基于体育迷观赛体验的VR和AR技术在冬季体育赛事中的应用研究

王艾莎 刘梅 周锐 牛鹤璇 徐妹妍 周宁

摘  要  相对于群众基础好的夏季项目，冬季体育项目受到气候、参与成本、比赛场地和项目本身的特点的限制，一直以来体育迷的观赛体验欠佳。而良好的观赛体验决定着参与人群和体育迷的人数，关系到冬季体育项目和赛事本身的发展。文章基于体育迷观赛体验探讨了利用VR和AR技术为体育迷提供游戏化观赛体验、改进电视直播和增强观赛社交等方式解决冬季体育赛事观赛难的问题，并给出了将其应用于赛事举办全程，全面提升体育迷的观赛体验的方式，从而助推我国冬季体育项目以及相关赛事的发展。

关键词  VR;AR;冬季体育项目;体育迷;观赛体验

目前，虚拟现实（以下简称为VR）和增强现实（以下简称为AR）技术正在兴起、普及，逐渐改变了人类感知世界，理解世界，与他人交流的方式以及人际关系，进而影响人类的生活方式、各类组织协作方式和各行业发展，体育赛事的发展也正在被潜移默化的影响，冬季体育赛事也不例外。2017年日本札幌亚冬会就率先在大型冬季体育赛事中使用VR转播，使体育迷坐在家中即可零距离自由选择角度观看比赛，获得“内部人”视角。冬季体育赛事的发展离不开体育迷的支持和喜爱，研究如何将VR和AR技术应用于冬季体育赛事，吸引体育迷观赛并提升观赛体验，进而扩大我国冬季体育赛事的规模，不但可以为2022年北京冬奥会赛事运营提供参考，也是对2016年7月国家体育总局发布的《体育产业发展“十三五”规划》中重点提出的积极推动“互联网+体育”的号召的响应，同时在一定程度上丰富和补充已有的研究成果，拓展体育科学研究范畴。

1  提升冬季体育赛事体育迷的观赛体验的必要性

相对于赛事直播技术成熟，体育迷基础好的大众夏季项目，如篮球和足球，中国的冬季体育赛事的群众基础较薄弱。2022年北京冬奥会将设7个大项，包括滑雪、滑冰、冰球、冰壶、雪车、雪橇、冬季两项，除冰壶和滑冰以外，其他5个大项或者由于速度快，人的肉眼很难全程追踪赛场情况，比如冰球或者雪车;或者比赛场地大，体育迷无法全程亲历运动员比赛情况，比如冬季两项，使得现场观赛以及媒体传统的直播转播赛事的难度都很大，体育迷无法获得持续且视觉冲击力强的观赛体验，即无法完全沉浸在赛事中。而是否能够保证体育迷获得良好的观赛体验，关系到冬季体育运动未来参与者和体育迷群体的数量。

2  从提升体育迷观赛角度分析VR和AR技术在冬季体育赛事中应用的必要性

年轻的体育迷和青少年是伴随互联网，电子产品和各种新影像科技长大的，习惯于不受时空限制，获取信息以及与交流渠道的畅通，让他们顯示出了很强的连接、分享以及主动参与的欲望和行动力。年轻的体育迷们会在社交网站上发布和参与讨论自己关注的赛事和运动员相关的话题;他们偏爱富有科技感的视觉效果，对新科技产品的接受程度很高，经常是最早体验的消费者，并且会在社交平台发布测评报告，如科技含量高的运动装备或者体育游戏产品;即使是家中观赛也要开弹幕，与素不相识的人交流观赛感受，赛后还会在B站上传按照自己对比赛的理解剪辑的鬼畜视频，与上一代体育迷参与赛事的方式相比，如欢呼或者喝倒彩，年轻一代体育迷虽然注意力更短，但赛事参与的程度更深，方式更多元，主动性更强。这恰恰印证了2004年学者Tim Hayden在《用科技为体育迷赋权》一文中所说的，随着科技的发展，数据显示体育迷倾向于在实时比赛中寻找更主动的身份进行参与[1]。

VR和AR这样的虚拟现实技术由于能够提供很强的沉浸式体验，既能够满足年轻一代体育迷的实时社交、主动选择观赛角度、富有科技感的观赛体验需求，也能够利用科技弥补冬季体育运动观赛体验欠佳的“先天不足”。2014年，学者W. Gantz和N. Lewis就已经指出“年轻的体育迷和青少年是体育沉浸式技术的早期采纳者和最大的消费群体”[2]，并且他们使用虚拟现实技术的意图更为强烈，也更倾向于口碑传播效果。对体育组织来说，利用虚拟现实技术提升观赛体验有助于吸引年轻体育迷[3]。

VR的中文全称为虚拟现实（Virtual Reality），AR的中文全称为增强现实（Augmented Reality），从成像的原理和本质上来看，AR实际上也属于VR的一种，都需要硬件和软件的共同支持，VR 和AR都是可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境，作用于人的视觉、听觉和触觉，从而给人以环境沉浸感[4]。

目前，这两项技术已经被应用于娱乐、新闻报道和教育等方面，在冬季体育赛事中的也有广阔的应用前景。

3  VR和AR技术如何在冬季体育赛事中应用，以提升体育迷观赛体验

VR和AR技术已经被应用于体育市场中更加成熟、群众基础更好的运动项目赛事之中，特别是美国的篮球职业联盟NBA、橄榄球职业联盟NFL以及棒球职业联盟MLB。研究VR和AR技术在其他项目中的成功的应用方式，对培养冬季体育赛事体育迷以及助力2022年北京冬奥会有实际意义。

3.1  游戏化体验，培养大众对冬季体育运动的兴趣

相对于大众的夏季运动项目，如篮球和足球，冬季体育运动项目由于对气候、场地和装备的要求比较高，参与者数量不多。而通常培养对运动项目兴趣的第一步是体验该项目，因此增加冬季体育运动人口以及体育迷数量的前提是降低体验的门槛。VR和AR技术已经被夏季项目应用于解决这个问题。

虚拟现实在刚刚进入大众视野时，就是以游戏的面目出现的，由于能够提供足以以假乱真的画面和声效，成为游戏公司竞相进入的开发领域。VR体育游戏可以满足喜爱某运动项目或者某个球队的体育迷的游戏需求。

如美国棒球职业联盟的红袜队早在2017年就在自己的主场设置了VR游戏体验区，体育迷可以佩戴头显，手持球棒形状的传感装置，在球场上感受明星运动员打出的全垒打。体验者每次挥棒以后，都会看到打出的“球”的曲线、速度、方向等数据。体验者除了可以练习全垒打以外，还可以将自己的练习数据与明星运动员的数据做对比，更容易让体验者了解明星运动员的过人之处。

2019年6月5日，FIFA女足世界杯开赛前，美国媒体“今日美国”App出现了制两个AR互动体验内容，名为“Meet the Team”和“Make the Save”。“Meet the Team”目的是让尝试使用沉浸式新闻叙事的方式讲述美国队力争获得冠军的故事，为世界杯期间的美国队体育迷全程提供观赛的参与感。用户可以将虚拟的足球场投影在任意平面上，按照球员场上的位置点击球员头像，足球场上就会出现该球员的静态3D图像，用户可以近距离查看其在场上的样子、位置以及个人数据，这些数据和球员的位置在世界杯期间会根据比赛的实时阵容随时进行调整。用户还可以访问美国队与竞争对手，近期比分和比赛日程表的表现。“Make the Save”是一款AR游戏，将足球场投影至现实中的任意平面后，用户可以测试自己的门将水平，将与世界排名第一的美国队的守门员Alyssa Naeher一起练习阻挡点球，Alyssa Naeher将会向用户踢过来一些时速可达80英里的点球，用户可以根据球的方向和速度，使用手机挡住球。Alyssa Naeher本人为游戏贡献了配音，AR游戏的制作团队还提前使用摄影测量法采集了她的个人影像数据，以及用于创建AR游戏中的3D视觉效果。“我们希望提供一种身临其境的方式，以便在今年世界杯的整个生命周期中更多地了解美国女性团队”，《今日美国》新兴技术总监Ray Soto 表示[5]。

冬季体育运动也可以借鉴美国MLB和FIFA的做法，将冬季体育运动名将的赛场表现，制作成VR体验视频，让体育迷在场馆观赛间隙用第一视角体验该项目。如可以制作短道速滑运动员武大靖的500米比赛的VR视频，让体育迷感受以每小时40多千米的时速在周长111.12米的椭圆形跑道上的风驰电掣;或者制作单板滑雪运动员蔡雪桐正脚900度和反脚900度的翻腾和转体这样的高难度动作VR体验视频，提供体验在U型槽上方腾空翻转又从高处滑下的失重感的机会。既可以让体育迷更深刻地了解冬季体育运动明星能力超群，又可以提供与平日自己参与体育项目不同的体验角度，从而对项目产生亲切感，甚至是兴趣。

3.2  提供全新的观赛方式

随着科技的进步，人类观看比赛的方式正在改变，新一代的媒介用户正在形成。当画质越来越清晰，观众可以挑选任何内容进行观看时，进一步提升观看体验遇到了瓶颈，而VR和AR技术出现了。

3.2.1  提供可主动选择的最佳观赛视角

与以往的体育迷相比，伴随互联网长大的网络原住民体育迷们更喜欢在赛事中的参与感，观赛时的主动权，他们不再满足于观看传统赛事直播中的固定机位拍摄的画面。但是在很多项目中，最佳的观赛角度可能是赛场中间，而由于最佳观赛位置如果设置机位会影响比赛正常进行，在传统赛事直播中是无法实现的。现在，因特尔公司的True View技术改变了这种情况。目前，除与美国职业橄榄球大联盟（NFL）以外，因特尔公司还与多个世界顶级的体育联盟合作拍摄赛事，包括美国职业棒球大联盟（MLB）、西甲（Laliga）、NBA、全国大学体育协会（NCAA）、以及三支英超球队（阿森纳、利物浦和曼城）。

根据因特尔官方网站的介绍，True View是一项端到端的技术解决方案，可提供传统摄像机无法提供的赛事细节，然后将这些炫目的内容提供给广播、数字和移动平台。多达38台的小型5K摄像机呈环状安装在场地周围，可拍摄到整个赛场。它们会生成大量捕获了高度、宽度和深度的立体数据（體素）。搭载英特尔处理器的高性能服务器将存储、同步、分析和呈现数TB的立体数据，然后将其转换为高保真3D视频。英特尔体育运动制作团队捕捉精彩瞬间和回放供观众随时查看。体育迷可以在多个平台上欣赏英特尔True View回放，包括电视、移动设备、社交媒体、VR耳机、PC等，这使得转播商、团队和体育迷可随时以自己希望的方式获得全新的观赛体验。

2019年在美国超级碗联橄榄球赛上，Intel与NFL合作推出了沉浸式6DoF精彩转播。Intel利用True View容积摄影技术，在13个NFL体育馆（包括第五十三届超级碗主场梅赛德斯-奔驰体育馆）通过38台5K超高清摄像头，从多个角度（包括运动员角度）捕捉比赛中的精彩动作。体育迷可以在NFL.com/trueview、NFL应用和NFL YouTube频道上免费观看。不但可观看比赛多角度视图，并获得球场上球员移动的鸟瞰图。直播不仅仅是记录比赛，沉浸式体验让体育迷可采用以前无法实现的方式观看体育运动比赛，一定程度上实现了将体育迷们带进比赛。

比如在橄榄球四分卫进球的一瞬间，如果VR摄像头正好在四分卫身后，观众就只能以当时摄像头所在的位置为中心观看360度视频。而True View技术使用全场38个摄像机镜头拍摄赛事，因而体育迷可以将调用四分卫进球瞬间其正面、侧面、空中等任意角度的画面观看，犹如带着翅膀在四分卫四周飞翔，并可让时间“定格”，随心所欲地回放，可以放大、缩小、快进和慢放查看细节。

除了受大众欢迎的夏季项目以外，因特尔公司也开始尝试拍摄冬季体育项目。2018年平昌冬奥会期间，与奥林匹克广播服务公司（OBS）共同录制30场奥运比赛，提供直播和视频点播内容。由于场地大且复杂，速度快，冬季体育项目的直播难度更大，有了VR技术和True View，体育迷的冬季体育项目观赛体验有了飞跃式的改善。以2018平昌冬奥会越野滑雪的VR直播为例，越野滑雪的赛道需要有上坡、下坡和平地构成，地势复杂，通常在山丘雪原，传统机位设置并不能实现全过程无缝观赛，即使有无人机拍摄，也只能看到领先的运动员。因特尔对越野滑雪的直播，包括了传统固定观赛点，Skycam，而且都是360度拍摄，观众可以随时切换机位，转换观赛角度。赛道地图能够让观众预判运动员的滑行路线，提前切换到他们即将通过的机位。对观众来说，观赛不再是被动观看，而是主动选择，身临其境地参与感满满。

与能够提供VR赛事转播以及直播的公司合作，根据不同冬季体育项目本身的特点和场馆设计能够大幅度提升体育迷观赛体验的方案，无疑将对2022年北京冬奥会的顺利进行，收获大批冬季体育项目体育迷，进而为实现我国冰雪运动大众化，可持续化发展助力。

3.2.2  邀体育迷“入场比赛”

在VR技术出现以前，体育迷是不可能体会到职业运动员在赛场上的感受的，他们只能通过听或者看职业运动员的语言介绍，加上自己的想象力才能有个模糊的了解。VR技术却能够让观众直接进入比赛场地，以运动员视角体验比赛，戴上VR头显，体育迷就可以体会冰球运动员以每小时50千米的速度在冰球场上滑行，花滑运动员每分钟200到300圈的转速，能听到运动员心跳和喘息的声音，被飞奔而来的200斤的橄榄球运动员撞到的感受等。

对于冬季体育运动体育迷来说，VR技术可以让其“变身”越野滑雪运动员，沉浸式体验在山间赛道上坡和下坡的滑行，然而所见所闻又与运动员不同的是，无需专注于比赛，可以360度自由欣赏赛道的风景和观察周围运动员状态。

体育迷既能够成为自己最喜欢的运动员，感受其力量、速度和技巧，又能以不一样的心境进入比赛场地，观赛体验更为有趣。

3.2.3  将场馆搬到体育迷身边

如果说VR技术為观众提供更多的观赛视角，那么AR则可以将比赛现场从固定的播放终端搬到身边。观赛完全可以脱离屏幕，头显和眼镜的作用不再只是提供画面，而是将画面投影在任何地方，所有投影都是真实的3D效果，所有对投影内容的操作都只需在空中用手指完成。房间的地板上，咖啡桌上可以出现整个体育场，亲友们可以围坐在体育场四周，用手指任意对体育场进行放大、缩小和旋转操作，随时调整最佳观赛角度。

2020年1月因特尔公司为洛桑青冬奥会设计了一款名为“洛桑2020AR体验”的App，用户可以选择查看分别位于瑞士和法国的滑雪比赛场地，将手机对准任意水平面如桌子或者地板上，点击放置场地，即可在屏幕上看到被叠加在现实水平面上的该场地的3D图像。滑雪场地通常都是雪山，由于赛道依山而建，前去现场观赛的观众凭肉眼是无法全面了解场地情况的，也无法全程跟踪运动员滑行的。然而有了AR技术，体育迷不但可以360度查看场地，还可以点击放置摄像头的地点全景查看赛况，并观看运动员第一视角的赛程，聆听讲解和赛场同期声，而且不需要佩戴VR头显，一部智能手机就可以实现。

使用VR技术观赛，对体育迷来说仍不是真正意义的自由探索，毕竟选取观赛的角度完全取决于场内安装的摄像头数量，以及位置。然而AR技术将比赛场馆搬到眼前的最大区别是让体育迷获得了以往任何媒介都不能提供的“上帝”视角，即可以俯视整个场馆，并对其进行360翻转，完全突破空间限制，而且可以任意放大或者缩小3D画面，这样的观赛方式不但更加新奇有趣，获得的信息也更加丰富全面。当然，由于软硬件条件的限制，现阶段使用手机的AR功能看到的视频都是已经结束的比赛，无法观看直播。

3.2.4  AR技术加持电视直播

虽然使用手机的AR功能观赛仍有缺憾，但当电视直播与AR技术结合时，体育迷可以获得比传统电视直播更丰富的赛事信息。当参赛人数众多时，可以使用各种符号和图形标记一个或者几个运动员，方便在对抗激烈，位置瞬息万变时一眼就能找到他们，聚焦他们的赛场表现，随时点击运动员查看他们的个人数据，如速度、跑动路线。或者可以只投影若干个运动员比赛的情况，甚至可以一比一将某个运动员的图像投影，零距离观察运动员的技术动作和表情。

另外，AR还可以将比赛数据可视化，做成图表投影到现实中，观众可以通过可视化后的数据了解运动员以及队伍的战略战术。如果是球类运动，AR还可以突出显示球的运动曲线，特别是速度快，肉眼很难跟随的冰球。若某个比赛的关键时刻没能看清发生了什么，只有直播或者转播公司提供那个时刻的回放的视频，观众才有机会看到，哪怕是VR视频也不例外。然而有了AR技术，观众可以随时暂停，360度旋转查看细节，对比赛的了解更为透彻。

以冰球为例，由于瞬间球速可达每小时150千米，且球的体积很小，冰球赛事的观众遇到的最大的难题是追踪冰球，AR技术可以将冰球实时位置和运动轨迹叠加在冰球上。美国冰球职业联盟（NHL）将在2019—2020年赛季采用AR技术进行直播。2019年在圣何塞举行的全明星赛中，NHL在冰球和每个球员的护肩里放置了感应器，在场地里装了天线接收冰球和运动员身上的感应器发出的信号。天线每分钟可以追踪运动员200次，冰球2 000次，位置可以精确到一英寸。AR技术除了可以使观众在观看比赛时清楚地看到冰球的位置和移动路线以外，还可以看到每个球员的位置，射门次数，射门速度，传球次数，跑动距离等数据，降低了冰球比赛的观看难度。

3.3  支持VR观赛社交

体育迷在观赛时有一定的社交需求，交流观赛感受，从而寻找归属感和认同感，在比赛现场与陌生人社交开展起来比较困难，在家观赛又无法亲身感受赛场气氛，以往无法两全其美。但是VR技术可以实现鱼与熊掌兼得。

VR技术在比赛的播出过程中也可以支持观众VR在线社交。如使用头戴装备的福克斯体育App观众可以邀请三位福克斯体育App的用户或者Facebook上朋友一同观看，四个人的虚拟形象会同时出现在选择的观看地点，如赛场的VIP包厢里，在头显中观看比赛的同时，可以即时语音聊天，分享观赛心得，真正做到突破时空限制进行即时互动，比目前体育迷在线上使用弹幕的方式进行社交更加直接有效[6]。

3.4  增加赛事表演和看台互动的趣味

AR技术绝不仅仅是为体育迷的观赛中体验服务的，而是可以全面应用到赛事中，从购票到了解场馆，从座位指引到运动员更衣室游览，所有与体育迷观赛过程相关的服务都可用AR技术提升体验。