体育云平台理论及实用性

1构建以虚拟现实为基础的体育云平台理论分析

以虚拟现实为基础的体育云平台理论是将体育云平台运用到体育运动实践的基础保障，是体育云平台顺利实施的前提条件．我们在这里探索其构建理论，寄希望于通过VR建模，使体育云平台早日投入到现实应用，通过科技体育的魅力，增加人们参与体育的热情，让更多的人在参加体育的同时体验到科技体育带来的趣味性、休闲性、娱乐性．

1．1体育云平台中运动人物及场景模型的构建理论

VR云平台的构建中，需要在预选的虚拟场景中，构建一个以现实为依据，及时反映人物运动数据的模型，这些数据包括了参与者运动的速度、力量、耐力、速率、时间、节奏、幅度、轨迹等．为了准确对参与者平移、旋转和缩放的数据的采集，我们通过4×4的齐次变化矩阵来实现．如式(1．1)所示:这里，R3*3描述坐标系B的方向相对于坐标系A的旋转子矩阵，P3*1描述坐标系B的原点相对于坐标系A的变化矢量．如果为了描述参与者的相对位置和绝对位置，除了齐次变化矩阵之外，我们还需要给每一个参与者捆绑一个和参与者一起移动的坐标系，在坐标系中对象顶点的位置和方向保持不变［4］．如图1所示，Object1和Object2是捆绑了坐标系(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)的两个对象．在人物实时数据采集的同时，我们还需要考虑在虚拟环境中，能够随着人物位置、接触、遮挡等变化而动态地产生变化．我们可以举一个简单的例子来描述这种需求．例如，身处不同地方的朋友利用体育云平台在虚拟的足球场中进行足球比赛，为了使其有真实感，我们除了让虚拟系统的人物模型能够及时地反映出现实中人物的动作以外，还需要模拟出球员之间的碰撞、足球的反弹、裁判员的临场执法等情况．对于球员之间是否发生碰撞的模拟，我们可以通过前面描述的变换公式计算对象Object1内的一点相对于对象Object2的位置P(2)(t)来实现．

1．2体育云平台网络的构建理论

体育云平台网络是为参与者提供虚拟服务器，使其在虚拟服务器上读取程序数据，并从多个层面不同视角在“服务空间”中对运动数据进行的一体化管理和组织，从而实现参与者利用云平台达到体育交流的目的．体育云平台网络的本质是用户之间的数据交换，其利用将互联网上的单个或多个用户模拟成在同一局域网的通用性联网技术，使参与者无论通过拨号、ADSL、LAN、CABLE还是MODEM上网，只要进入云平台之后，便会得到服务器分配一个虚拟IP地址，然后把tcp/ip协议转换为ipx协议，虚拟局域网，从而为世界各地的参与者提供了一个共同运动的平台［6］．除了上述的网络技术外，体育云平台的构建还应该包括一下几个方面:第一，从基础框架结构层面提供云平台服务的资源层．这些服务提供包括运动员、场地器材、运动环境等参数的虚拟化运动数据资源，从而隐藏物理资源复杂性，其包括了物理资源服务器服务、网络服务和存储服务;第二，为参与者提供资源层服务的封装，使其可以构建自己运动参数的平台层;第三，为参与者提供选择运动项目、运动参数、运动方式等软件服务的应用层;第四，方便参与者使用云平台服务所需要的各种支撑服务，针对每个层次的云平台服务都需要提供相应访问接口的用户访问层;第五，对包括网络安全、服务的组合、服务的目录、服务使用计量、服务质量，以及服务监控在内的所有层次的云平台服务等方面的管理层［7］．

2以虚拟现实为基础的体育云平台应用

以虚拟现实为基础的体育云平台的应用是将科学技术转化为生产力，用科技促进体育的发展、交流、传播的重要手段，是虚拟现实技术和体育云技术由理论探索到发挥实践作用的必由之路．我们在这里探索其应用前景，以期早日实现体育云平台的推广和普及．

2．1以体育云平台为基础的无时空限制的运动参与

在不同区域、不同环境的人们可以根据自己的喜好，选择相应的运动项目，构建不同的运动环境，通过空间跟踪技术、声音跟踪技术、视觉跟踪与试点感应技术融入到构建的环境．然后以体育云平台为基础，进行相关的数据交流，分配相应的平台网络，从而实现运动参与的双方共同在虚拟环境中交流，达到运动不限时空的目的．例如，同样喜欢网球，但是不在同一城市之间的亲人可以相约在同一时间，选择相应的视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉等能够及时反馈现场信息的感知设备并通过客户端登录到体育云平台，在墨尔本的罗德•拉沃(RodLaver)球场面对面的打一场网球．在此过程中人们不仅仅身体得到锻炼，而且可以进行情感交流，使人在娱乐的同时，达到身心愉悦的效果．当然，这种技术同样可以颠覆传统意义上的训练，使其更加的经济化、人性化和多样化，有利于节约训练成本、消除外界不良因素的干扰和免除运动员到处颠簸之苦．例如，一支篮球队的不同队员可以从世界上不同的地方同时登陆到云平台，在云平台上选择相应的训练场地，对场地的环境、气压、风速等进行模拟，进而进行技战术的训练．同样，一些对场地、设施以及现场环境交互要求比较低的竞技比赛，云平台也可以发挥其独特的优势．例如，一场对现场要求比较低的国家田径交流比赛，主办方完全可以通过云平台进行场地设计，虚拟出比赛场地．然后，不同国家的运动员通过各自的客户端进行登录，通过实时的数据交换，足不出户的就可以完成比赛．

2．2利用优质的资源数据库提高运动技能水平

与比自己优秀运动员同场竞技可以不断学习进步、提高自己的运动技能水平．但是这种机会并非能够经常得到，尤其是同世界顶尖运动员的同场竞技，可能性更是少之又少．比赛尚如此，如果为了提高您的运动技能水平让这些运动员当您的陪练，目前对您来说更是天方夜谭．但是如果您将优秀运动员的数据上传到构建的体育云平台之中，并将其共享．那么，与世界知名运动员一起训练便不再是可望而不可即的梦想．例如，您如果在体育云平台中输入“博尔特”的运动参数、建立其仿真模型，就可以在世界任何地方、任何时间在虚拟场景中，构建出一个一直陪伴自己不断练习的“博尔特”．这样您就能在练习中不断的找到自己的差距，通过改进技术，提高训练效果．

3建议与结论

3．1建议

(1)建议联合计算机、网络、系统仿真等方面的专家协同创新，加强以虚拟现实为基础的体育云平台基础理论研究，为该平台的应用奠定更为可靠理论基础．(2)要实现以虚拟现实为基础的体育云平台的广泛应用，其中还存在着很多的现实问题需要去克服解决，如:运动交互过程的延迟问题，虚拟影像的捕捉问题等．因此，要以高校、企业和科研单位进行体育协同创新，确保体育云平台在体育事业的发展中极早发挥应有的作用．总之，融合了虚拟现实技术的体育云平台将彻底颠覆我们对体育传统的认识，有助于将体育变成为我们日常生活中集体育运动、休闲娱乐、通信交流为一体的不可缺少的重要组成部分．其将时时刻刻伴随着我们的左右，消除现代科技对身体锻炼带来的负面影响，更是在不知不觉中强壮了人们的身体、愉悦了人们的心情，让更多的人参与到体育运动中来，分享现代科技和当代体育给人们带来的无限乐趣．这无论从体育运动本身发展，还是从人类身心进化和社会适应的发展来看，都具有积极的现实意义和理论研究价值．

3．2结论

(1)建构以虚拟现实为基础的体育云平台理论，是以互联网为理论基础，以运动人物及场景为模型，通过虚拟现实和云技术等尖端科技综合集成的体育运行理论模式．

作者：孙毅里 解毅飞 杨婷 单位：曲阜师范大学体育科学学院