体育赛事VR直播技术的运用分析

杨解放

(商丘职业技术学院 河南商丘 476000)

体育赛事类别多样、受众群体数目庞大，各类联赛、奥运会、世锦赛等均得到广泛关注，各地电视台、实力较强的企业都纷纷组织体育赛事直播，以谋求经济回报，客观地催生了各类现代化的直播服务模式，包括VR 直播在内。该模式没有完全改变传统直播的工作模式，但对终端服务进行了技术性的优化，使用户观看直播的体验得到改善，吸引力更强[1]。我国于2022 年发布《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022—2026 年）》，对VR 技术及其具体应用、发展进行引导，使VR技术的未来应用空间更广泛，价值也得到更有效的发挥。仅就体育赛事中VR直播技术的运用而言，其优势虽然突出，但也存在不足，分析其运用优势、瓶颈和应对建议，具有一定的现实意义。

1 VR直播技术概述

VR技术是指虚拟现实技术，将该技术应用于直播活动，与直播技术融合为一个整体，即VR 直播技术。从特点上看，VR 直播技术没有脱离VR 技术的基本范畴，以VR提供最基本的技术支持，直播在此过程中的工作内容没有明显变化，依然以信号的接收和处理为核心，VR 技术则使其呈现方式更加立体化和直观性，能够为用户提供沉浸式体验，改善服务质量。从技术构成上看，VR 直播技术仍建立在常规直播技术、动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术之上[2]。其中，动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术是其应用的核心，分别提供信息处理（即VR环境营造）、实时交互（即实时信息提供）、终端服务（即用户端直接服务），使直播活动能够在虚拟环境下持续、实时开展。

2 体育赛事VR直播技术的运用优势

2.1 体验感较强

在体育赛事中运用VR 直播技术的优势多样，直接价值在于体验感较强。例如：较早应用此技术的高山滑雪项目，用户可以深入体验此项目，在沉浸式体验模式下参与直播活动，直播的效果也较为理想。其他体育项目中VR 直播技术的运用也有此类效果，立体性、三维化的直播有效地改善了用户体验[3]。

2.2 增值效益突出

我国各级电视台在内，组织体育赛事的直播活动，往往可以收获较多的经济回报，这是商业社会建设、发展的基本特点。在运用VR技术组织直播的过程中，组织方可利用VR直播技术较强的影响力、商业效应吸引第三方的注意，通过广告投放等合作模式，提升经济方面的回报。较为典型的如美国NextVR公司，该公司以VR直播为核心业务，包括体育模块，该公司每年的广告收入在2 000万美元以上，占收入总额的24%左右。

2.3 有助于技术发展

从技术发展的角度出发，VR直播技术应用于体育赛事，有助于发挥其优势、提升体育赛事的直播收视率和经济回报，也能借助应用活动完成技术检验，了解当前技术在设计、应用等环节是否仍有不足，作为下一阶段技术优化的依据。例如：VR直播技术应用过程中如何管理信道、如何配置资源、如何通过技术的研究提升用户体验等，在创造经济效益的同时也带动了VR技术的进步[4]。

3 体育赛事VR直播技术的运用瓶颈

3.1 信道拥堵

信道拥堵是目前体育赛事VR直播过程中最常见的问题，也是VR直播技术应用的主要瓶颈。从特点上看，VR 直播技术需要对各类资源进行收集和处理，且处理过程是实时化的，三维建模、动态感知等环节消耗了较多的资源，计算机中心完成处理后，再借由各类信道传输给用户（即VR服务的购买者），当购买VR直播服务的人员较少时，信道可相对流畅地完成数据传输，保证服务质量。然而很多体育赛事的关注度较高，包括奥运会、世锦赛、乒乓球赛以及一些赛事的决赛等，此时进行数据传输，因用户群体的规模较大，短时间进入信道的信息量也较多，可能在某一瞬间出现信道拥堵的情况，表现为通信延迟、中断、画面不连续、画面质量下降、音视频不同步等[5]。从原因上看，服务信道通信能力不足是此问题出现的核心原因，在此基础上，对信道通信资源的配置不佳，也影响通信质量。如不能妥善安排信道工作的方式、不能保证信道通信独立性等。

3.2 技术稳定性受限

常规VR直播技术下，来自远程端的画面是通过卫星传输的（也即通常所说的“卫星信号”“卫星画面”），随着通信距离增加，信号会持续衰减，而复杂的通信环境也会使其传输过程受到更多干扰，进而出现稳定性下降的问题，表现为通信中断、信号画面模糊等，在VR服务模式下，可出现清晰度下降、画面不连续的情况。技术稳定性受限的问题在其直播活动中影响尤为明显：一方面，VR直播技术强调VR技术和直播技术的并用，增加了工作难度；另一方面，很多体育赛事的举办地距离直播服务的提供区域较远，使直播信号的传输过程更容易受到各类动态因素的影响。例如：我国足球迷对欧洲足球联赛、美国职业男子篮球联赛的关注度比较高，上述赛事主要在德国、法国以及美国等地举办，在组织直播时，需要借助通信卫星获取基础信号，完成接收后再通过集成技术进行加工，提供满足三维、立体服务需要的VR画面，传输距离较远，信息的完整性、可读性可能受到影响，进而影响VR服务质量[6]。

3.3 用户体验不佳

用户体验不佳主要是指不同用户的需求不能得到充分满足。尽管VR 技术下的直播能够提供沉浸式体验，但用户对直播的需求各有不同，目前采用的统一服务模式，并不能完全满足所有用户需要。在此前研究中，部分用户反映，VR 体育直播模式下，用户体验不佳，可能出现头晕等不适问题。进一步分析可发现，从生理学角度出发，适宜人眼分辨的画面清晰度应达到14 K，目前的VR直播技术还不能达到此标准。从技术角度出发，此问题的克服较难。另外，当前统一化的VR 直播服务模式缺乏可选择性，用户对VR 服务的个性化要求很难得到满足，当期不认同当前服务者提供的VR 直播服务时，VR 技术的优势也就无从体现。从技术角度出发，VR直播体验不佳主要受到技术应用影响，设法提升技术的联动性，可以应对该问题，改善用户体验。

3.4 成本较高

与常规的直播活动不同，VR技术下的直播更关注服务质量，以改善用户的体验、用以服务营销活动、获取更多经济回报。目前，由于VR 技术的应用时间较短，无论技术的应用、研究均需要投入较多资金，大大增加了工作成本。例如：范围300 m2的篮球场，在此范围内组织1 min左右的VR直播，需要的基础成本为8万元至15万元，交互活动较多的情况下，成本额可以达到20万元以上。篮球比赛的持续时间为2～3 h，如此规模的支出，是很多企业无法承担的，在用户不足的情况下，很多大型企业、电视台也难以承受。设法降低成本，也是体育赛事VR直播技术运用关注的要点之一。

4 基于现有瓶颈的体育赛事VR 直播技术运用建议

4.1 采用多个独立信道

从应用现状上看，VR直播技术在体育赛事中的运用尚难以全面化，受到信道拥堵问题的影响，也可能出现服务无法提供的问题。未来工作中可采用多信道服务模式，在使用VR直播技术的情况下，提供至少两个独立工作的通信系统，每个系统建立若干子信道，每个子信道定向为用户提供信息传输方面的服务，该系统的作业流程如图1所示。

图1 多信道服务模式与传统服务模式的对比

对图1 所示信息进行分析，可发现多信道传输是从通信技术角度出发，为VR直播技术提供了更多的传输空间，扩展其信息传输能力，以应对传统服务模式下的信道拥堵问题。远程信息采集、前端处理（视频编码生成、解码应用）以及VR 环境营造工作均常规开展。但在云端处理时，不再采用常规工作方法，新的工程方式如图2所示。

图2 多信道服务下的云端处理模式

多信道服务模式下，用户群体提出的VR 服务请求，由云端服务器分别进行响应，之后根据其分布特点，提供差异化的VR服务。原则上主要考虑通信负荷情况，即云端服务器控制的通信信道均可独立工作，且包括至少两个，在用户提出VR服务请求时，先利用其中一条信道予以响应，集中资源进行调配和传输。当此信道工作负荷过大不宜增加传输量时，启动另一条信道，继续对用户请求予以响应。随着用户使用情况变化，早期投入使用的信道负荷可能降低，后期投入的信道负荷可能增高，可继续由云端服务器根据其负荷等级变化，调整不同信道的资源分布，以灵活发挥独立信道可各自提供服务的优势，提升VR直播技术的信道配置主动性，改善服务质量。

4.2 重视中继加强和降噪

VR技术出现的时间较短，其投入使用的时间也不长，技术稳定性受限的问题比较突出。为予以应对，建议采用两项技术措施，一是中继加强，二是终端降噪。中继加强主要关注提升信息传输过程中的稳定性，终端降噪则重视清除噪声，改善用一端的直播服务体验。

中继加强方面，可采用卫星加强的工作模式。可在常规通信系统内增加发挥辅助作用的卫星，要求该卫星位于信号接收端附近，介于主通信卫星和接收基站之间，在信息传输的过程中，先通过主通信卫星进行基础性的处理，再通过辅助卫星予以加强，提升信号的强度。进入地面接收区域时，要求加强接收的覆盖效应，所有接收阵元呈现15°倾角做卫星信息的覆盖化收集，以最大限度提升信号接收的初始强度。如果通信距离较远，可采用双向加强的模式，在信号收集一端（如体育场）和主通信卫星之间做一次加强，在主通信卫星和接收站（即VR直播服务信息处理、分发区域）之间做二次加强，充分提升信息通信质量，应对当前VR直播技术稳定性不高的问题。

在中继加强的基础上，考虑到VR 直播技术牵涉到三维空间建设、信息实时处理等复杂技术环节，以进一步提升服务稳定性为目标，还应组织终端降噪。可采用小波降噪等技术对通信信号进行处理，以改善传输活动质量，为三维空间建设、实时处理等活动提供更高质量的信息。小波降噪的原理较明确，在完成卫星信号的接收后，可按固定系数组织小波转换，之后对不符合要求的部分进行处理，结合小波变换系数进行信号的充足，去除噪声后重新恢复初始信息，形成无噪声或噪声较小的输出信号。在体育赛事中，可能出现的噪声包括灯光影响、通信中影响等，降噪活动主要强调去除此类因素的破坏，保证信号的纯度，再以此为基础组织三维空间建设等工作，保证VR技术的应用效果、服务质量。

4.3 加强VR技术智能水平

VR直播技术关注提供沉浸式服务，但用户对服务的需要存在不足，不同用户体验不佳的问题并未根本消除，包括上文所述的感应能力不强、服务可选择性不高等。未来可加强智能技术的应用，对VR直播技术的部分环节进行优化，尤其是其核心技术环节——立体显示和传感器技术。

在常规服务模式下，VR直播技术统一对卫星信号进行处理，统一呈现给用户，如滑雪比赛的动态模拟、足球比赛的赛场互动模拟等，相当一部分用户可通过模拟获取沉浸式体验，也有部分用户可能认为模拟过于真实，希望在参与VR直播的同时，适当进行立体显示方面的优化。未来可根据VR 技术的特征提供至少两种选择，第一种即常规体验，不做调整，用户进入VR直播室后可常规享受此服务；第二种为自选体验模式，用户进入直播室后，可选择不同视角享受直播服务，如篮球比赛直播中，可选运动员视角、观众席视角、空中摄像机等，使不同用户的需求可以得到满足。此技术的实现主要依赖全景VR技术，可在信息采集端增设多个不同角度的信息采集设备（如篮球场内的摄像机），通过摄像机收集不同角度的信息后，传输回处理中心进行加工，加工过程、呈现方式和服务过程均不变，只在信息处理上为用户提供更多选择。

传感器服务的优化，主要强调广泛的信息收集，也为用户提供更多的可选择性，以智能服务替代一般意义上的统一服务。例如：拳击比赛中的运动员视角，用户一端的传感器以现场信息收集结果为依据，默认生成3 个等级：一是常规等级，即当前的传感器体验模式；二是加强等级，即在当前基础上，增加传感器的灵敏度，使用户在体验比赛的过程中参与感更高，运动员较小的出拳、闪避动作，均可得到灵敏捕捉和呈现；三是弱化等级，即对当前传感器的灵活度进行削减，只在运动员出拳、搂抱等动作较大时，用户才能明显体验此类变化。传感器服务的优化从技术上看实现难度并不大，主要强调对传感器控制系统（即计算机及其程序端）的参数进行调整，使其更加智能化，能够实时根据用户需要，进行服务提供模式的变化即可。

5 结语

综上所述，体育赛事VR 直播技术的运用改变了服务形式，价值较突出，有必要针对其不足，从技术角度积极寻求改善。VR技术用于体育赛事直播，提升了观赛体验，也具有较高增值效益，能够从应用角度促进技术发展。目前，其应用瓶颈也较多，包括通信信道拥堵、技术稳定性受限、成本较高、用户体验不佳这4 个方面。为解决这些问题，可在未来工作中采用多个独立信道提供服务，并做好中继加强和降噪管理，同时采用错峰技术，增加技术智能水平，从而突破VR技术现有应用中的瓶颈，推动其进一步发展。