體育賽事VR直播技術的運用分析

楊解放

(商丘職業技術學院 河南商丘 476000)

體育賽事類別多樣、受眾群體數目龐大，各類聯賽、奧運會、世錦賽等均得到廣泛關注，各地電視臺、實力較強的企業都紛紛組織體育賽事直播，以謀求經濟回報，客觀地催生了各類現代化的直播服務模式，包括VR 直播在內。該模式沒有完全改變傳統直播的工作模式，但對終端服務進行了技術性的優化，使用戶觀看直播的體驗得到改善，吸引力更強[1]。我國于2022 年發布《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026 年）》，對VR 技術及其具體應用、發展進行引導，使VR技術的未來應用空間更廣泛，價值也得到更有效的發揮。僅就體育賽事中VR直播技術的運用而言，其優勢雖然突出，但也存在不足，分析其運用優勢、瓶頸和應對建議，具有一定的現實意義。

1 VR直播技術概述

VR技術是指虛擬現實技術，將該技術應用于直播活動，與直播技術融合為一個整體，即VR 直播技術。從特點上看，VR 直播技術沒有脫離VR 技術的基本范疇，以VR提供最基本的技術支持，直播在此過程中的工作內容沒有明顯變化，依然以信號的接收和處理為核心，VR 技術則使其呈現方式更加立體化和直觀性，能夠為用戶提供沉浸式體驗，改善服務質量。從技術構成上看，VR 直播技術仍建立在常規直播技術、動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、應用系統開發工具、系統集成技術之上[2]。其中，動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術是其應用的核心，分別提供信息處理（即VR環境營造）、實時交互（即實時信息提供）、終端服務（即用戶端直接服務），使直播活動能夠在虛擬環境下持續、實時開展。

2 體育賽事VR直播技術的運用優勢

2.1 體驗感較強

在體育賽事中運用VR 直播技術的優勢多樣，直接價值在于體驗感較強。例如：較早應用此技術的高山滑雪項目，用戶可以深入體驗此項目，在沉浸式體驗模式下參與直播活動，直播的效果也較為理想。其他體育項目中VR 直播技術的運用也有此類效果，立體性、三維化的直播有效地改善了用戶體驗[3]。

2.2 增值效益突出

我國各級電視臺在內，組織體育賽事的直播活動，往往可以收獲較多的經濟回報，這是商業社會建設、發展的基本特點。在運用VR技術組織直播的過程中，組織方可利用VR直播技術較強的影響力、商業效應吸引第三方的注意，通過廣告投放等合作模式，提升經濟方面的回報。較為典型的如美國NextVR公司，該公司以VR直播為核心業務，包括體育模塊，該公司每年的廣告收入在2 000萬美元以上，占收入總額的24%左右。

2.3 有助于技術發展

從技術發展的角度出發，VR直播技術應用于體育賽事，有助于發揮其優勢、提升體育賽事的直播收視率和經濟回報，也能借助應用活動完成技術檢驗，了解當前技術在設計、應用等環節是否仍有不足，作為下一階段技術優化的依據。例如：VR直播技術應用過程中如何管理信道、如何配置資源、如何通過技術的研究提升用戶體驗等，在創造經濟效益的同時也帶動了VR技術的進步[4]。

3 體育賽事VR直播技術的運用瓶頸

3.1 信道擁堵

信道擁堵是目前體育賽事VR直播過程中最常見的問題，也是VR直播技術應用的主要瓶頸。從特點上看，VR 直播技術需要對各類資源進行收集和處理，且處理過程是實時化的，三維建模、動態感知等環節消耗了較多的資源，計算機中心完成處理后，再借由各類信道傳輸給用戶（即VR服務的購買者），當購買VR直播服務的人員較少時，信道可相對流暢地完成數據傳輸，保證服務質量。然而很多體育賽事的關注度較高，包括奧運會、世錦賽、乒乓球賽以及一些賽事的決賽等，此時進行數據傳輸，因用戶群體的規模較大，短時間進入信道的信息量也較多，可能在某一瞬間出現信道擁堵的情況，表現為通信延遲、中斷、畫面不連續、畫面質量下降、音視頻不同步等[5]。從原因上看，服務信道通信能力不足是此問題出現的核心原因，在此基礎上，對信道通信資源的配置不佳，也影響通信質量。如不能妥善安排信道工作的方式、不能保證信道通信獨立性等。

3.2 技術穩定性受限

常規VR直播技術下，來自遠程端的畫面是通過衛星傳輸的（也即通常所說的“衛星信號”“衛星畫面”），隨著通信距離增加，信號會持續衰減，而復雜的通信環境也會使其傳輸過程受到更多干擾，進而出現穩定性下降的問題，表現為通信中斷、信號畫面模糊等，在VR服務模式下，可出現清晰度下降、畫面不連續的情況。技術穩定性受限的問題在其直播活動中影響尤為明顯：一方面，VR直播技術強調VR技術和直播技術的并用，增加了工作難度；另一方面，很多體育賽事的舉辦地距離直播服務的提供區域較遠，使直播信號的傳輸過程更容易受到各類動態因素的影響。例如：我國足球迷對歐洲足球聯賽、美國職業男子籃球聯賽的關注度比較高，上述賽事主要在德國、法國以及美國等地舉辦，在組織直播時，需要借助通信衛星獲取基礎信號，完成接收后再通過集成技術進行加工，提供滿足三維、立體服務需要的VR畫面，傳輸距離較遠，信息的完整性、可讀性可能受到影響，進而影響VR服務質量[6]。

3.3 用戶體驗不佳

用戶體驗不佳主要是指不同用戶的需求不能得到充分滿足。盡管VR 技術下的直播能夠提供沉浸式體驗，但用戶對直播的需求各有不同，目前采用的統一服務模式，并不能完全滿足所有用戶需要。在此前研究中，部分用戶反映，VR 體育直播模式下，用戶體驗不佳，可能出現頭暈等不適問題。進一步分析可發現，從生理學角度出發，適宜人眼分辨的畫面清晰度應達到14 K，目前的VR直播技術還不能達到此標準。從技術角度出發，此問題的克服較難。另外，當前統一化的VR 直播服務模式缺乏可選擇性，用戶對VR 服務的個性化要求很難得到滿足，當期不認同當前服務者提供的VR 直播服務時，VR 技術的優勢也就無從體現。從技術角度出發，VR直播體驗不佳主要受到技術應用影響，設法提升技術的聯動性，可以應對該問題，改善用戶體驗。

3.4 成本較高

與常規的直播活動不同，VR技術下的直播更關注服務質量，以改善用戶的體驗、用以服務營銷活動、獲取更多經濟回報。目前，由于VR 技術的應用時間較短，無論技術的應用、研究均需要投入較多資金，大大增加了工作成本。例如：范圍300 m2的籃球場，在此范圍內組織1 min左右的VR直播，需要的基礎成本為8萬元至15萬元，交互活動較多的情況下，成本額可以達到20萬元以上。籃球比賽的持續時間為2～3 h，如此規模的支出，是很多企業無法承擔的，在用戶不足的情況下，很多大型企業、電視臺也難以承受。設法降低成本，也是體育賽事VR直播技術運用關注的要點之一。

4 基于現有瓶頸的體育賽事VR 直播技術運用建議

4.1 采用多個獨立信道

從應用現狀上看，VR直播技術在體育賽事中的運用尚難以全面化，受到信道擁堵問題的影響，也可能出現服務無法提供的問題。未來工作中可采用多信道服務模式，在使用VR直播技術的情況下，提供至少兩個獨立工作的通信系統，每個系統建立若干子信道，每個子信道定向為用戶提供信息傳輸方面的服務，該系統的作業流程如圖1所示。

圖1 多信道服務模式與傳統服務模式的對比

對圖1 所示信息進行分析，可發現多信道傳輸是從通信技術角度出發，為VR直播技術提供了更多的傳輸空間，擴展其信息傳輸能力，以應對傳統服務模式下的信道擁堵問題。遠程信息采集、前端處理（視頻編碼生成、解碼應用）以及VR 環境營造工作均常規開展。但在云端處理時，不再采用常規工作方法，新的工程方式如圖2所示。

圖2 多信道服務下的云端處理模式

多信道服務模式下，用戶群體提出的VR 服務請求，由云端服務器分別進行響應，之后根據其分布特點，提供差異化的VR服務。原則上主要考慮通信負荷情況，即云端服務器控制的通信信道均可獨立工作，且包括至少兩個，在用戶提出VR服務請求時，先利用其中一條信道予以響應，集中資源進行調配和傳輸。當此信道工作負荷過大不宜增加傳輸量時，啟動另一條信道，繼續對用戶請求予以響應。隨著用戶使用情況變化，早期投入使用的信道負荷可能降低，后期投入的信道負荷可能增高，可繼續由云端服務器根據其負荷等級變化，調整不同信道的資源分布，以靈活發揮獨立信道可各自提供服務的優勢，提升VR直播技術的信道配置主動性，改善服務質量。

4.2 重視中繼加強和降噪

VR技術出現的時間較短，其投入使用的時間也不長，技術穩定性受限的問題比較突出。為予以應對，建議采用兩項技術措施，一是中繼加強，二是終端降噪。中繼加強主要關注提升信息傳輸過程中的穩定性，終端降噪則重視清除噪聲，改善用一端的直播服務體驗。

中繼加強方面，可采用衛星加強的工作模式?？稍诔Ｒ幫ㄐ畔到y內增加發揮輔助作用的衛星，要求該衛星位于信號接收端附近，介于主通信衛星和接收基站之間，在信息傳輸的過程中，先通過主通信衛星進行基礎性的處理，再通過輔助衛星予以加強，提升信號的強度。進入地面接收區域時，要求加強接收的覆蓋效應，所有接收陣元呈現15°傾角做衛星信息的覆蓋化收集，以最大限度提升信號接收的初始強度。如果通信距離較遠，可采用雙向加強的模式，在信號收集一端（如體育場）和主通信衛星之間做一次加強，在主通信衛星和接收站（即VR直播服務信息處理、分發區域）之間做二次加強，充分提升信息通信質量，應對當前VR直播技術穩定性不高的問題。

在中繼加強的基礎上，考慮到VR 直播技術牽涉到三維空間建設、信息實時處理等復雜技術環節，以進一步提升服務穩定性為目標，還應組織終端降噪?？刹捎眯〔ń翟氲燃夹g對通信信號進行處理，以改善傳輸活動質量，為三維空間建設、實時處理等活動提供更高質量的信息。小波降噪的原理較明確，在完成衛星信號的接收后，可按固定系數組織小波轉換，之后對不符合要求的部分進行處理，結合小波變換系數進行信號的充足，去除噪聲后重新恢復初始信息，形成無噪聲或噪聲較小的輸出信號。在體育賽事中，可能出現的噪聲包括燈光影響、通信中影響等，降噪活動主要強調去除此類因素的破壞，保證信號的純度，再以此為基礎組織三維空間建設等工作，保證VR技術的應用效果、服務質量。

4.3 加強VR技術智能水平

VR直播技術關注提供沉浸式服務，但用戶對服務的需要存在不足，不同用戶體驗不佳的問題并未根本消除，包括上文所述的感應能力不強、服務可選擇性不高等。未來可加強智能技術的應用，對VR直播技術的部分環節進行優化，尤其是其核心技術環節——立體顯示和傳感器技術。

在常規服務模式下，VR直播技術統一對衛星信號進行處理，統一呈現給用戶，如滑雪比賽的動態模擬、足球比賽的賽場互動模擬等，相當一部分用戶可通過模擬獲取沉浸式體驗，也有部分用戶可能認為模擬過于真實，希望在參與VR直播的同時，適當進行立體顯示方面的優化。未來可根據VR 技術的特征提供至少兩種選擇，第一種即常規體驗，不做調整，用戶進入VR直播室后可常規享受此服務；第二種為自選體驗模式，用戶進入直播室后，可選擇不同視角享受直播服務，如籃球比賽直播中，可選運動員視角、觀眾席視角、空中攝像機等，使不同用戶的需求可以得到滿足。此技術的實現主要依賴全景VR技術，可在信息采集端增設多個不同角度的信息采集設備（如籃球場內的攝像機），通過攝像機收集不同角度的信息后，傳輸回處理中心進行加工，加工過程、呈現方式和服務過程均不變，只在信息處理上為用戶提供更多選擇。

傳感器服務的優化，主要強調廣泛的信息收集，也為用戶提供更多的可選擇性，以智能服務替代一般意義上的統一服務。例如：拳擊比賽中的運動員視角，用戶一端的傳感器以現場信息收集結果為依據，默認生成3 個等級：一是常規等級，即當前的傳感器體驗模式；二是加強等級，即在當前基礎上，增加傳感器的靈敏度，使用戶在體驗比賽的過程中參與感更高，運動員較小的出拳、閃避動作，均可得到靈敏捕捉和呈現；三是弱化等級，即對當前傳感器的靈活度進行削減，只在運動員出拳、摟抱等動作較大時，用戶才能明顯體驗此類變化。傳感器服務的優化從技術上看實現難度并不大，主要強調對傳感器控制系統（即計算機及其程序端）的參數進行調整，使其更加智能化，能夠實時根據用戶需要，進行服務提供模式的變化即可。

5 結語

綜上所述，體育賽事VR 直播技術的運用改變了服務形式，價值較突出，有必要針對其不足，從技術角度積極尋求改善。VR技術用于體育賽事直播，提升了觀賽體驗，也具有較高增值效益，能夠從應用角度促進技術發展。目前，其應用瓶頸也較多，包括通信信道擁堵、技術穩定性受限、成本較高、用戶體驗不佳這4 個方面。為解決這些問題，可在未來工作中采用多個獨立信道提供服務，并做好中繼加強和降噪管理，同時采用錯峰技術，增加技術智能水平，從而突破VR技術現有應用中的瓶頸，推動其進一步發展。