張 昊,尹文榮

(山東華宇工學(xué)院,山東 德州 253034)

在數(shù)字化飛速發(fā)展時代,新興科技正深刻地影響著各個領(lǐng)域的發(fā)展,體育訓(xùn)練領(lǐng)域同樣受益匪淺。在傳統(tǒng)體育訓(xùn)練依賴于實地操作和教練直接指導(dǎo)的背景下,隨著虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,VR)和增強現(xiàn)實(Augmented Reality,AR)技術(shù)的嶄露頭角,運動領(lǐng)域迎來前所未有的創(chuàng)新機遇。VR通過模擬虛構(gòu)的環(huán)境為運動員提供更為真實的訓(xùn)練體驗[1],有利于激發(fā)運動員的潛在激情和競技潛力,而AR能夠融合數(shù)字信息與真實世界,通過為運動員提供實時數(shù)據(jù)反饋精準(zhǔn)地引導(dǎo)和改進其訓(xùn)練過程。基于此,探究VR和AR在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)優(yōu)勢與挑戰(zhàn)及其在不同體育項目中的實際應(yīng)用效果,通過對兩者進行比較研究,為體育訓(xùn)練領(lǐng)域提供科學(xué)依據(jù),供教練和運動員選擇更適合的技術(shù)方案。

1 虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實是通過計算機技術(shù)模擬出具有三維立體感的全新體驗,用戶可以通過穿戴特殊設(shè)備或進入特定的虛擬空間與虛擬環(huán)境實現(xiàn)交互,其原理是基于計算機圖形學(xué)、傳感技術(shù)及人機交互的綜合運用,通過先進的計算機圖形學(xué)技術(shù),系統(tǒng)可以創(chuàng)建逼真的虛擬環(huán)境,為運動員提供更加真實的感覺和體驗。

體育訓(xùn)練中,VR被廣泛應(yīng)用于多個方面：①在技術(shù)細(xì)節(jié)的訓(xùn)練上大放異彩,如在足球領(lǐng)域,運動員可以通過佩戴VR頭戴設(shè)備在虛擬場地上與對手進行一對一的競技,感受真實的比賽氛圍,從而提高技術(shù)水平。②在戰(zhàn)術(shù)演練時,通過VR技術(shù)模擬不同的比賽場景,讓運動員更好地理解和適應(yīng)戰(zhàn)術(shù)變化[2]。

VR技術(shù)應(yīng)用在體育訓(xùn)練中有諸多優(yōu)勢：①通過創(chuàng)造高度沉浸式的體驗使運動員身臨其境地感受訓(xùn)練場景,增強了訓(xùn)練的現(xiàn)場感。②根據(jù)不同運動員的需求制訂高度個性化、靈活性的訓(xùn)練方案,更好地滿足個體的訓(xùn)練需求,使運動員可以在不同時間、不同地點進行虛擬訓(xùn)練,提高了訓(xùn)練的效率和靈活性。

VR技術(shù)在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)：①技術(shù)本身具復(fù)雜性,硬件和軟件等的投入成本高。②運動員對VR的適應(yīng)需要時間,可能引起暈動癥等不適感需要及時解決。

2 增強現(xiàn)實技術(shù)(AR)在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用

增強現(xiàn)實技術(shù)能通過計算機技術(shù)將數(shù)字信息疊加到真實世界,使用戶能夠在真實環(huán)境中看到與現(xiàn)實世界融合的虛擬元素。AR技術(shù)的原理涉及計算機視覺、傳感技術(shù)及實時數(shù)據(jù)處理,通過設(shè)備的攝像頭捕捉真實世界的圖像或視頻,并將這些信息傳輸給計算機進行處理。計算機通過對圖像或視頻的分析,識別并定位真實世界中的物體,然后在用戶設(shè)備上疊加相應(yīng)的虛擬元素,最終通過顯示設(shè)備(如頭戴式顯示器或手機屏幕)呈現(xiàn)給用戶。

AR在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用涵蓋了多個方面：①在技術(shù)細(xì)節(jié)訓(xùn)練中發(fā)揮關(guān)鍵作用,如籃球運動員可以通過AR眼鏡觀看比賽錄像并在訓(xùn)練中實時獲取投籃姿勢的反饋,從而精準(zhǔn)調(diào)整技術(shù)動作。②在戰(zhàn)術(shù)演練中,通過在實際場地上疊加虛擬信息使教練能夠更好地設(shè)計戰(zhàn)術(shù)布局和隊形變化。③提供實時數(shù)據(jù)分析,幫助運動員和教練更好地理解比賽狀況,制訂更精準(zhǔn)的戰(zhàn)術(shù)。

AR在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用具有獨特的優(yōu)勢,提供的實時、個性化信息反饋使運動員能夠在訓(xùn)練過程中及時調(diào)整和改進動作技巧,增加訓(xùn)練的互動性,使訓(xùn)練更富有趣味性和吸引力[3],但應(yīng)用過程中也面臨一些挑戰(zhàn)：①對硬件設(shè)備的依賴性較強,成本較高,AR眼鏡等設(shè)備的普及尚需時間。②運動場地存在一定復(fù)雜性和不確定性,對AR的精準(zhǔn)應(yīng)用提出了更高的要求。

3 VR與AR的應(yīng)用在體育訓(xùn)練中的比較

如表1所示,從技術(shù)基礎(chǔ)來看,VR通過創(chuàng)造封閉式虛擬環(huán)境使用戶完全沉浸于虛擬世界,而AR更注重與真實環(huán)境的結(jié)合,通過開放式環(huán)境提供更靈活的交互方式,使用戶可以在虛擬與真實之間進行切換。

表1 VR與AR的技術(shù)基礎(chǔ)比較Tab.1 Comparison of technical basis of VR and AR

如表2所示,從運用場景來看,VR主要用于創(chuàng)造虛擬環(huán)境,適用于體育模擬訓(xùn)練和戰(zhàn)術(shù)演練,AR更注重將虛擬元素與真實場景相結(jié)合,適用于實時指導(dǎo)、心理訓(xùn)練等場景。

表2 VR與AR的運用場景比較Tab.2 Comparison of application scenarios of VR and AR

如表3所示,從效果與成效來看,VR能夠提供高度的沉浸體驗,適合個體獨立訓(xùn)練,AR則注重保留真實世界感和虛擬元素的疊加,更適用于團隊合作和個體訓(xùn)練的實時反饋。

表3 VR與AR的訓(xùn)練效果與成效比較Tab.3 Comparison of effect and effectiveness of VR and AR

選擇VR或AR技術(shù)進行體育訓(xùn)練時,需考慮到技術(shù)成本、用戶適應(yīng)度、實時性與靈活性等因素。如表4所示,VR的高成本和相對封閉性使其更適合對訓(xùn)練環(huán)境要求較高的場景,AR則憑借低成本、易適應(yīng)及靈活性的特點更適用于開放式環(huán)境下可以進行實時指導(dǎo)與個性化訓(xùn)練的場景。

表4 VR與AR技術(shù)應(yīng)用的選擇考量Tab.4 Consideration of application selection of VR and AR

4 討論與結(jié)論

4.1 發(fā)展趨勢

未來,新興科技在體育訓(xùn)練中將迎來更多技術(shù)創(chuàng)新與突破,VR有望在沉浸感、圖像質(zhì)量及交互性方面取得重大進展,更高分辨率、更真實的模擬環(huán)境將提供更逼真的訓(xùn)練體驗,使運動員仿佛置身于真實的比賽場景中。新一代的VR設(shè)備會更加輕便、便攜,增強訓(xùn)練的靈活性。AR領(lǐng)域未來將注重技術(shù)的融合與創(chuàng)新,通過將虛擬元素與真實場景更加無縫地結(jié)合,為運動員提供更為細(xì)致、個性化的實時反饋。

AR和VR在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用將不斷拓展,不僅局限于傳統(tǒng)的體育模擬訓(xùn)練和戰(zhàn)術(shù)演練,未來將從以下幾個方面進行拓展：從心理訓(xùn)練與認(rèn)知提升方面來看,利用VR技術(shù)能夠使運動員在模擬的高壓比賽場景中進行心理訓(xùn)練,增強其抗壓能力。AR可以用于認(rèn)知訓(xùn)練,通過疊加虛擬元素來提高運動員的感知和決策速度。從協(xié)同訓(xùn)練與團隊建設(shè)來看,新興科技將促進協(xié)同訓(xùn)練和團隊建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展,通過AR和VR開展訓(xùn)練,團隊成員可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離實時協(xié)同訓(xùn)練,增進團隊默契[4]。從個性化康復(fù)和傷害預(yù)防來看,康復(fù)方案將更加精準(zhǔn),運動員能夠在虛擬環(huán)境中進行康復(fù)訓(xùn)練,實時接受醫(yī)療團隊監(jiān)測康復(fù)進展,提高治療效果。

4.2 面臨的挑戰(zhàn)

新興科技在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用也面臨一些挑戰(zhàn)：①技術(shù)成本。VR和AR設(shè)備的成本仍然較高,可能限制其進一步推廣。隨著技術(shù)的不斷進步,要提高設(shè)備的易用性,降低硬件成本。②技術(shù)的普及度不夠。VR和AR要想在體育領(lǐng)域得到更廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用,需加大推廣力度,與體育組織合作推動技術(shù)應(yīng)用,提高用戶對技術(shù)的接受度。③隱私和數(shù)據(jù)安全問題。采集和分析運動員數(shù)據(jù)時需要確保數(shù)據(jù)的隱私性和安全性,防止泄密和濫用,可通過建立健全的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)來確保數(shù)據(jù)的合法性,使其被安全使用。

4.3 結(jié)論

VR和AR技術(shù)在體育訓(xùn)練中的應(yīng)用較為理想,在提升訓(xùn)練效果、優(yōu)化運動員體驗方面發(fā)揮了積極作用。VR的沉浸式體驗為運動員提供了置身于真實比賽場景的機會,有助于提升運動員的心理素質(zhì)和認(rèn)知水平,AR則通過疊加虛擬元素、實時反饋及數(shù)據(jù)分析來為運動員提供更準(zhǔn)確的訓(xùn)練指導(dǎo)。

從二者的差異來看,VR更注重創(chuàng)造出全新的虛擬環(huán)境,使用戶完全融入其中,則AR更強調(diào)將虛擬元素與真實環(huán)境融為一體,需要根據(jù)具體需求和目標(biāo)來靈活運用這兩項技術(shù),使其更好的為體育訓(xùn)練服務(wù)。

未來,VR和AR在體育訓(xùn)練領(lǐng)域的應(yīng)用仍將是研究的熱點,更多的跨學(xué)科研究將推動VR和AR與認(rèn)知科學(xué)、運動生理學(xué)等領(lǐng)域的深度融合。從技術(shù)方面來看,期待更先進、更輕便的設(shè)備問世,以優(yōu)化用戶體驗,降低應(yīng)用門檻。實際應(yīng)用中,需要深入研究如何更好地整合這些新技術(shù),使其能夠在現(xiàn)有的體育訓(xùn)練模式中最大程度地發(fā)揮優(yōu)勢,同時關(guān)注隱私和安全等倫理問題,確保數(shù)據(jù)安全使用。