VR体育仿真系统的功能和关键技术

    视景仿真是21世纪最有前景的高科技技术之一，它是计算机技术，图形图象技术，光学技术，控制技术等多种高科技的结合，是延伸人类感觉器官的一门科学，通过对现实世界或者是人类想象的虚拟世界进行三维建模并实时驱动，通过头盔显示器或者三维投影技术显示出来。目前，视景仿真技术在我国已广泛应用于各种研究领域：军事演练、城市规划仿真、大型工程漫游、名胜古迹虚拟旅游、模拟训练以及交互式娱乐仿真等。今天我们主要谈谈VR体育仿真系统应该具有的功能和需要的关键技术。

    VR体育仿真系统应该具有的功能：

    1、构建虚拟训练场景

    根据具体运动项目对训练场景有具体要求，比如：虚拟训练场地、虚拟训练器材和虚拟人等的建模。

    2、运动数据捕获

    通过传感器跟踪设备直接记录运动实体的运动数据并将其用于生成计算机动画。这种方法的最大优点是能够捕捉到人类(包括训练器械)真实运动的数据，由于生成的运动基本上是主体人(或器械)运动的“复制品”，因而效果非常逼真，且能保证训练的科学性。

    3、生理生化和心理数据采集

    生理生化和心理指标是运动员竞技状态重要反映，根据运动项目的不同，可以通过各种传感器和智能化仪器对运动员的生理生化数据，心理数据进行采集。比如：生理数据的捕获主要包括对脉搏、血压等人体的新陈代谢指标和各器官、各系统的机能指标的获取[9]。

    4、动作重演和展现

    动作重现是体育系统仿真的重要的要求，传统的摄像手段在有些条件下并不能顺利实现，比如：帆船帆板训练中训练技术录像往往不是很理想;此外，有些甚至更不无法实现，比如：在尚在进行新动作创新研究时，比如：在体操项目中，教练员可以通过对真实体操运动员的运动进行建模，之后再重新编排，使其产生新的技术动作，在利用虚拟体操运动员精确地重现体操运动员的体操动作，帮助体操运动员改进和创新技术动作，提高技术水平。

    VR体育仿真系统需要的关键技术

    1、基于物理和生理的建模

    目前基于VR的体育仿真系统中的人体建模通常是指基于人体物理特性和生理特性的建模，这里人体物理特性是指人体形态、结构、素质、运动能力和适应能力等。生理特性主要包括脉搏、血压、肺活量等人体的新陈代谢指标和各器官、各系统的机能指标。

    2、虚拟人动画

    由上个世纪八十年代发展至今，人体动画经历了四个发展阶段：运动学控制、动力学控制、基于控制器的运动控制和运动捕获。其中运动捕获技术具有高效、真实感强等特点，得到人体动画研究人员的高度重视。

    3、运动数据捕获

    运动捕获技术是利用传感器以三维的形式记录真实人体的动作，然后计算机根据所记录的数据驱动屏幕上的虚拟人。这种方法的最大优点是能够捕捉到人类真实运动的数据，由于生成的运动基本上是主体人运动的复制品，因而效果非常逼真，且能生成许多复杂的运动。

    4、实时绘制和交互

    由于虚拟体育仿真涉及到虚拟场景和虚拟人（运动员），在具有虚拟人参与的虚拟体育仿真环境中，实时绘制和交互就显得格外重要。实时绘制技术分为可见性判断、层次细节、基于图像的绘制技术。