基于VR技術的ESPORT訓練管理系統設計與實現＊

郝 萍，蔡 赟

（1.蘭州現代職業學院，甘肅 蘭州 730300；2.蘭州職業技術學院，甘肅 蘭州 730070）

＊［基金項目］甘肅省高等學校創新基金項目“互聯網+虛擬體育運動管理系統研究”（編號：2021B-611）

隨著信息技術的發展，在運動訓練管理方面，也開始逐步應用前沿技術，通常運動訓練項目繁多，為方便處理大量運動訓練信息，設計一款ESPORT訓練管理系統非常重要，可以更便捷、高效、準確、簡單地管理運動訓練項目，促進提升運動訓練的管理水平，讓更多的愛好者快速參與，以達到全民健身的目標。

1 ESPORT訓練管理系統概述及意義

ESPORT訓練管理系統是基于VR技術建立線上運動訓練，搭建互聯網虛擬運動訓練活動平臺，系統提供運動訓練展示、練習、管理、上傳、學習、活動等功能。構建網絡平臺是進行信息傳播的基礎，是實現信息網絡的根本保障[2]。其中虛擬視頻可用VR眼鏡觀看，利用人機接口，將虛擬環境和用戶實時連接，使用戶無縫參與到運動訓練等各類虛擬活動中，并方便參加在線運動與網絡報名。在實際中，傳統運動訓練在形式、載體、模式上沒有太多的突破，而在前沿技術的輔助下將傳統運動訓練升級變革，轉型為運動訓練新形態，使運動訓練信息化、虛擬化、智能化勢在必行，運動訓練理論與實踐通過創新驅動才有可能突破。信息化技術造就了傳播渠道變革，在線運動訓練平臺上將會發展出來更多的新拓展項目，最終形成較為豐富的新興全民線上運動訓練項目。

2 國內外研究現狀及發展趨勢

虛擬體育系統是從由虛擬演播室技術發展而來，它屬于虛擬演播室技術的一個應用分支[3]。國外虛擬仿真技術在運動訓練領域中有著較為廣泛的應用，包括籃球、馬拉松、滑雪、攀登等各類體育健身運動。企業與高校聯合，在美國加利福尼亞戴維斯大學中進行了雪橇運動的仿真環境建設，用戶利用VR設備與虛擬場景進行交互。中國央視在2002年釜山亞運會中采用了虛擬現實技術，打造各種不同的虛擬場景，能夠隨時變換主持人背景風格，借助虛擬技術形成了不受實體空間大小限制的優勢，讓釜山亞運會的直播受到了觀眾的喜愛和一致好評。目前，國內已有大批知名高校院所參與VR運動訓練研究之中，包括清華大學、浙江大學、中科院、北京VR研究中心等，準備聯合開發的VR健身和VR保齡球運動設備，未來將應用在體育領域。虛擬現實技術為國內外體育領域提供了新型的解決方案，彌補了傳統體育的不足與缺陷，加速運動訓練全民普及進程，通過虛擬技術降低體育專業在互聯網上應用難度，從而獲得良好的發展前景。我們預判的未來體育文化的發展走勢中，互聯網+體育也將會是其中一種[4]。

3 系統主要功能與關鍵技術

3.1 系統主要功能

整體系統主要研究有4個核心功能，包括賽事信息發布、虛擬訓練演示、虛擬運動訓練、網絡在線報名。

賽事信息發布：可發布體育賽事信息，讓用戶在終端上瀏覽信息，激發用戶參與賽事的興趣，構建虛擬運動宣傳平臺，將體育新聞、賽事信息、輸贏結果等公布，報道體育網紅、明星熱點新聞。

虛擬訓練演示：提供豐富的VR訓練演示視頻讓用戶在線觀看，不斷提升運動訓練水準，該虛擬視頻面向業余愛好者，沒有專業運動訓練的高要求。

虛擬運動訓練：用戶可隨意控制VR視頻的虛擬場景中角度變化，在虛擬空間中產生真實感體驗，在虛擬運動訓練中身臨其境，支持足不出戶VR運動訓練。

網絡在線報名：減少用戶實地報名的煩瑣程序，高效率參與運動訓練，需要填報運動訓練信息，支持網絡報名信息推送和分享，讓用戶一目了然，掌握報名進度。

3.2 系統關鍵技術

在系統研究過程中，要對重點難點、關鍵技術等進行認真分析與研究，才能保障項目順利完成。同時，也會遇到研究難點，可利用優勢有效解決。

VR優化與結構調整。使用VR眼鏡或頭盔進行運動訓練，會出現不舒適、容易疲勞等問題。利用VR視頻優化，將時間、視角、清晰等參數優化，與廠家在VR眼鏡設備結構設計、產品質量、觀察角度等方面進行調整。

普及線上運動訓練和報名。面向用戶接受程度低、無法適應、操作難度等問題，采用“互動推薦”和“傻瓜報名”算法，全程視頻動畫引導協助用戶使用系統，做到快速上手使用系統。

防止VR視頻被侵權。除了防盜鏈措施，嘗試與區塊鏈廠商合作，用區塊鏈解決追查溯源、線上比對、唯一識別等難題，一旦發生侵權就能提供強有力的法律證據。

保護互聯網數據安全。服務器容易受到磁場、計算機病毒、黑客侵入等干擾和破壞，可依托阿里云或IDC大型供應商提供保障服務，并建立容災備份系統。

4 ESPROT原型系統設計及實現

ESPROT原型系統的設計以分層管理、擴展接口、數據安全、升級方便等原則，為了適應不同的環境下的需求，本系統采用B/S架構，跨系統、分布式、多層次的系統架構，能對VR視頻流進行穩定處理，采用承載大數據流的技術架構。使用ASP.NET分層模型實現系統開發，包括模型層Model、數據訪問層Dal、業務邏輯層Bll和表示層Web[5]。整體系統結構如圖1所示。

圖1 系統設計結構圖

本系統分為前端子系統與后端子系統，前端子系統是用戶觀看控制管理VR視頻功能，后端子系統為管理員對前端數據進行管理控制。前端與后端用戶都能夠利用任何Web瀏覽器進行使用，為用戶使用系統提供便捷的體驗。以下是這些功能實現中的具體設計。

前臺用戶端。由瀏覽賽事信息、虛擬訓練演示、虛擬體育運動、網絡在線報名、用戶注冊、個人信息管理、用戶登錄、系統反饋、聯系我們、退出系統、系統使用幫助等組成。用戶登錄界面和系統首頁界面分別如圖2和圖3所示。

圖2 用戶登錄界面

圖3 系統首頁界面

后臺管理端。由賽事信息管理、訓練演示管理、體育運動管理、網絡報名管理、用戶信息管理、系統反饋管理、聯系我們管理、系統設置管理、使用幫助管理等組成。管理登錄界面和管理首頁界面分別如圖4和圖5所示。

圖4 管理登錄界面

圖5 管理首頁界面

數據庫概要設計是系統開發中關鍵環節，主要負責整體系統的數據存儲、處理、調用等環節，系統功能與數據庫兩者之間相互對應不可分離。根據系統功能設計ESPORT訓練管理系統的數據庫，數據庫名稱定為VRSports，如表1所示。

表1 VRSports數據庫清單

5 結論

ESPORT訓練管理系統的研究較為復雜，涉及體育、軟件、管理等相關專業交叉融合，系統設計專業難度較大，多個領域的專業技術人員共同參與后才能較好完成，系統研發需要團隊建設、需求調研、系統分析、設計規劃、開發實現等過程。隨著VR技術的發展，在運動訓練中將會持續深入應用。體育場景虛擬系統能夠提供一種安全靈活的體育運動環境[6]，虛擬化與運動訓練結合也是必然趨勢，在體育領域融入的深度也會逐步加速，用戶體驗舒適感有效增強，解決VR設備使用局限性和數字版權保護等問題后，對運動訓練在全民健身普及推廣中起到重要的作用。