“互联网+”时代虚拟化体育电子训练场景模拟关键技术研究

昆明体育电子设备研究所 王 健



“互联网+”时代虚拟化体育电子训练场景模拟关键技术研究

昆明体育电子设备研究所 王 健

【摘要】随着多媒体、虚拟现实、动画设计等技术的快速提升，体育训练已经引入了电子化的训练场景模拟系统。该系统可以针对传统体育训练场景进行虚拟化建模，开发和实现一个具有较强沉浸感、真实性强的电子训练系统，并且可以为每一个学员分配一个账户，通过IE浏览器登录系统，随时随地地进行学习、训练，不会受到时空限制，并可有效激发运动员学习的主动性、趣味性，具有较好的效果。

【关键词】虚拟化；体育训练；虚拟现实；动画设计

1　引言

传统的体育训练需要建设运动场馆、购买体育器材，这些基础设施建设需要花费较高的代价，并且容易损坏和不易维护，需要持续投入较多的人力、物力和财力来保持体育训练正常性［1］。随着互联网技术的发展和进步，人们利用先进的虚拟现实、动画模型、软件工程、多媒体通信技术开发了虚拟化的电子训练场景系统，该系统可以通过在线训练模式为体育专业人员提供训练机会，突破时空限制，具有较好的效果［2］。

2　“互联网+”时代虚拟化体育电子训练场景功能分析

虚拟化体育电子训练场景可以为用户提供一个分布式学习环境，给用户分发一个登陆账号和密码即可登录系统，可以为人们提供多种服务功能，详细描述如下：

（1）一对一体育训练学习，强化体育训练效果。系统可以设计虚拟的教练管理系统，构建一个规范的、科学的虚拟教练，运动员登录系统之后，即可以选择相关体育项目教练，然后根据自己的训练计划完成一对一教练、培训功能，为运动员提供一对一的实时性指导，以强化体育训练效果［3］。

（2）系统开发费用较少，能够长期使用，节省较费用支出。虚拟化体育电子训练场景系统开发、部署之后，仅仅需要添加一些应用服务器即可完成配置功能，每一个用户都可以在一个较小的环境中登录系统，甚至可以利用智能手机、平板电脑等设备登录系统，节约运动员的训练支出，帮助运动员全身心投入训练，不需要担心训练成本高低。

（3）控制病毒更加容易，能够确保服务信息的安全。虚拟化体育电子训练场景系统可以采用集中式的杀毒策略，使用严格的控制策略配置服务器，阻止非法用户的访问，同时阻止网络病毒的入侵，以便能够有效地保证云服务平台信息的安全性，实现云服务平台接入的安全，防止信息泄露和遭到破坏。

（4）能够有效地突破时空限制，满足用户个性化学习需求。运动员可以随时随地使用自己的终端，包括智能手机、笔记本电脑、PC机、IPAD等接入虚拟化体育电子训练场景系统，访问和浏览相关的体育训练资源，无需到专业的机房集中上课，超越时间和空间的限制，定制学习内容。

（5）统一部署应用环境，提高系统升级维护效率。虚拟化体育电子训练场景系统基于云服务平台和B/S体系架构，使用人员只需要升级、维护云服务器即可，能够统一快捷地部署服务器，并且可以通过下发相关的插件更新终端的登录客户端程序，方便快捷，无需一台一台终端调试。

（6）自适应的学习环境，激发运动员学习的主动性和积极性。虚拟化体育电子训练场景系统可以根据用户的个性需求，定制学习需求，同时创造性地展示人际学习环境，可以满足运动员的学习需求。不同的学习环境风格，可以有效地满足人们的需求，激发运动员学习的积极性，更好地提高运动员的学习效率，直接提高运动员的学习效果。

3　“互联网+”时代虚拟化体育电子训练场景关键技术

3.1虚拟现实技术

虚拟化体育电子训练场景引入了先进的虚拟现实技术，该技术可以模拟人类的真实世界，为人们提供具有真实性、沉浸感的体育训练场景，具有较强的趣味性，能够激发体育专业人员的训练兴趣和积极性，提高训练效果，并且能够进一步分解、设计复杂的体育动作，突破体育训练瓶颈［4］。虚拟现实技术应用过程中，其首先需要满足用户的沉浸感，生成三维真实的立体影像效果，并且能够提高用户视角的运动或立体深度感觉，增强体育训练虚拟环境的可信度。虚拟现实技术需要从用户视觉的角度出发，真实景物和虚拟景物间必须要有精确的定位，实施环境匹配时必须把虚拟景物放在合适的位置，让用户准确地获取真实环境与虚拟环境的空间关系，尤其是实现用户在运动状态的动态定位，不会限制运动员的创新能力，发挥虚拟环境、真实思维的创造性。

3.2动画设计技术

虚拟化体育电子训练场景模拟系统中，动画设计非常关键，目前已经采用了先进的三维动画技术。三维动画又被称为3D动画，其随着计算机软硬件技术发展而逐渐成熟。三维动画可以建立一个虚拟化物体模型，并且能够设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机运动、骨骼参数、蒙皮参数等内容，最后可以集成在一起合成一个动画模型，模拟真实的运动员、教练员指导体育训练。目前，常用的动画设计软件包括3D Studio Max、Maya、Rhino等，这些软件可以设计动作丰富、形象栩栩如生的模型［5］。

（1）3D Studio Max又被称为3ds Max或MAX，其是一种能够在PC终端上进行动画模型制作、渲染的软件，目前最新版本是2014版。其可以制作工业级的动画模型，能够更好地提高动画设计成效，比如设计的机械战警、武士都已经在游戏、电影中得到了展现。

（2）Maya是一种由美国Autodesk公司设计的三维动画软件，其集成了先进的Alias/Wavefront数字动画设计技术，可以完成最先进的数字化布料模拟、毛发渲染、运动轨迹匹配，能够完成复杂的体育动作训练。Maya功能完善，制作效率较高，渲染出来的模型真实感非常强，已经在影视广告、游戏制作、虚拟学习等领域得到了广泛普及。

（3）Rhino是一种专业的3D动画模型开发软件，其整合了3DS MAX 与Softimage的模型开发功能，能够设计更加精细的、复杂的、弹性的体育训练动画模型，能够输出的格式包括IGES、STL、DXF、obj、3dm等多种，并且可以与其他的动画开发软件相互兼容，已经广泛地应用于工业制造、机械设计、科学研究等领域。

4　结束语

基于虚拟现实、动画模型、互联网等技术开发的体育电子训练场景，可以解决当前传统体育训练模式存在的时空受限、设备购置代价高等问题，利用虚拟化技术构建网络化、分布式训练系统，可以改善体育专业训练人员学习的时空环境、人文信息环境、情感计算环境，优化体育训练流程，进一步改进电子训练水平，促使体育专业人员更好地掌握体育动作要领，并且创新体育设计，突破自身训练瓶颈。

参考文献

［1］张涛.现代体育训练中的计算机虚拟技术应用探究［J］.电子测试，2013，24（11）：264-265.

［2］朱晓兰，程鹏，刘卉.基于虚拟现实技术的体育场景虚拟系统的研究［C］.全国运动生物力学学术交流大会，2010：111-114.

［3］杜建萍.计算机虚拟技术在现代体育训练中应用分析［J］.电子测试，2014，32（13）：122-123.

［4］夏时洪.面向体育训练的三维人体运动模拟与视频分析系统［J］.高科技与产业化，2008，4（9）：28-28.

［5］董小燕.情景模拟体育游戏在体育教学中的应用［J］.运动，2013，26（17）：103-104.

作者简介：

王健（1974-），男，云南昆明人，大学本科，工程师，研究方向：体育电子信息。