体育仿真在篮球教学中的运用

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1、体育仿真在篮球教学中的运用摘要：本文采用文献资料法、数理统计法、逻辑推理等研究方法，阐述了体育系统仿真的产生、发展及其概念，阐明了运动捕捉是休育系统仿真的关键技术。揭示了虚拟现实与体育系统仿真技术在篮球教学、训练中的应用意义，篮球技、战术的仿真方法，以及虚拟现实与篮球运动仿真动画的交互程序设计。关键词：体育仿真；运动捕捉技术；篮球教学1・体育系统仿真的概况体育系统仿真是一门交叉学科，它以运用多学科多因素超时空综合集成的特征不同于其它学科。现代体育运动实践展现了宽阔宏大多姿多彩的时空场所，为体育系统仿真的产生和建立提供了肥沃的

2、土壤和基础，同时体育运动实践和体育科研的诸多问题也在强烈呼唤体育系统仿真作出回答和解决。[1]2000年6月“体育系统仿真”这一交叉学科概念正式被提出，2002年10月中国国家体育科学研究所体育系统仿真实验室开放实验室成立，2004隹10月中国系统仿真学会理事会接受体育系统仿真专业委员会屮请,2005年止式备案，标志国内这一学科的建立。体育系统仿真的定义是：通过计算机模拟技术再现体育教师的教学经验、教练员的训练意图、管理者的组织方案和运动员的训练过程，从而达到对体育系统的解释、分析、预测、评价的一种实验技术科学，运动捕捉作为

3、体育系统仿真的关键技术和设备，负责运动数据的采集与捕获。[2]一个典型的体育仿真系统具有如下主要功能：(1)虚拟训练场景构建。依据运动项目的具体要求对虚拟训练场地、虚拟训练器材和虚拟人等的建模；(2)运动数据捕获。运用运动捕捉技术采集运动实体的运动数据，并将其用于生成虚拟人动画；(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的重要反映，根据运动项目的不同，通过各种传感器和智能化仪器来采集运动员的生理生化数据、心理数据；(4)动作重演和展现。动作重现是体育系统仿真的重要要求，运动捕捉可以很好地完成该任务，例如

4、在体操项目中，教练员首先采集真实体操运动员的运动动作，Z后重新编排，产生新动作，再利用虚拟体操运动员精确地重现体操运动员的体操动作，从而帮助体操运动员改进和创新动作，提高水平；(5)技术诊断与分析。通过对技术动作做量化分析，且以图形方式展示分析结果，以此为基础，对“理想”的技术动作与运动员技术动作做比较，进行深层次的分析，然后给出改进技术动作的指导性意见。[3]2.运动捕捉技术是体育系统仿真的关键2.1运动捕捉技术的发展光学式运动捕捉技术是目前应用最为广泛、发展最为成熟的一类捕捉技术。这类技术利用计算机视觉原理。光学式运动捕

5、捉系统通常使用6〜12个摄相机环绕表演场地排列，这些摄相机的视野重叠区域就是表演者的动作范围。随着机器视觉、虚拟现实等技术的迅速发展，精确捕捉人体动作并但进行重现，已经成为研究的热点。通过运动捕捉技术获取某类技术动作的运动参数及生理生化指标等数据，从而统计出运动规律，为体育教学和运动训练提供标准规范的技术指导，从而摆脱纯粹的依靠经验的状态，进入科学化、数字化时代。2.2运动捕捉技术在体育教学和训练中的应用目前，我国的学校体育教学内容和方法比较落后，仍然采用从教材屮传授既定的基本解录像等较传统的方法。基于运动捕捉技术的体育系统

6、仿真教学与训练，由于具有高仿真性、开放共享性、人机交互性、重复使用性以及安全性好等特点，已经成为传统体育教学与训练方法的一种有益补充，并显示出巨大的潜力，在教学和训练中的应用将有着广阔的空间。3.运动捕捉技术在篮球教学和训练中的应用我们知道现在篮球在技、战术与篮球规则的相互促进和制约过程中不断发展和提高。而从事篮球运动普及与提高的教师和教练员技术动作也并不都是规范合理的，即使是国手级人物，他们也因退役后在二线而从事教学、训练工作，随着年龄的增长和技术、身体素质的逐渐退化，冇时也很难在教学和训练中完成正确的示范动作。体校和专业

7、队通常都是通过学员反复练习和教员不断提示的反馈过程来实现掌握正确技术动作的目的；许多战术内容也较复杂多变，教员一时也很难在许多交叉线条图中分清战术行动方向和行动时机，许多教员都是通过经验阅读和理解战术线路图。何况我们学校体育课堂教学只能是望尘莫及。2.1虚拟球馆建模3d软件构建场馆要以场馆建筑设计图按比例还原，虚拟设计的场馆要注意各处比例和建筑设计规范。尽量减少模型面数，删除立体模型不可见的面。座椅栏杆等大量模型尽量以简模加透视纹理來实现，以减小场馆模型的文件尺寸。2.2虚拟运动员角色3dmax和Maya是目前最为流行的三维

8、图形和动画软件，它们虽然有很强的建模和动画功能，但是在人物建模方面还是比较繁琐。我们可以通过专门的人物造型软件建立人体模型。然后将人体模型倒入3dmax和Maya软件环境。[4]3.3动画数据的获得采用光学式运动捕捉技术，要求表演者穿上单色的服装，在身体的关键部位，如关节、靓部、肘、腕等位