VR、AR、MR技术发展对篮球运动项目的影响研究

卢延文　叶丹青

摘  要：VR、AR、MR技术分别指虚拟现实技术、增强现实技术、混合现实技术，是21世纪最前沿的技术和最受大众欢迎的流行文化元素。VR、AR、MR技术深刻地改变了人类的生活方式，也描绘了未来世界的形态，将会引起颠覆性的变革。尽管未来VR、AR、MR技术在体育运动项目中将会代替传统工具发挥主导作用，但是国内外尚没有针对其技术发展对篮球运动项目的影响而进行的系统性的研究，因此本文的研究对这一问题进行了全面的分析，希望能够填补研究空白，力图有所创新，对我国篮球事业的发展提出有益的建议。

关键词：VR技术;AR技术;MR技术;篮球;影响

中图分类号：G80       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）02-0106-03

Abstract：VR，AR，MR technology，namely virtual reality technology，augmented reality technology and hybrid reality technology，is the most cutting-edge technology and one of the most popular culture in the 21st century. VR、AR、MR technology has profoundly changed the way of life of human beings，and also depicts the shape of the future world，which will cause subversive changes. Although VR、AR、MR technology will replace traditional tools to play a leading role in sports in the future，there is no systematic research on the influence of technology development on basketball sports at home and abroad. Therefore，the research system of this paper makes a comprehensive analysis of this problem，hoping to fill the research gap，try to innovate，and put forward some suggestions on the development of basketball in China Suggestions for benefits.

Keywords：VR technology;AR technology;MR technology;basketball;influence

0  引  言

VR、AR、MR技术重构了真实世界的表达方式，将天马行空的想象力打造成波澜壮阔的场景，其技术应用场景无限，打破了既有世界的物理规律，重新定义了新的规则和认知方式。VR、AR、MR技术面向未来，突破人类传统的认知，随意打造新世界，这就给创新带来了无限可能。其具有无限的想象力和创造力，因此被广泛应用于商业、文化、艺术、军事、医学、教育、工程、体育、游戏、娱乐各个领域的创新之中[1]。使用VR、AR、MR技术不仅大量节省了时间和成本，提高了效率，实现了世界表达方式的根本变革，而且还为创新提供了更广阔的舞台。目前国内外尚且没有针对VR、AR、MR技术对篮球运动影响的系统性研究，本文的研究首次全面系统地分析了这一问题，具有一定的创新性。

1  VR、AR、MR技术的发展现状及其在运动项目中的应用

1.1  VR、AR、MR技术的发展现状

VR技术即虚拟现实技术，是一种高度仿真的技术，构建了一个塑造全新体验的虚拟世界，让人沉浸其中，真假难辨，甚至让人类抛弃纯粹自我的肉体，拥抱完全虚拟的世界。AR技术即增强现实技术，将虚拟信息应用于现实世界，将虚拟对象叠加到真实场景中，突破物理時空的限制，带来超越现实的感官体验。MR技术是VR技术和AR技术的混合，通过物理对象和数字对象的高度共存和交互，不满足于单纯的虚拟世界，而是与现实世界完美结合，将虚拟的事物真实地投入人的大脑中[2]。

就差别而言，VR技术是全数字化的虚拟世界，AR技术是数字创造和现实世界叠加，MR混合现实是未来人工智能时代创造的一个全新环境。本质上，VR、AR和MR技术的发展，是计算机技术革新的结果，正如日常办公一样，从传统的人工书写到计算机操作，到VR虚拟空间建模，到AR现实世界数据构建再到基于人工智能的人机交互。VR、AR和MR技术之所以具有颠覆性，根本上是因为其会欺骗人的大脑，甚至让你置身于2K比赛之中，将你定义成一个游戏中的角色，与篮球明星同场竞技。

1.2  VR、AR、MR技术在运动项目中的应用

VR、AR、MR对体育赛事的影响是划时代的，这些技术正像威尔特·张伯伦、沙奎尔·奥尼尔和斯蒂芬·库里一样改写竞技体育的游戏规则，甚至在未来会重塑体育运动运动项目的发展。在体育赛事中，可以用VR、AR和MR技术增加现场效果和感染力，让观众获得更好的体验[3]。人们在传统场馆观看比赛，气氛热烈，但也存在弊端，尤其是在篮球、足球这样能够容纳数以万人的大型场馆中，坐在后排的观众连球衣号码都看不清楚，更不用提良好的观赛体验了，他们只有通过大屏幕才能够清晰地看比赛。但是如果采用VR等技术，观众就好像自己在打球一样，有身临其境的感觉，这能够大大地增强现场的气氛。同时，在体育技术培养中，可以利用AR技术强化技战术的辅助，模拟出一个高度智能的对手和比赛环境，通过对战术进行分解来制定最佳的训练和学习方案。越是对场景要求高的体育项目，就越能体现出MR技术的价值，比如在帆船、赛艇、滑雪、蹦极、极限运动等项目中，使用MR技术能够增强项目的精彩性、刺激性和参与性。比如在过去，超级碗现场可能是全球最火热的联赛，但是利用MR技术，会让你感觉到你并没有独自去看道奇队的比赛，而是身临其境，坐在前排，被狂热的球迷所包围。

1.3  VR、AR、MR技术在篮球运动中的应用

VR、AR、MR技术在篮球学习、训练、比赛、观看和商业发展方面都有着广泛的应用，正如电视转播和实况录像代替传统篮球的观看方式一样，未来MR等技术也会带来新的篮球发展和传播方式。比如，在VR虚拟现实下可以高度模拟篮球比赛，球员只要带着VR头盔，就能够和队友交流，看见队友为你加油，观众为你欢呼，球迷和你握手，真正实现比赛场景的模拟。AR技术出现的一个优势是打破了人们对VR技术取代比赛的幻想，增强了现实比赛的感染力。MR技术在篮球赛事直播中同样有广泛的应用，可以将现实比赛与虚拟广告系统、比赛分析系统、解说员和评论席系统、战术分析系统和比赛重放系统结合起来。对现场信息进行加工和整合，对终端客户进行数字化呈现，丰富赛事转播的精彩程度，弥补传统摄像机镜头不足的缺陷。

2  VR、AR、MR技术对篮球基本技能的影响

2.1  VR技术对学习篮球基本技术的影响

现在已经研发了一些VR软件，比如国内一款号称“五分钟上手，两小时出师”的篮球学习软件，可以让学习者在无场地限制的条件下进行篮球技术学习，并且配合力量辅助与角度辅助，实现远距离投篮。此外，球员还可以通过佩戴VR眼镜，模拟对抗比赛场景，通过虚拟篮球赛减少因为技术水平不高而带来的对抗伤病。采用VR技术让球员进行一对一模拟训练，通过这样的方式弥补教练指导的不足，毕竟教练不能够在有限的时间内给每个球员或者学生进行全面的指导，而采用VR技术进行分解，并且在虚拟环境设置障碍，就可以让球员自主掌握正确的技术。采用VR技术，还可以实现和自己的对抗，在和自己对抗的过程中，就容易发现自己技术的不足和坏习惯，比如抢断失位、背后运球、传球不观察、抢篮板起跳过早或者站位不合理，实现逐渐改变的目的。

2.2  AR技术对学习篮球基本技术的影响

用动画图形覆盖球员的基本技术动作，精确显示移动方向、路线和细微变化，对球员进行定位跟踪，分析球员在球场上的运动轨迹。分析球移动的速度、方向、实际轨迹线路，以及测量防守球员和进攻球员的站位。比如通过精确计算某一个球员扣篮时候的高度，在训练和学习中合理进行调整。在发展AR篮球学习技术的过程中，还可以和大公司进行合作，加大研发力度，采用简化的设备和软件研究球员的基本技术。以投篮为例，苹果XS手机将AR与AI相结合，只需要在手机上固定三脚架，就可以对球员出手动作、角度、速率、高度、弧线、速度等技术动作进行追踪，可以记录球员在各个位置的命中率，描绘投篮热区，并且通过语音提示，及时纠正球员的技术动作。此外，系统还为球员提供了趣味的挑战任务，并且将挑战任务存档，建立球员个人训练档案。这一投篮训练的模式应用也适合于篮板、传球、运球、力量、篮板球等方面的训练。

2.3  MR技术对学习篮球基本技术的影响

MR技术在篮球基本技术学习中的应用相比于AR和VR技术，互动性更强，利用更加广泛的界面和屏幕进行操作，聚焦于人眼的轨迹，让身体的各个部位都能够实现人机交互，通过对重力、风力等球场外在因素的参数选择，进行人体动力学仿真，真实模拟篮球基本技术。因此在未来的职业联赛、青少年篮球训练、高校篮球教学和篮球爱好者自学方面都有着积极意义。其中，MR的互动性和社交性将会成为主要的发展方向，比如建立混合现实体育教学专属平台，实现网络化、共享性学习[4]。以篮球基本功为例，可以将乔丹、科比、艾弗森、麦迪、纳什等球员的运球、投篮、罚球、突破等技术动作编织成MR图像，让学员进行对比，并且与自己的真实动作进行比较，实现调整自身技术动作的目的。

3  VR、AR、MR技术对篮球基本战术的影响

3.1  VR技术对学习篮球基本战术的影响

要给运动员创造优越的学习环境[5]，将静态的篮球理论和动态的篮球战术结合在一起，实现高效学習。使用VR技术，使篮球的在线学习成为可能，球员可以利用VR在线学习系统，自主进行战术演练，这样大大有利于提高他们的战术素养，改变过去球员听教练或者老师讲战术过程中的紧张心态。

3.2  AR技术对学习篮球基本战术的影响

AR技术可以为篮球运动员提供专业的辅助，过去运动员学习比赛主要靠录像，而依靠AR技术就可以对录像进行专业化处理。依靠AR技术可以改变传统战术研读用简单录像分析战术成败的缺点，而展示出更好的效果。任何教练和球员都有一套自己的战术理论，而战术理论并不是放之四海而皆准的。比如隆多被称为球员中的战术大师，但是在球队落后三分的时候，尽管他在篮下处于放空位置，他也没有选择先得到两分，这是就是一个错误的选择。但是在电光火石之间，球员很难做出不符合自己战术素养的判断，因此，就要利用AR技术反复进行演练，让球员做出正确的战术选择。

3.3  MR技术对学习篮球基本战术的影响

我国球员战术素养比欧洲较差，针对这一点可以用MR技术进行弥补，因此，要利用MR技术编制和存入多种战术，并且设置人工智能推荐功能，当面临战术选择时，MR系统推荐多套战术，并且做出最优选择，这样球员就可以知道哪套战术最应该使用，逐渐养成战术素养。比如在战术模拟的方面，教练不知道应该选择什么样的战术，运动员也不知道战术跑出来的现实场景，只要使用MR技术，就能够进行各种战术的选择，并且模拟对手的应对，从而做出最优的选择，既能够加强教练的决策，又能够加深运动员的理解。未来战术板也可以采用VR、AR和MR技术，教练不需要反复擦拭战术板，只需要依照自己的习惯简单叫一个牛角，战术就出来了。而且在长暂停，还可以利用MR技术进行战术回放，快速指出刚才球员跑战术时出现的问题，更加清晰明确。

4  VR、AR、MR技术对篮球比赛的影响

4.1  VR、AR、MR技术对教练的影响

在篮球比赛中，教练可以通过VR、AR、MR技术布置战术，甚至结合人工智能技术，为教练组提供辅助分析。比如在中国队对波兰队的比赛中，如果有这技术，教练员也许就不会承受太多的非议。在比赛决胜时刻，教练员处于高度紧张的状态，可能对技术统计判断失误。利用VR等技术可以弥补这一漏洞，比如最后在10秒钟A队领先B队3分，此时A队人工智能自动将己方和对方球员的罚球命中率、消耗时间、对方三分命中率、己方发球失误率以及几套战术选择方案用VR等技术清晰地呈现在教练组成员的战术大屏幕上，为教练员提供辅助判断。教练员就能够根据技术统计，合理对比己方和对方球员的优势和劣势，从而判断是选择犯规战术和对方拼罚球，或者是选择防对方三分球。

4.2  VR、AR、MR技术对球员的影响

球员在场上，很难保持清醒意识，对自己的犯规、体能、手感和竞技状态缺乏清醒的认识。可以利用MR系统对球员的状态进行评估，比如手感方面，如果手感火热，系统就会做出评价，从而正确评估球员的状态，此外，还可以对上场时间、球员情绪和伤病风险做出评估，为主教练提供辅助的建议。

4.3  VR、AR、MR技术对观众的影响

其实NBA官方已经展示了这一技术的未来发展方向，Magic Leap可以利用三维立体图像进行全方位投影直播。观众跟随VR技术，如同跟随球员的脚步移动，亲身参与扣篮一样。通过AR等技术，增加现场看球的气氛，减少球场的嘈杂和噪音，还能够让观众清晰地看到比赛的每一个细节，比如观众可以自由地进行比赛回放，从不同的角度对比赛进行放大，这样就能够减少因为对球权归属的误解而造成的现场骚动。

4.4  MR对裁判和技术台的影响

裁判员作为人，既会受到主场观众的巨大压力，也会受到双方教练和球员的干扰，出现误判在所难免，比如2010年世界杯英国球员兰帕德的进球重大误判。如果采用了MR技术，裁判员佩戴眼镜进行辅助，那么就会产生三个重大影响，一个影响是裁判可以利用MR技术观看到自己的视觉盲区，MR技术可以清晰地帮助裁判员将多机位的画面展示在他们面前。一个影响是裁判员不需要跟着球员满场跑，减少对运动员的妨碍。一个影响是裁判员不需要看大量的回放去判断比赛，可以即时做出判断，确保了比赛的延续性和没关系。技术台方面可以利用MR技术放大各项技术统计，比如到底有没有踩三分线、是否干扰球，界外球是谁最后触碰，提高统计的准确性和判罚的正确性。更为重要的是所有的技术统计都能够以MR画面的形势实施调取，现场实况录像采用AR形式，技术统计辅助采用VR形式，这就能够确保比赛更加公平公正，裁判员做出的每一个判罚都在绝对精确的背景下进行，并且能够随时调取，这就加强了对裁判员的监督。

5  结  论

VR、AR、MR技术的作用不只限于躺在沙发上打美式篮球，而在于给未来篮球的发展带来的深刻变化。除了上面研究的结果，在未来的研究中，还可以结合MR等技术研究篮球的运动轨迹[6]和形变，分析最佳出手点[7]，调整球员的投篮、运球等技术习惯，根据技术习惯制定合理的战术。更要结合信息网络技术，比如体能训练要从基础抓起[8]，可以设置MR辅助视频体能训练系统。人工智能是VR、AR、MR技术的发展方向，因此在篮球项目中，要将VR、AR、MR和AI技术相结合，既要实现教练员、运动员技战术水平的全面提高，又要推动篮球项目的发展。

参考文献：

[1] 鲁馨.增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和混合现实（MR）技术 [J].办公自动化，2018，23（10）：36-38.

[2] 顾君忠.VR、AR和MR-挑战与机遇 [J].计算机应用与软件，2018，35（3）：1-7+14.

[3] 茅洁.基于VR、AR、MR技术融合的大学体育教学应用研究 [J].武汉体育学院学报，2017，51（9）：76-80.

[4] 牛凯，卢洋，陈皓.从传统到现代：混合现实技术环境下体育教学改革 [J].武汉职业技术学院学报，2018，17（5）：50-53.

[5] 郭荣华.基于虚拟现实技术的篮球运动三维仿真研究 [J].自动化与仪器仪表，2018（11）：60-62.

[6] 馮大志.篮球的最佳投篮路径 [J].山西财经大学学报，2011，33（S2）：85-86.

[7] 杨喆.现代信息技术在篮球运动训练中的应用——评《现代篮球运动教学训练实用指导》 [J].大学教育科学，2017（6）：137.

[8] 胡本东.篮球运动技术动作模式下的体能训练探究——评《篮球运动系统训练》 [J].中国教育学刊，2019（2）：113.

作者简介：卢延文（1990.07-），男，汉族，甘肃武威人，讲师，硕士研究生，研究方向：体育教育训练学。