPORT訓(xùn)練管理系統(tǒng)概述及意義

ESPORT訓(xùn)練管理系統(tǒng)是基于VR技術(shù)建立線上運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，搭建互聯(lián)網(wǎng)虛擬運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練活動(dòng)平臺(tái)，系統(tǒng)提供運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練展示、練習(xí)、管理、上傳、學(xué)習(xí)、活動(dòng)等功能。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是進(jìn)行信息傳播的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)的根本保障[2]。其中虛擬視頻可用VR眼鏡觀看，利用人機(jī)接口，將虛擬環(huán)境和用戶(hù)實(shí)時(shí)連接，使用戶(hù)無(wú)縫參與到運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等各類(lèi)虛擬活動(dòng)中，并方便參加在線運(yùn)動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)報(bào)名。在實(shí)際中，傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在形式、載體、模式上沒(méi)有太多的突破，而在前沿技術(shù)的輔助下將傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練升級(jí)變革，轉(zhuǎn)型為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練新形態(tài)，使運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練信息化、虛擬化、智能化勢(shì)在必行，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練理論與實(shí)踐通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)才有可能突破。信息化技術(shù)造就了傳播渠道變革，在線運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練平臺(tái)上將會(huì)發(fā)展出來(lái)更多的新拓展項(xiàng)目，最終形成較為豐富的新興全民線上運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練項(xiàng)目。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

虛擬體育系統(tǒng)是從由虛擬演播室技術(shù)發(fā)展而來(lái)，它屬于虛擬演播室技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用分支[3]。國(guó)外虛擬仿真技術(shù)在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練領(lǐng)域中有著較為廣泛的應(yīng)用，包括籃球、馬拉松、滑雪、攀登等各類(lèi)體育健身運(yùn)動(dòng)。企業(yè)與高校聯(lián)合，在美國(guó)加利福尼亞戴維斯大學(xué)中進(jìn)行了雪橇運(yùn)動(dòng)的仿真環(huán)境建設(shè)，用戶(hù)利用VR設(shè)備與虛擬場(chǎng)景進(jìn)行交互。中國(guó)央視在2002年釜山亞運(yùn)會(huì)中采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，打造各種不同的虛擬場(chǎng)景，能夠隨時(shí)變換主持人背景風(fēng)格，借助虛擬技術(shù)形成了不受實(shí)體空間大小限制的優(yōu)勢(shì)，讓釜山亞運(yùn)會(huì)的直播受到了觀眾的喜愛(ài)和一致好評(píng)。目前，國(guó)內(nèi)已有大批知名高校院所參與VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練研究之中，包括清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院、北京VR研究中心等，準(zhǔn)備聯(lián)合開(kāi)發(fā)的VR健身和VR保齡球運(yùn)動(dòng)設(shè)備，未來(lái)將應(yīng)用在體育領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為國(guó)內(nèi)外體育領(lǐng)域提供了新型的解決方案，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)體育的不足與缺陷，加速運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練全民普及進(jìn)程，通過(guò)虛擬技術(shù)降低體育專(zhuān)業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用難度，從而獲得良好的發(fā)展前景。我們預(yù)判的未來(lái)體育文化的發(fā)展走勢(shì)中，互聯(lián)網(wǎng)+體育也將會(huì)是其中一種[4]。

3 系統(tǒng)主要功能與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 系統(tǒng)主要功能

整體系統(tǒng)主要研究有4個(gè)核心功能，包括賽事信息發(fā)布、虛擬訓(xùn)練演示、虛擬運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、網(wǎng)絡(luò)在線報(bào)名。

賽事信息發(fā)布：可發(fā)布體育賽事信息，讓用戶(hù)在終端上瀏覽信息，激發(fā)用戶(hù)參與賽事的興趣，構(gòu)建虛擬運(yùn)動(dòng)宣傳平臺(tái)，將體育新聞、賽事信息、輸贏結(jié)果等公布，報(bào)道體育網(wǎng)紅、明星熱點(diǎn)新聞。

虛擬訓(xùn)練演示：提供豐富的VR訓(xùn)練演示視頻讓用戶(hù)在線觀看，不斷提升運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水準(zhǔn)，該虛擬視頻面向業(yè)余愛(ài)好者，沒(méi)有專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的高要求。

虛擬運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練：用戶(hù)可隨意控制VR視頻的虛擬場(chǎng)景中角度變化，在虛擬空間中產(chǎn)生真實(shí)感體驗(yàn)，在虛擬運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中身臨其境，支持足不出戶(hù)VR運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。

網(wǎng)絡(luò)在線報(bào)名：減少用戶(hù)實(shí)地報(bào)名的煩瑣程序，高效率參與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，需要填報(bào)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練信息，支持網(wǎng)絡(luò)報(bào)名信息推送和分享，讓用戶(hù)一目了然，掌握?qǐng)?bào)名進(jìn)度。

3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在系統(tǒng)研究過(guò)程中，要對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)等進(jìn)行認(rèn)真分析與研究，才能保障項(xiàng)目順利完成。同時(shí)，也會(huì)遇到研究難點(diǎn)，可利用優(yōu)勢(shì)有效解決。

VR優(yōu)化與結(jié)構(gòu)調(diào)整。使用VR眼鏡或頭盔進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，會(huì)出現(xiàn)不舒適、容易疲勞等問(wèn)題。利用VR視頻優(yōu)化，將時(shí)間、視角、清晰等參數(shù)優(yōu)化，與廠家在VR眼鏡設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品質(zhì)量、觀察角度等方面進(jìn)行調(diào)整。

普及線上運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和報(bào)名。面向用戶(hù)接受程度低、無(wú)法適應(yīng)、操作難度等問(wèn)題，采用“互動(dòng)推薦”和“傻瓜報(bào)名”算法，全程視頻動(dòng)畫(huà)引導(dǎo)協(xié)助用戶(hù)使用系統(tǒng)，做到快速上手使用系統(tǒng)。

防止VR視頻被侵權(quán)。除了防盜鏈措施，嘗試與區(qū)塊鏈廠商合作，用區(qū)塊鏈解決追查溯源、線上比對(duì)、唯一識(shí)別等難題，一旦發(fā)生侵權(quán)就能提供強(qiáng)有力的法律證據(jù)。

保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全。服務(wù)器容易受到磁場(chǎng)、計(jì)算機(jī)病毒、黑客侵入等干擾和破壞，可依托阿里云或IDC大型供應(yīng)商提供保障服務(wù)，并建立容災(zāi)備份系統(tǒng)。

4 ESPROT原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

ESPROT原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以分層管理、擴(kuò)展接口、數(shù)據(jù)安全、升級(jí)方便等原則，為了適應(yīng)不同的環(huán)境下的需求，本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，跨系統(tǒng)、分布式、多層次的系統(tǒng)架構(gòu)，能對(duì)VR視頻流進(jìn)行穩(wěn)定處理，采用承載大數(shù)據(jù)流的技術(shù)架構(gòu)。使用ASP.NET分層模型實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，包括模型層Model、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層Dal、業(yè)務(wù)邏輯層Bll和表示層Web[5]。整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)分為前端子系統(tǒng)與后端子系統(tǒng)，前端子系統(tǒng)是用戶(hù)觀看控制管理VR視頻功能，后端子系統(tǒng)為管理員對(duì)前端數(shù)據(jù)進(jìn)行管理控制。前端與后端用戶(hù)都能夠利用任何Web瀏覽器進(jìn)行使用，為用戶(hù)使用系統(tǒng)提供便捷的體驗(yàn)。以下是這些功能實(shí)現(xiàn)中的具體設(shè)計(jì)。

前臺(tái)用戶(hù)端。由瀏覽賽事信息、虛擬訓(xùn)練演示、虛擬體育運(yùn)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)在線報(bào)名、用戶(hù)注冊(cè)、個(gè)人信息管理、用戶(hù)登錄、系統(tǒng)反饋、聯(lián)系我們、退出系統(tǒng)、系統(tǒng)使用幫助等組成。用戶(hù)登錄界面和系統(tǒng)首頁(yè)界面分別如圖2和圖3所示。

圖2 用戶(hù)登錄界面

圖3 系統(tǒng)首頁(yè)界面

后臺(tái)管理端。由賽事信息管理、訓(xùn)練演示管理、體育運(yùn)動(dòng)管理、網(wǎng)絡(luò)報(bào)名管理、用戶(hù)信息管理、系統(tǒng)反饋管理、聯(lián)系我們管理、系統(tǒng)設(shè)置管理、使用幫助管理等組成。管理登錄界面和管理首頁(yè)界面分別如圖4和圖5所示。

圖4 管理登錄界面

圖5 管理首頁(yè)界面

數(shù)據(jù)庫(kù)概要設(shè)計(jì)是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要負(fù)責(zé)整體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、調(diào)用等環(huán)節(jié)，系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)庫(kù)兩者之間相互對(duì)應(yīng)不可分離。根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)ESPORT訓(xùn)練管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)名稱(chēng)定為VRSports，如表1所示。

表1 VRSports數(shù)據(jù)庫(kù)清單

5 結(jié)論

ESPORT訓(xùn)練管理系統(tǒng)的研究較為復(fù)雜，涉及體育、軟件、管理等相關(guān)專(zhuān)業(yè)交叉融合，系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)難度較大，多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員共同參與后才能較好完成，系統(tǒng)研發(fā)需要團(tuán)隊(duì)建設(shè)、需求調(diào)研、系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)規(guī)劃、開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)等過(guò)程。隨著VR技術(shù)的發(fā)展，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中將會(huì)持續(xù)深入應(yīng)用。體育場(chǎng)景虛擬系統(tǒng)能夠提供一種安全靈活的體育運(yùn)動(dòng)環(huán)境[6]，虛擬化與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練結(jié)合也是必然趨勢(shì)，在體育領(lǐng)域融入的深度也會(huì)逐步加速，用戶(hù)體驗(yàn)舒適感有效增強(qiáng)，解決VR設(shè)備使用局限性和數(shù)字版權(quán)保護(hù)等問(wèn)題后，對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在全民健身普及推廣中起到重要的作用。