虚拟现实（VR）及增强现实（AR）在体育产业中的应用研究

王丽萍

（湖南科技学院 湖南 永州 425199）

受新冠病毒疫情的影响，社会正在发生数字变革，信息通信技术（ICT）在全社会掀起不同凡响的技术革新。虚拟现实（VR）及增强现实（AR）技术被认为是引领第四次产业革命的代表性核心技术，通过与教育、制造、医疗、游戏、体育等多种产业融合衍生出新的市场，特别是在以身体活动为主要手段的体育领域，其效用性非常高，将体育与虚拟现实（VR）及增强现实（AR）结合起来的体育市场正在急剧增长。

1、虚拟现实（VR）及增强现实（AR）概念分析

虚拟现实（VR）是指，通过计算机技术创造虚拟空间，使人类在虚拟空间中看到、听到、感受并相互作用的人与电脑之间的接口技术（Tate，Chen-Burger，Dalton，Potter，Eichardson，Stader，&Williams，2010）。增强现实（AR）是指在人类眼中的真实世界中，用电脑图像制作的虚拟图像叠加在一起，通过一个影像展现的计算机绘图技术（Gervautz&Schmalstieg,2012）。即，虚拟现实强调与现实隔绝的虚拟世界中的投入和相互作用，而增强现实具有与现实有机结合的扩张世界中的智能增强和直接互动性，虚拟现实与增强现实既有区别又有相似之处。

虚拟现实体育也被称为“屏幕体育”，是指通过电脑程序虚拟现实，最大限度地减少空间和时间的制约，间接体验各种体育项目的体育ICT服务领域的代表性内容。虚拟现实体育通过视觉上类似再现实际环境的视觉技术，掌握使用者动作的传感器等技术，提供现实世界中无法获得的新体验和刺激身体感官的现实感。这样，在没有体育设施的情况下也能体验体育活动，使体育用户的消费及体验方式发生变化，虚拟现实和增强现实是虚拟空间里进行的间接身体活动，虽然与直接的身体活动不同，但是提高了我们从未体验过的体育科技智能性，因此它们在体育领域的应用得到肯定性评价。

新时代是以技术为主的时代，是超连接（Huper-Connectivity）、超智能（Super-Intelligence）、超真实感（Ultra-Reality）的技术时代,人与事物的界限将消失的时代，是用超智能技术自主学习和进化的时代，是用超真实感技术消除虚拟和现实之间界限的时代。新技术以移动媒体和小说网络等超连接技术开始，依次发展AR、VR、3D打印等超真实感技术，以人工智能为代表的超智能发展不能独立存在，而是各领域相互协同发展。

2021年7月13日，中国互联网协会发布了《中国互联网发展报告（2021）》，报告数据显示，2021年，中国物联网市场规模达1.7亿元，人工智能市场规模达3031亿元。2021年在物联网（IOT）、人工智能（AI）、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等多种科学技术中最受瞩目的技术是虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术。它们被广泛运用于多个产业领域，特别在体育产业领域做出巨大贡献，在学术界对虚拟现实及增强现实和体育的研究已经起步，在2021年世界多个国家多次举办以“科学技术或人工智能与体育”相关的体育科学研究会议。综合最近有关虚拟现实及增强现实和体育领域的先行研究资料，可以发现虚拟现实体育室、虚拟现实网球、虚拟现实自行车等领域已涉及此类研究项目。

以虚拟现实（VR）及增强现实（AR）在体育中的应用为主体，了解虚拟现实（VR）及增强现实（AR）体育产业整体市场现状和消费者的认识及态度以及未来展望等，是研究体育产业市场前景和方向性战略的必要基础。

2、虚拟现实（VR）及增强现实（AR）广泛应用于体育娱乐活动中

调查休闲体育文化发现，忙碌的现代人无法摆脱时间和空间的限制享受多样化体育娱乐文化，但是，体育科技的发展却为此带来希望，例如，建设体育IT综合主题公园。随着ICT的发展，主题公园可以向消费者提供更多样化的运动娱乐体验，通过引进并升级反映虚拟及增强现实的娱乐设施，消费者们通过各种虚拟现实体验获得运动满足。特别是体育虚拟现实主题公园，虚拟篮球公园（如图1）、虚拟网球公园、虚拟骑马场等各种主题公园的建成，能够综合体验屏幕篮球、足球、骑马、单车、滑雪、射击等多种体育项目的体育虚拟现实运动，在运动过程中应用ICT，确保运动的趣味性和竞技性，这种体育虚拟现实主题公园在体育领域的应用刷新技术记录。

图1 虚拟现实（VR）与增强现实(AR)篮球主题公园

值得一提的是，主题公园在冰雪运动项目中的应用也将是未来普及冰雪运动的重要解决方案之一。冰雪运动受季节性和地域性影响较大，只能在我国的北方冬季才能享受到冰雪运动的乐趣，生活在南方的人民在心理上认为冰雪运动距离自己非常遥远。随着虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术的运用，南方建设冰雪运动科技主题公园后，南方人民在本地域体验冰雪运动也将成为可能，科学技术打破季节和地域的限制，为冰雪运动提供新模式，如此，冰雪运动受众更广，对项目普及更加有利。

像这样，虚拟现实体育主题公园是在舒适的室内空间进行实际运动，故而为现有体育消除空间、时间、人力问题，被称为“第四次产业体育游乐场”，在男女老少中都享有很高的人气。体育虚拟现实主题公园以体育为主题，为消费者提供了全新的、梦幻般的体验和乐趣。这些经验要素与虚拟现实及增强现实一脉相承，虚拟现实及增强现实技术如果能够合理地利用虚拟现实主题公园的魅力最大化，在提高消费者满意度的同时，还能为确保体育虚拟现实主题公园的大众化和普及化做出贡献。由此，提出体育和游戏、ICT相结合的新概念复合型体育主题公园的时代已经到来。但是，目前体育虚拟现实主题公园未能向大众普及化，人民群众对此类项目尚存疑惑，相信，随着时代的发展，此类主题公园会逐渐走向大众视野，走进人民群众的生活中。因此，目前有必要对能够体验多种体育项目的虚拟现实（VR）及增强现实（AR）体育主题公园进行深入的研究。

3、虚拟现实（VR）及增强现实（AR）培育体育产业及未来新产业

全球虚拟现实（VR）及增强现实（AR）市场规模预计到2022年将达到1513亿美元，随着这种增长势头国内虚拟现实及增强现实市场也将不断扩大，虚拟及增强现实和体育产业的复合需求正在抬头。因为虚拟及增强现实技术打破体育领域由于时间、物理上的限制，可以在VR、AR模拟器中享受日常生活中无法享受的运动。因此，很有可能成为兴趣文化，利用虚拟及增强现实模拟，可以期待运动姿势矫正、防止运动受伤等多种效果，满足体验型体育的内在动机，解除时间、空间的制约。

在职业体育赛事中应用也早有先例，德国国家足球队与德国体育分析公司“SAP”合作，通过该公司提供的“Match in Sight”项目获得了2014年巴西世界杯冠军。它运用这项技术，在球员的护腿、球衣和球鞋中放入极小的传感器收集数据，利用大数据分析了运动员的射门方向、次数、平均控球时间、球速、轨迹、角度等，在于巴西队的四强赛中，德国队使用此技术制定了提高球员竞技水平、防止受伤、针对球员的战术及战略，最终，以7:1的大比分获胜。

在生活体育活动现实中，科技的应用也崭露头角，比如，在跑步时，机器人进行陪跑和记录数据，如图2，通过机器人感知的数据分析，可以获得跑步者此次跑步的详细数据及自身生理状态分析报告，有利于跑步者完善跑步技术、提高跑步效果。

图2 机器人技术应用于跑步运动中

像这样，机器人教练、机器人裁判、利用大数据的IOT或ICT技术融合等，可以使传感器更轻、更小，以至于运动员无法识别。在比赛或训练时，为获取精准信息，则需安装传感器，有些运动员会觉得麻烦，而且对抗性较强的项目，如，足球、篮球、手球等项目，比赛过程中，安装的传感器容易滑脱，或对皮肤造成伤害，造成负担。对此，最近，还开发出了无需传感器也能利用摄像机进行人脸识别系统，仅用选手面部表情收集数据并进行深度分析，可以分析出选手当时的状态、疲劳度等。

另外，在体育观赏产业领域中，AR及VR技术的使用，使球迷们轻松获得更多球员的详细信息及比赛数据，转播方式也因此能够更加活灵活现地呈现给球迷，获得如同亲临现场一般感受，由此可以带动体育传媒产业的发展。

据调查，各个国家在体育产业中科技的应用给予了极大的支持力度，例如，对冰雪运动、网球、羽毛球、足球、骑马、单车等生活体育需求较多的项目提供VR内容制作支持，对体育弱势群体的老人及残疾人提供方便运动的模拟VR内容制作支持，对国家代表训练队和体育俱乐部体验区设置支持等VR体育、体育福利、训练及生活用VR提供积极支持。

像这样，虚拟现实（VR）及增强现实(AR)技术是成长可能性很大的领域，与体育产业领域的融合发展具有肯定性价值，积极运用科学技术培育体育产业和未来新领域产业是未来强化全球体育产业的竞争力的利器。

4、虚拟现实（VR）及增强现实（AR）技术适用于体育教育事业

虚拟现实（VR）及增强现实（AR）技术适用于体育教育事业。虚拟现实与增强现实体育是体育产业的新领域。随着地方政府的关心和市场规模快速增长，也被运用到体育教育事业中，在体育教育事业中发挥重要作用，例如，建设体育实验室。在学校，为应对室外体育活动萎缩的问题，为了让学生们享受到多种多样的综合性体育活动，虚拟现实（VR）及增强现实（AR）体育实验室以身体活动为中心，以科学技术信息通信化为手段，提供多种运动项目挑战和体力提升程序，帮助学生增进运动投入感和动力指数。

虚拟现实（VR）及增强现实（AR）体育实验室以虚拟现实为基础，在室内进行体育活动，可同时解决可吸入颗粒物、沙尘暴、雪、雨、风等因天气恶劣导致的运动空间不足问题和时间、空间问题，提供符合数字化学生需求的教育环境，以体育为中心，展现科技体育教育的可能性。虚拟现实体育室通过虚拟现实技术，完善学习者不同层次需求的运动功能，在自动化编程过程中，针对性优化技术动作掌握困难的环节，具有预防学习者在执行高难度技术动作过程中可能发生的受伤，提供更安全、更具现实感的学习环境等优点，非常适合学校体育教育课程。

为了未来学校体育的发展，有必要通过与民间企业及相关机构的共同研究，利用虚拟现实（VR）及增强现实（AR）开发普及科技化体育课程。虚拟现实体育室可以保障身体活动机会，赋予体育课以外学生参与授课的动力，有效支援学校体育课程的运营。利用虚拟现实科技的Tivol课程对学生认知自我身体能力和身体自信产生积极影响。例如，利用虚拟现实生存游泳教育对学生运动自我效能感、水上安全意识的形成产生了积极影响，可见虚拟现实体育室的教育效果。如上所述，在体育课中应用虚拟现实（VR）及增强现实（AR）技术是未来学校体育融合授课的有益条件，不仅能激发学生多样的体育体验和身体活动，还能激发学生的关注和兴趣，提高对体育课热情，增强体育课程的教育效果和价值。因此，有必要利用虚拟现实（VR）及增强现实（AR）开发与普及多种体育内容，特别是政府和教育厅积极支援，可以给予学校及教师积极使用科技化手段助力体育教育力量，同时保证对虚拟现实体育室的效果研究的活跃度。

通过虚拟现实（VR）及增强现实（AR）真实体验，原本人气项目不高的“俯式冰橇”运动，由于体验者重新获得的模拟真实化体验感受，极大地提高了体验者的兴趣。又如，虚拟现实基础的游戏形态体育课在自闭性障碍学生增强基础体力、提高注意力集中方面都具有积极的影响效果。可以看出，体育和虚拟现实（VR）及增强现实（AR）的复合对提高体育执行能力，对非人气体育项目的兴趣及好感等均具有积极效果。未来，希望通过虚拟现实（VR）与增强现实（AR）体育室的开发为学校体育教育的发展贡献一份力量。

目前虚拟现实（VR）及增强现实（AR）在体育中的应用尚弱，主要存在多方面的现实情况：研究设施不足、体育科学家的重视力度不够、实验研究与现实情况结合不充分，现实运用场地等场景的分析不深入，尖端技术的使用不足，多样化的学术接触不多，体育多元化体育信息化及与各类科学的联动不足等诸多方面存在进展困难因素。但是，应以发展的眼光看待体育科技，多方面共同努力，促进其融合发展，具体从政策上总体支持到构建国家整体体育科学体系；从国家代表选手的训练科学化，到国家体育科学化模型构建；从职业体育到休闲体育；从学校体育到特殊体育；以体育科学新模式复合化新趋势为背景，以尖端科学为中心，推进体育综合发展政策与战略，连接体育科学与其它科学形成集群化，提高竞技体育水平、实现体育产业化、增强国民体质健康。

虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术不是无所不能，它只是人类进步的工具之一，人类对技术的使用必须正视它的优点，但也需重视其必然存在的缺点。体育是一部没有脚本的电视剧，人类要传承体育精神，还是靠人类自身的努力，而不是没有思想的人工智能，只有人类才能承载真正的体育精神。