健美操训练中虚拟现实技术的应用研究
宋 梅
（宿州学院 体育学院，安徽 宿州 234000）
摘要： 随着虚拟现实技术应用的深入，其在体育运动中也发挥了显著而重要的作用，尤其是VR技术对健美操训练科学性的提升效果更加明显，将仿真技术与健美操实现结合，对于健美操训练有很强的指导意义.利用VR仿真对今后的健美操训练与比赛提供了接近现实的指导.
关键词： 竞技健美操；虚拟现实技术；体育仿真系统；仿真训练；竞技体育
1 前言
健美操作为对于美感追求的体育项目，通过对VR技术的合理应用，开展相关运动训练的仿真活动，以先进的动作捕捉与量化分析技术将训练方法进行优化，以提升健美操训练的精度.这种技术对提升世界健美操的整体层次与优化实战成绩，对发展我国在世界健美操领域中的整体实力有着极强的可操作性.
2 针对体育运动开发的VR系统
2.1 VR科技与电脑仿真体系
VR技术以集成的多通道传感互动科技、提升单位面积像素科技、前端三维图像构造科技等等为技术基础，通过电脑构造出三维的模拟现实环境.在此情况下，在实现VR的过程中，借助相关的传感器如VR头盔、VR手套等，甚至可以利用键鼠就能访问虚拟世界，以主体的身份开展相关的仿真活动.相关实践人员能够利用感官对声音、图像、动画、气味、空间尺寸等要素进行感知，所以，利用此技术让体验者有一种特别真实的感觉.因此，虚拟现实技术提升了人机交互的友好性与实用性.
电脑软件系统是生成相关的仿真环境中所必备的途径之一，如果电脑仿真系统维持在以往陈旧运行体系水平，将无法促进VR技术的良性提升.软件系统利用收集到的相关动作的素材，进行组合、分析、并植入有关比赛的规则与评分标准等等.电脑VR系统对于当代世界体育发展是无法割舍的重要部分，这一结论得到了大量实践的证明.
2.2 将成熟的虚拟现实技术应用于健美操训练的必要性
健美操的训练常在做出各类难度动作中配以相应的有节奏的音乐来进行，健美操参与者在这种情况下进行表演，完成高难度或高强度的动作，一套健美操比赛的完整节目一定要结合音乐、背景、与肢体语言来进行演绎，从而表现出健美操的健康与美的特征.一套完整的健美操训练有其具体的动作完成质量、难度系数、节目编排与表现、艺术指标等等要求.近年来我国在健美操的水平上有所提升，在世界上屡获殊荣，但距离健美操强国还有一段路要走.
当人们对沟通不重视的时候，就会根据以往的经验组织模式自动化去应付沟通中的问题，缺少反思的意识，一旦遇到无法解决的问题，要么通过指责别人来推卸自责，要么通过拒绝沟通来表达自己的抗拒。
以先进的方法选拔体育人才，对于健美操运动的积极发展、提升相关的运动质量与运动者的运动能力有着积极的推动效果.以往我国在运动员的选拔上总是凭借教练的经验与印象，由于缺乏科学的分析与研究，导致有运动潜质的人员被忽略，造成了优质人才的埋没.选拔健美操运动员要考评的因素包括：体重、身高、肌肉分布、整体柔韧程度、反应速度、力量等等，这就要求利用收集到的大量一手资料，并建立相关仿真模型，将不同的运动员分类进行分析，制定相关标准，并将标准应用于健美操选拔人才的工作中.
3 健美操VR技术对训练效果的积极作用
采用VR技术就可以将健美操中的每一个角度、时间点动作进行录入、回放、研究、整改，以提升相应动作的技术准确性.以VR技术为手段，能够及时成像，并实现实时、精确重放运动员动作的相关动作，通过VR系统的先进技术，可以在未进行动作之前将提前预演多个动作或一个动作的各个分解步骤，同时还能借助视频与专业研究软件，把标准动作与健美操运动员的实际动作进行比较，进而发现运动员的优点、短处和问题所在.可以看到，通过虚拟现实的发展与其在现实中的推广，能大幅减少运动员训练中可能出现的疲劳与伤痛，保证运动员能以最短时间熟练掌握相关动作，不断发现并改进训练过程中出现的动作不完整、失误等问题，帮助教练为提升运动员动作质量与整体节目效果而提出建设性的意见与建议，为有效达到良好的训练效果而努力.
如今的虚拟现实科技在国际上体育运动领域已经得到了很好的推广，同时该技术也在不断进步与发展，其对于比赛的实战也有很大的推动.从当前我国的健美操发展的现状看，与发达国家比较仍存在不少差距.因此，应实施头脑风暴法，集成多个行业的专家进行论证、分析与实践，方可最大限度地将我国健美操的长处不断发挥，将健美操的训练与实战水平实施提升.
3.1 以虚拟现实技术提升健美操的选拔水平
当前健美操训练虚拟现实大部分是对比赛现场的真实环境的模拟，可以将每一个组合动作进行分解、研究、分析，从而获取相关的精确数据来对相关运动员进行训练与考核，将相关的训练、考核数据进行汇总、分析，为今后真实环境中的训练提供精确的参考.在硬件系统的构成中，其中的输入系统由动作捕捉器、图像转化系统、动作输入器等组成；输出系统则包括信号变换器与效果显示设备协同工作；使用者通过三维建模、模型处理设备、电脑、显卡、仿真集成模块与力反馈系统组成了模拟真实训练考核的环境.利用体育训练VR系统的良好运行，受训人借助视听的冲击，可以实时进行最接近现实的专业训练.
3.2 通过各角度无限回看来对相应动作进行精加工
当今世界是知识与科技爆炸的时代，随着体育运动在全世界范围的推广，VR科技在体育运动中发挥着越来越重要的作用.随着技术的深入发展，VR技术会在健美操运动员的选拔、日常练习、实战训练、身体机能复原上发挥更加积极的作用.在对动作的深入调研和对VR系统实用性的进一步发掘的过程中，就能逐步发现VR技术的重大应用价值.
3.3 在细节与程序上对健美操的动作与技术进行改进
参考国内国际有关健美操的相关场地标准，利用VR技术模拟建设相关竞技场地实景，这从软件上保证了相关教练员、运动员在场地与训练上的安排，对于训练、比赛的顺利开展有很重要的意义.将VR训练与考核的机制推广到健美操的训练与比赛当中，在这一过程中逐渐分析、优化、创造各类新型动作.所以，不但能够在比赛之前的适应期利用虚拟现实技术进行分析，还能依据相关过程中记录的数据，实施改编、提升，从而发展出新的动作组合，同时利用相关标准、教练意见与建议、设计并创造相关动作并进行实践，以保证与实际比赛相接轨，确保相关运动员可以在保持稳定的基础上进行进一步的提升，达到或超出比赛预期.
3.4 以详细的数据对健美操训练的环境进行模拟重建
健美操比赛中重要的得分点就是其动作的安排.如果要快速提升动作的优势与节目编排创新质量，仍能够借助VR技术的特别精确的动作捕获、分析运动员的各项身体机能、具体数据与标准的偏差并进行修正，结合节目特征、各类比赛规则、打分标准建立并不断优化健美操最佳动作的数据库，利用VR系统的输入、改进、输出等功能创新发展出各种高分动作.在以专业软件获取到数据库中的相关动作后，从相关运动员自身的驾驭动作的能力、日常训练效果、具体个人特点出发，按科学与训练、比赛标准要求，进行电脑动作设计，并在相关VR系统中进行模拟现实的训练，制定并不断改进具体的动作编排.因此,利用VR技术与其系统的运行，确保VR技术能协助运动员完成身体强化、技术优化、成绩提升的目的，同时为相关教练开展训练计划的编制、训练方法的落实提供保障.
4 VR技术对健美操训练的设计与实施
本研究选取65名被试参加了自测步速阅读实验，共三组，其中包括40名中国英语学习者(组1:高中学生，年龄16～18岁;组2:英语专业大四或研一学生，年龄22～23岁)和25名英语母语者(组3:年龄18～22岁)。中国英语学习者均来自山东省某中学以及某大学在读学生;英语母语者均为英国大学的在读学生。
易开裂区为计算拉应力超过材料抗拉强度的区域，表明易开裂区如图10所示，内部易开裂区如图11所示。由于动力条件下廊道应力值较静力条件下增大在15%以内，而混凝土动强度比静强度有所提高，所以地震工况下廊道易开裂区没有显著增大。在进行廊道材料和结构设计时，只要满足其静力工况下的材料强度要求，就能保证满足设计地震工况下材料强度要求。
4.1 健美操训练的VR技术对于硬件组成的相关要求
现在，VR训练科技在国际上形成了持续发展与提高的趋势，很大程度要归功于其高性能的硬件组成与软件运行环境，从而有能力将相关教练人员与运动者的水平有效提升.以体系VR系统为例，其利用INPUT、OUTPUT系统，打造了可以乱真的VR环境，能进行有针对性的、精确的、系统的VR练习.要注重仿真系统的建立与健全，将系统中的各个部件与设备的能力充分发挥出来，并协调各部件之间的协作关系，在VR系统的建立与运行过程中，一定要考虑到使用者的感受，从味觉、听觉、视觉上保证其感觉达到最接近现实的状态，进而提升用户体验.通过虚拟现实系统中软件与硬件的配合，并在系统的整体把控下，使得健美操VR训练中，不管是VR训练场地、还是VR器械，或者仿真动作组合都能让用户达到特别真实的感觉，享受到虚拟现实技术带来的各种使用价值，从而保证健美操训练的效果.
据ITC统计数据显示,2010年以来,我国甘薯出口贸易总量逐步提高．2017年我国甘薯(HS编码:071420)出口贸易量4.42万t,贸易额5 560.6万美元,分别占世界甘薯出口贸易总量的7.02%和10.58%(图2及表2),世界排名第3．与上一年度相比上涨势头迅猛,出口贸易量和贸易额分别为上一年度的2.19倍和2.44倍,世界排名上升2位．
4.2 从系统组成上关注健美操VR技术
通过VR技术实现健美操训练的模拟，其中最关键的技术是VR的软件操作系统技术，经过其在多个领域的实际应用发现，基本都是以电脑系统与相关算法为核心开展模拟工作的.电脑硬件以及编程中的算法成为健美操VR训练的必要保障.VR系统从运行系统上来讲有以下系统：单片机、单板机、仿真机系统、微机系统、工作站系统、小巨型机系统和多机系统等，每一系统都有软件系统与硬件系统构成.当前通过VR技术与网络的高效组合，保证了仿真在现实应用中能够快速、精准地获取各类有效资源.同时VR技术依托当下流行的云计算技术，实现了网络、并行、海量存贮、资源均衡、合理分配等功能.以上这些措施从前沿科技出发，为实现虚拟现实技术与建立仿真系统提供了有力的科学保障.
5 结束语
当下在科学技术水平迅猛上升的形势下，通过VR技术实现模拟现实训练已在体育领域达到了相应的积极效果，特别是在健美操、游泳、大型团体活动中有更突出的表现.VR技术的突出特征就是它的高效性，尤其是在健美操训练中，能够在第一时间捕获运动员的各类动作参数，为创造新动作、改善具体动作编排、检查训练成果、分析问题所在并及时改进提供了帮助.以上行为在健美操的改进与创新工作上有着积极的推动作用，并可以将这一技术在不同体育训练与比赛中推广实施.
参考文献：
〔1〕胡华.基于VR技术的竞技健美操编排记录系统设计[J].现代电子技术,2018,41(11)：166-170.
〔2〕苏杨,郑利辉,刘俊民.基于VR技术的体育健美操仿真系统设计与实现[J].电子设计工程，2017,25(20)：179-181+189.
〔3〕王晶晶.健美操训练中虚拟现实技术的应用探讨[J].当代体育科技,2017,7(24)：46+48.
中图分类号： G831.3
文献标识码： A
文章编号： 1673-260X（2019）05-0139-03
收稿日期： 2019-01-26