虚拟现实技术在足球训练中的应用研究

贺 楠（咸阳师范学院体育系，陕西咸阳，712000）

虚拟现实技术在足球训练中的应用研究

贺 楠
（咸阳师范学院体育系，陕西咸阳，712000）

文章针对足球这一项运动，对虚拟现实技术进行了简要说明，主要探索了其在足球训练中的功能以及设计流程，希望对足球训练技术提供一些理论参考。

虚拟现实技术；足球训练；模拟训练场

1 虚拟现实技术

虚拟现实技术简称VR技术，也称做灵境技术。VR技术是运用计算机进行三维动画的制作，生成与现实足球训练场类似的模拟训练场，并借助传感装置，使用户在视觉、触觉、听觉等感官上与虚拟环境形成交互，形成真实的训练感受。VR技术在体育中的运用具有科学性、交互性、想象性等优点，在体育训练中有着明显的优势以及成效。

1.1 虚拟现实技术在足球训练中的技术设计基础

建模软件配置方面是采用3D建模软件：MAX、CAD、poser8.0,交互实现的工具是EON studio,虚拟建模软件的运行环境主要包括windows7、windows xp。

poser8.0、Make human、 MAX、3ds等软件在人体建模中运用普遍，而其中最适用于人体建模的是poser8.0。因为poser8.0比其他软件操作上更便捷灵活且软件界面简单。在操作时只需要三个主要步骤，选择人体的模型，其对人的虚拟体态进行核定，最后再设计虚拟人的姿势。这样既可以提高设计的效率又能减少设计时间。由于在运动中，人体的骨骼发挥主要作用，因此系统软件在对骨骼进行控制时要充分考虑模拟人的骨骼活动情况，保障运动姿势的灵活。poser8.0在建模时，有专门针对骨骼进行建造的系统，帮助人体建模时能够直观地有层次的建造，且加入了MAX、3ds等软件来完成更为复杂真实的操作过程。

1.2 虚拟建模的主要技术

虚拟建模的技术主要包括运动人体建模技术、虚拟场景建模技术、交互技术。人体建模技术是模拟人体运动的关键，主要是采取人体模型的分层法建立三维的人体模型。分层法将人体分成三个结构：肌肉、骨骼以及皮肤，通过建立内部结构的模型来促进仿真人的运动，更好地控制仿真人的运动姿势。而虚拟足球场的建模要设计很多，包括实物、虚拟人以及灯光场地变化等建立。实物主要是设计足球、足球场、场地设施等，还要设计虚拟人的不同运动姿势。人机交互的建立指的是足球运动员运用三维交互的设备，对虚拟的设备进行操作指令的下达，同时虚拟装备对指令作出反应。用户可以通过该技术与系统交流并在模拟的环境中获得训练的同步反馈。

2 VR技术在足球训练中的作用分析

VR 技术在足球训练中具备科学性、交互性、想象性等特征，有明显的训练效率及低训练风险，越来越被熟知运用。虚拟技术不仅在体育足球的教学中提供教学指导，还在足球训练中降低运动员的运动风险，较少现实环境对运动员的干扰，因而很多足球场都具备这项信息技术。在足球运动中，VR 技术主要有以下几点功能：

2.1 构建高度真实的模拟训练场

VR 技术是借助三维的图像库构建仿真训练场地，为足球训练者搭建一个真实生动的训练环境，加强临场的真实度。环境包含了足球场背景、场地配置、足球比赛场景以及虚拟人的模型建立。虚拟足球训练场是通过多重影像、数据以及图片搭建几乎与现实训练场地类似的三维环境。受训者在这种环境中训练可以预先感受很多比赛情况和突发事件，减低在现实比赛中的摩擦与受伤概率。根据系统构建，大致可得出如图1的虚拟足球训练系统：

图1 -虚拟足球训练设计结构

2.2 加强运动员特训

VR技术是运用了很多领先的高新技术，例如三维图形可视化生成系统、图形工作站、三维交互式合成器、头盔显示器等技术。三维图像可视化的生成系统能够将风向、风力大小、温度以及适度等自然环境统一合成，建立高度仿真的虚拟训练环境。在对运动员的训练上，能够帮助检测分析运动员单人训练时的现实状况。例如，该系统的用于测试生理生化的感应器，可以在运动时对身体损伤情况分析，对运动员超强度超负荷的动作进行分析给予建议，及时阻止。及时地对单独训练的足球运动员进行基本情况测试，根据其身体状况安排训练内容以及训练时间。

2.3 加强队员临场配合

有效的比赛阵型能帮助球队在比赛中运用自如，有利于队员之间的配合度。在足球比赛之前，教练一般会对队员进行训练，提前组织好比赛时要用的阵型，以及在安排好比赛进行到哪个阶段采取什么阵型，来提高队员之间的战斗力。虚拟系统在对阵型安排上有着独特的作用，通过该系统，输入足球比赛的各种阵型数据，针对比赛对手设计合适的多种阵型组织专门的训练。模拟系统不仅根据阵型操作还能够设计出新的适用于针对对手的比赛阵型。该系统设计出的多种阵型可以加强球队队员之间的配合训练，最大化地协调队员与队员之间的训练习惯以及个人水平。系统对各个受训者的体能以及水平进行数据分析，设计出一套适合足球比赛，高度组合队员的战术，以促进整个球队足球技能的突破。

2.4 激发运动员潜能

虚拟现实技术不仅能减低运动员足球训练时的风险，还能设计出一套符合受训者训练，激发受训者潜能的训练方案。该技术能够对教练员以及受训者的能力进行检测分析，去伪存真。根据该系统提供的数据，用户能够认清自身的优点与不足，针对弱项进行针对性的提高。同时，VR系统可以准确测试运动员的骨骼生长发育情况，对受训者进行不间断的监控、分析、调节，帮助受训者及时调整自己的比赛状态以及运动姿势等方面，取得良好的比赛效果。虚拟训练对运动员训练的任何环节都进行了全程监控，从比赛准备到比赛进行都进行了科学分析，对足球队员个人是有着重要意义，极大地发挥其潜能，促使其离成功更近一步。

2.5 强化核心运动员的技能

足球虽然是一项由团体配合完成的集体比赛，但在比赛过程中，足球队员发挥的作用不同，所处的位置不同。一个优秀的足球团队一定拥有核心的队员，来完成高难度的抢球传球、铲球等动作。虚拟现实技术在对核心运动员的训练中与实际训练不同，主要是使用立体的眼镜及数据手套，来对抗对手，寻找合适的战术。模拟场景与真实的足球比赛没有本质区别，比赛氛围、以及运动员的视听效果都是根据实际的比赛设定。核心运动员不仅能进行逼真的训练还能运用该系统调整战术，寻找最佳训练方法。

3 结语

本文对虚拟现实技术进行了简要介绍，对其在足球训练中的功能进行了深入分析，总的来说，VR技术以其显著的优越性及高度仿真性在足球训练中取得突破性的发展，对运动员的体能训练以及战术有着指导作用，极大训练了运动员比赛时的心理素质以及团队配合。本文通过分析可见，该技术在我国的足球领域将运用得更为广泛，将是体育竞技中的最新运用以及发展潮流。为我国从体育大国转为体育强国提供技术支持。

[1]刘秋月,张矛矛. 虚拟现实技术在足球运动中的应用分析[J].运动,2014,04:92-94+127.

[2]周敏,刘秋月. 虚拟现实技术在足球模拟训练中的应用探索[J]. 运动,2014,09:24-25+82.

The application of virtual reality technology in football training

He Nan
（Xianyang Normal University,Shanxi Xianyang,712000）

Football this sport, the author of this paper, the virtual reality technology has carried on the brief description, mainly explored the function and the design process in the football training, hope to provide some theoretical reference for football training technology.

virtual reality technology; Football training; Simulation

TP391.9

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