虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)和訓(xùn)練中的應(yīng)用

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)和訓(xùn)練中的應(yīng)用2012年3期囊放有.高教ShaanxiJiaoyu?Gaojiao信息技帶【摘要】本文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行了研究,分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征以及在體育教學(xué)和體育訓(xùn)王爽練方面的應(yīng)用.認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一個(gè)新技術(shù),將最終會(huì)在體育教學(xué)和體育訓(xùn)練領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用.【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體育教學(xué)體育訓(xùn)練虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(簡(jiǎn)稱VR),是以沉浸性,交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面.它綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué),仿真技術(shù),多媒體技術(shù),人工智能技術(shù),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù),模擬人的視覺(jué),聽(tīng)覺(jué),觸覺(jué)等感覺(jué)器官功能,使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成

2、的虛擬境界中,并能夠通過(guò)語(yǔ)言,手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互,創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間,具有廣闊的應(yīng)用前景.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計(jì)算機(jī),它的一個(gè)主要功能是生成虛擬境界的圖形.近年來(lái),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用已大步走進(jìn)工業(yè),建筑設(shè)計(jì),教育培訓(xùn),文化娛樂(lè)等方面,它正在改變著我們的生活.體育領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也得到了發(fā)展,各種虛擬體育運(yùn)動(dòng)的技術(shù)系統(tǒng)得到開(kāi)發(fā)并付諸實(shí)踐.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要特征有:1.多感知性所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外,還有聽(tīng)覺(jué)感知,力覺(jué)感知,觸覺(jué)感知,運(yùn)動(dòng)感知,甚至包括味覺(jué)感知,嗅覺(jué)感知等.2.浸沒(méi)感又稱臨場(chǎng)感,指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)

3、程度.3.交互性指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性).4.構(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間,可拓寬人類認(rèn)知范圍,不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境,也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境.一般來(lái)說(shuō),一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由虛擬環(huán)境,以高性能計(jì)算機(jī)為核心的虛擬環(huán)境處理器,以頭盔顯示器為核心的視覺(jué)系統(tǒng),以語(yǔ)音識(shí)別,聲音合成與聲音定位為核心的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng),以方位跟蹤器,數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)備,以及味覺(jué),嗅覺(jué),觸覺(jué)與力覺(jué)反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)及訓(xùn)練中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于體育教學(xué)是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍.它營(yíng)

4、造了"自主學(xué)習(xí)"的環(huán)境,由傳統(tǒng)的"以教促學(xué)"的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí),技能的新型學(xué)習(xí)方式.利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來(lái)的虛擬體育設(shè)備,其"部件"多是虛擬的,可以根據(jù)需要隨時(shí)生成新的設(shè)備.訓(xùn)練內(nèi)容可以不斷更新,使訓(xùn)練及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展.同時(shí),虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性,使學(xué)生能夠在虛擬的環(huán)境中扮演一個(gè)角色,全身心地投入到環(huán)境中去,這非常有利于學(xué)生的技fe-i.Jll練.由于虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無(wú)任何危險(xiǎn),學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí),直至掌握操作技能為止.以下為幾個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)及訓(xùn)練中的應(yīng)用實(shí)例:1.三維

5、蹦床運(yùn)動(dòng)模擬與仿真系統(tǒng).蹦床運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目是一種技巧類體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,該項(xiàng)目中在訓(xùn)練中存在很高的難度和風(fēng)險(xiǎn).而如果采用數(shù)字化三維蹦床運(yùn)動(dòng)模擬與仿真系統(tǒng),可以很好地幫助蹦床運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練.該系統(tǒng)以數(shù)字化三維人體運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),人體運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)數(shù)據(jù)和真實(shí)人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以三維方式逼真模擬,設(shè)計(jì)蹦床技術(shù)動(dòng)作,模擬生成成套技術(shù)動(dòng)作編排,并輔之以人體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)原理驗(yàn)證,分析技術(shù)動(dòng)作,最后將模擬動(dòng)作與實(shí)際訓(xùn)練動(dòng)作同屏,同步對(duì)比,從而具有更強(qiáng)的指導(dǎo)意義.2.虛擬網(wǎng)絡(luò)馬拉松.該系統(tǒng)中,個(gè)人可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和屏幕內(nèi)的虛擬場(chǎng)景,借助于跑步機(jī)或踏步機(jī)進(jìn)行健身,娛樂(lè)和競(jìng)技.這樣該系統(tǒng)就不僅僅用于輔助訓(xùn)練,更

6、重要的是可以成為一種娛樂(lè)的方式.系統(tǒng)有三個(gè)模式:單機(jī)訓(xùn)練,網(wǎng)絡(luò)漫游和網(wǎng)絡(luò)競(jìng)技.單機(jī)訓(xùn)練模式可以通過(guò)跑步機(jī)等硬件設(shè)備與系統(tǒng)交互,而系統(tǒng)可以對(duì)訓(xùn)練時(shí)的速度心率等信息予以實(shí)時(shí)顯示,同時(shí)可以存儲(chǔ)用戶歷史訓(xùn)練信息.漫游模式中,多個(gè)用戶可以在場(chǎng)景中同時(shí)漫游,用戶可以從一個(gè)場(chǎng)景切換到另一個(gè),走到一些特定的物體前面可以選擇察看物體的詳細(xì)信息.競(jìng)技模式中,借助于網(wǎng)絡(luò),運(yùn)動(dòng)員間可以進(jìn)行馬拉松比賽,跑到終點(diǎn)后,系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)用戶所用的時(shí)間,給出一個(gè)排名.3.虛擬自行車.自行車運(yùn)動(dòng)作為奧運(yùn)項(xiàng)目在奧運(yùn)會(huì)中占有一定的地位,但是,作為室外的場(chǎng)地賽和公路自行車項(xiàng)目的訓(xùn)練往往受制于天氣等外界條件,此外,由于自行車運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)對(duì)運(yùn)動(dòng)做

7、功測(cè)試以及監(jiān)控往往受到一定的限制,此外,還有諸如調(diào)時(shí)差訓(xùn)練等的特殊要求.而虛擬自行車系統(tǒng)就可以滿足這方面需求.系統(tǒng)的硬件部分是一輛自行車,它包含傳感器或采集卡,能夠?qū)崟r(shí)地采集一些數(shù)據(jù),如包括角度,角速度以及心率等.然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)串El或其他接口送往計(jì)算機(jī).軟件模塊根據(jù)接受到的這些數(shù)據(jù),可以對(duì)自行車在特定場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬.系統(tǒng)還可以提供分布式仿真的支持,使得多個(gè)運(yùn)動(dòng)員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以在同一個(gè)場(chǎng)地參加訓(xùn)練和比賽,同時(shí)把運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練和比賽的數(shù)據(jù)保存下來(lái),以備統(tǒng)計(jì)分析,有利于教練員更好地指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練和分析對(duì)手.總結(jié)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入體育教學(xué)和訓(xùn)練的研究將對(duì)提高體育教學(xué),訓(xùn)練技術(shù)水平,改善體育教學(xué),訓(xùn)練環(huán)境,優(yōu)化體育教學(xué),訓(xùn)練過(guò)程,培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的人才產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其自身強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和潛力,將會(huì)逐漸受到重視和青睞,最終將在體育領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并發(fā)揮其重要作用.參考文獻(xiàn):1】江成為等.靈境(虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)的理論,實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用【M】.北京:清華大學(xué)出版社.1997.2曾芬芳.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)【M】.上海:上海交通大學(xué)出版社,1997.3王穎,廖可兵,郭陽(yáng)等.集成人機(jī)交互仿真系統(tǒng)研制與應(yīng)用.系統(tǒng)仿真,2007,11(19):24932495.4】李海林,羅長(zhǎng)遠(yuǎn),唐俊.虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù)及其應(yīng)