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健身馆虚拟现实跑酷系统的实现在健身行业中，虚拟现实技术的应用已经成为一种新趋势。
虚拟现实不仅可以为训练者提供更好的体验，还可以增强健身效果，提供更多的乐趣和挑战。
比如，虚拟现实跑酷系统可以通过配合传感器和虚拟场景等技术手段，实现训练者在现实生活中难以达到的高强度运动，从而提高健康水平和身体素质。
虚拟现实跑酷系统的核心组成部分主要包括VR头盔、手柄（或体感设备）、跑步机和电脑等。
体验者将戴上VR头戴设备，进入虚拟现实世界并可使用第二人称或第一人称视角看到自己在虚拟现实场景中的位置和方向。
手柄为用户提供了互动服务;跑步机根据用户的步伐速度，调整用户位于虚拟世界中的位置和速度。
电脑作为系统的核心控制器，对所有设备进行监控和协调，进而实现真正的虚拟现实和互动交互。
虚拟现实跑酷系统所使用的技术主要包括：VR技术、人机交互技术、运动捕捉技术、影像处理技术等。
VR技术使得体验者可以虚拟地“滑翔”、“跳跃”、“攀岩”等想象中的高难度动作。
人机交互技术让体验者可以通过手柄的点击、摇动等动作操作虚拟场景中的道具、场景元素等，增加了游戏乐趣。
运动捕捉技术则是通过精确记录用户行为特征，并及时反映在虚拟运动过程中，从而更符合真实运动模式。
影像处理技术则负责进行虚拟现实场景的生成、绘制和优化。
虚拟现实跑酷系统将运动与游戏真正完美结合，让运动变得有趣、自由和有动力。
其最大的优势在于其高自由度的运动空间，可以任意进行走、跑、跳、滑翔或攀爬等动作，满足各种年龄层次的需求，在提高健康水平的同时，还能感受到运动的乐趣，激发运动爱好者的激情。
此外，虚拟现实跑酷系统还可以实时监测体征变化，并根据用户的身体情况制定安全、科学的训练计划。
虚拟现实技术在体育训练中的应用研究随着科技的飞速发展，虚拟现实（VR）技术在各个领域中得到了广泛的应用。
体育训练作为其中重要的一个领域，也开始逐渐引入虚拟现实技术，以提升训练效果和提供更好的训练体验。
本文将对虚拟现实技术在体育训练中的应用进行探讨，并分析其优势和潜在的问题。
一、虚拟现实技术简介虚拟现实技术是一种通过计算机生成的模拟环境，使用户能够与之互动并沉浸其中。
这种技术通常通过头戴显示器和手柄等设备来实现，使得用户可以虚拟地体验各种场景和事物。
虚拟现实技术具有真实感强、交互性好等特点，因此在体育训练中具有巨大的潜力。
二、虚拟现实技术在体育训练中的应用1.技能训练虚拟现实技术可以模拟各种体育项目的场景和动作，帮助运动员进行技能训练。
例如，在足球训练中，运动员可以通过虚拟现实设备来练习射门、传球等动作，感受真实比赛中的压力和环境，从而提升技术水平。
2.战术训练虚拟现实技术可以提供各种复杂的场景和战术模拟，帮助教练员和团队进行战术训练。
例如，在篮球训练中，教练员可以使用虚拟现实技术来模拟比赛场景，让球员们在虚拟环境中学习和熟悉战术技巧，以及与队友的协作配合。
3.认知训练虚拟现实技术还可以帮助运动员进行认知训练，提高思维决策能力。
例如，在高尔夫训练中，运动员可以使用虚拟现实设备来模拟不同的球场情境，评估球的位置和环境因素，从而进行更准确的击球决策。
4.心理训练虚拟现实技术可以创造各种情绪和心理状态，帮助运动员进行心理训练。
例如，在滑雪训练中，运动员可以通过虚拟现实设备来模拟高速下坡的场景，让运动员在安全的环境下面对恐惧和压力，提高心理素质和应对能力。
三、虚拟现实技术应用的优势1.真实感虚拟现实技术能够提供身临其境的体验，使运动员感受到真实比赛的冲击力和环境，从而更好地适应实际训练和比赛。
2.安全性使用虚拟现实技术进行训练可以避免一些潜在的危险和伤害，提供更安全的训练环境。
3.多样性虚拟现实技术可以模拟各种不同的场景和情境，使得体育训练更加多样化和灵活，可以根据需求随时切换训练内容。
说明书摘要本发明提供一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统及其方法，涉及运动健身技术领域。
该基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统及其方法，包括网络服务器和跑步机模块，所述网络服务器包括有用户管理模块、网络同步模块、社交系统模块和语音交互模块，所述跑步机模块包括有主控系统、协控系统、操作硬件、跑步机硬件、底层系统、3D虚拟场景、3D虚拟角色和软件。
通过建立用户的3D虚拟角色，然后同步到3D虚拟场景中进行跑步，可以使用户的跑步体验得到大幅度提升，通过网络服务器可以将多个跑步机用户的3D虚拟角色同步到同一个3D虚拟场景中进行跑步，从而可以大幅提高交互体验，值得大力推广。
摘要附图1．一种基于跑步机使用3D虚拟场景跑步的系统，包括网络服务器和跑步机模块，其特征在于：所述网络服务器和跑步机模块通过网络模块相互连接，所述跑步机模块的数量可以是若干个且均连接在同一网络服务器上，所述网络服务器包括有用户管理模块、网络同步模块、社交系统模块和语音交互模块，所述跑步机模块包括有主控系统、协控系统、操作硬件、跑步机硬件、底层系统、3D虚拟场景、3D虚拟角色和软件；所述用户管理模块用于对所有跑步机用户账号信息进行管理，所述网络同步模块用于将所有跑步机用户的3D虚拟角色同步呈现在同一个3D虚拟场景中，所述社交系统模块用于管理所有跑步机用户的个人社交好友信息数据，所述语音交互模块用于实现在同一3D虚拟场景中跑步的跑步机用户之间的语音交流；所述主控系统包括有触摸屏显示模块、处理器和存储器，其中处理器用于接收操作硬件输入的指令并控制跑步机硬件的启动、停止和加减速，触摸屏显示模块用于显示相关指令内容及跑步机硬件工作状态，存储器用于存储上述相关数据；所述协控系统包括有数据采集模块，用于获取跑步机硬件实时工作数据；所述操作硬件包括有按键板，用于物理操作发送操作指令；所述跑步机硬件包括有机架、跑台、电机、电源、滚动轴和跑带，其中机架和跑台用于载重，电源用于供电，电机用于驱动滚动轴，滚动轴用于带动跑带转动，跑带用于跑步机用户在其上进行跑步；所述底层系统包括有操作系统模块、软件管理模块、软件下载模块、软件升级模块和系统界面模块，其中操作系统模块和系统界面模块用于搭载软件实现软件的运行，软件管理模块、软件下载模块和软件升级模块用于软件的维护升级；所述3D虚拟场景是以现有的3D技术搭建的虚拟场景；所述3D虚拟角色是以现有的3D技术制作的虚拟角色；所述软件用于搭载3D虚拟场景和3D虚拟角色，使跑步机用户的3D虚拟角色可以在3D虚拟场景中跑步。
基于虚拟现实技术的体育运动训练系统设计随着科技的不断进步，虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）已经逐渐应用到各个领域，包括体育运动训练。
虚拟现实技术的引入为体育训练带来了全新的可能性，可以提供更加真实、沉浸式的训练环境，使运动员能够在虚拟场景中进行技巧的练习和运动能力的提升。
一、虚拟现实技术在体育运动训练中的优势1. 提供更真实的训练环境：虚拟现实技术可以模拟各种训练场景，包括比赛场地、山脉、森林等，使得运动员能够在虚拟环境中进行真实训练。
这种逼真度的训练环境可以帮助运动员更好地适应实际比赛的情况，并提高他们的反应能力和应对能力。
2. 提供即时的数据反馈：虚拟现实技术可以通过传感器来实时监测运动员的动作，并提供即时的数据反馈。
通过这些数据，运动员可以了解他们的表现如何，并针对性地进行改进。
这种实时反馈可以帮助运动员更好地理解和掌握技巧，提高运动的准确性和稳定性。
3. 安全性高：在一些体育项目中，训练过程中存在一定的危险性，比如高空跳伞、攀岩等。
利用虚拟现实技术，运动员可以在安全的环境下进行这些高风险项目的训练，降低了事故和伤害的风险。
二、基于虚拟现实技术的体育运动训练系统设计1. 虚拟训练场景的建立：首先，需要建立逼真、真实的虚拟训练场景，包括比赛场地的模拟、天气条件的模拟等。
这可以通过三维建模技术来实现，利用计算机图形技术将真实场景还原到虚拟环境中。
2. 运动动作传感器的设计：为了能够准确感知运动员的动作，需要设计运动动作传感器。
这些传感器可以通过肩部、腰部等位置的附着装置来感知运动员的身体动作，并将数据传输到计算机系统进行分析。
3. 实时数据反馈与分析：在训练过程中，需要通过虚拟现实技术提供即时的数据反馈和分析。
运动员可以通过佩戴虚拟现实头盔来观看虚拟训练场景，并通过头盔上的显示屏或声音设备获取数据反馈。
这些数据可以包括运动员的动作准确度、力度、速度等，运动员可以根据反馈来调整动作，提高技巧和训练效果。
虚拟现实技术在体育和健身行业中的应用案例虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术近年来在各个领域得到了广泛的应用和发展。
体育和健身行业也不例外，虚拟现实技术为这个领域带来了许多创新和改变。
本文将介绍虚拟现实技术在体育和健身行业中的应用案例，展示其对运动体验和健身效果的积极影响。
1. 提升运动训练效果虚拟现实技术在体育训练中的应用已经成为一种趋势。
传统的训练方式往往需要大量的设备、场地和人员，而虚拟现实技术则能够将这些费用和资源大大减少。
比如，一些篮球运动员利用虚拟现实技术模拟实际比赛的场景，可以更加直观地观察自己的技术和战术表现，从而更好地调整自己的训练方法。
同时，虚拟现实还能够模拟各种环境、天气和对手的变化，为运动员提供更贴近实际比赛的训练体验，从而进一步提升其竞技水平。
2. 丰富运动娱乐体验除了训练，虚拟现实技术还可以为运动娱乐提供更加丰富的体验。
以高尔夫为例，传统的高尔夫场地通常需要大片的草坪和广阔的空间，而这对于一些城市生活的人来说并不容易获得。
而通过虚拟现实技术，人们可以在室内的虚拟场地中进行高尔夫的练习和比赛，同时也能够与其他玩家进行互动和竞赛。
这不仅满足了人们对于高尔夫运动的兴趣，也解决了场地和天气等因素的限制，提供了更加灵活和多样化的娱乐方式。
3. 改善健身体验虚拟现实技术在健身行业中也有广泛的应用。
从传统的跑步机到室内自行车，健身器材一直是人们常用的锻炼工具。
而利用虚拟现实技术，人们可以将自己置身于不同的场景中，如山林、海滩等，增加运动的趣味性和挑战性。
此外，虚拟现实还可以提供身体数据和反馈，帮助人们更直观地了解自己的锻炼效果，从而调整训练计划和方法，让健身过程更加科学和高效。
4. 创造新的竞技项目和运动方式虚拟现实技术为体育和健身行业带来了诸多新的竞技项目和运动方式。
例如，虚拟现实射箭游戏可以模拟真实的射箭场景，让玩家感受到箭术的魅力；虚拟现实拳击游戏可以让人们在室内进行拳击比赛，增强运动的乐趣和挑战性。
全国智能体育典型案例智能体育是指运用现代信息技术手段，将体育运动与智能化技术相结合，提高运动员的训练效果和比赛表现。
在我国，越来越多的智能体育项目被引入到学校和社区中，以促进全民健身和体育教育的发展。
下面列举10个全国智能体育典型案例，以便读者更好地了解智能体育的发展现状。
1. 智能足球训练系统：该系统包括智能足球、智能训练设备、智能分析软件等，可帮助足球运动员提高技术、速度和反应能力。
通过系统的分析，运动员可以了解自己的优势和不足，有针对性地进行训练。
2. 智能篮球训练系统：该系统通过安装在篮球场上的传感器和摄像头，记录运动员的动作和行为，分析运动员的技术和战术能力，并给出训练建议。
系统还可以用于比赛分析和战术制定。
3. 智能游泳系统：该系统通过在游泳池内安装传感器和摄像头，记录游泳者的泳姿和速度，分析泳姿的优劣和改进方案。
系统还可以提供语音指导和音乐配合，帮助游泳者放松身心，提高游泳效果。
4. 智能健身房：该健身房配备智能器械和智能运动监测设备，运动员可以通过智能手机或平板电脑进行运动计划的制定和监控。
系统还可以根据不同的身体状况和运动目标，提供个性化的训练建议。
5. 智能跑步机：该跑步机配备智能传感器和心率监测设备，可以实时记录运动员的心率、步幅、速度和距离等数据，并根据数据给出训练建议。
系统还可以根据运动员的喜好，提供不同的音乐和视频配合。
6. 智能瑜伽系统：该系统通过在瑜伽垫上安装传感器和摄像头，记录瑜伽者的身体姿势和呼吸状态，分析瑜伽者的身体状况和精神状态，并给出改进建议。
系统还可以提供音乐和语音指导，帮助瑜伽者放松身心，提高瑜伽效果。
7. 智能健身追踪器：该追踪器可以记录运动员的运动轨迹、步数、心率、卡路里等数据，并将数据上传至云端进行分析和比较。
运动员可以通过智能手机或平板电脑随时查看自己的训练状况和进展。
8. 智能羽毛球训练系统：该系统可以记录羽毛球运动员的动作和行为，分析运动员的技术和战术能力，并给出训练建议。
虚拟现实技术在体育训练中的应用方法与技巧引言：虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）是一种通过电脑生成的三维环境，能够为用户创造出身临其境的体验。
随着科技的不断进步，虚拟现实技术在体育训练中的应用逐渐被广泛认可。
本文旨在探讨虚拟现实技术在体育训练中的应用方法与技巧，以及其对运动员成长的积极影响。
一、虚拟现实技术在体育训练中的应用方法1. 实景复现虚拟现实技术可以通过复制真实场景的方式，帮助运动员在虚拟环境中进行训练。
比如，足球训练中可以通过虚拟现实技术模拟比赛场景、对手的进攻，从而帮助运动员提前感受比赛并调整战术和策略。
2. 身体感知训练利用VR设备，运动员可以身临其境地感受到运动过程中的身体动作和环境变化。
例如，在滑雪训练中，运动员可以通过VR模拟设备来练习滑雪动作，感受滑雪过程中的速度、坡度和雪地状态，从而提高运动技巧和反应速度。
3. 锻炼心理素质虚拟现实技术可以创造各种压力和挑战的虚拟环境，帮助运动员锻炼心理素质。
比如，高空跳伞运动员可以通过VR设备模拟高空跳伞的场景，感受身体的紧张和兴奋，提前适应跳伞时的心理状态。
二、虚拟现实技术在体育训练中的技巧1. 确定训练目标在运用虚拟现实技术进行体育训练时，首先要明确训练目标。
不同的项目和训练阶段需要不同的训练内容和环境模拟，因此要确保虚拟现实技术能够满足训练需求。
2. 选择合适的设备和软件虚拟现实技术的硬件设备和软件应与训练项目相匹配，以确保训练效果的达成。
虚拟现实头盔、手套和体感设备等可用于模拟身体动作，而相应的训练软件可以提供场景复现和数据分析等功能。
3. 结合真实训练虚拟现实技术不应只作为单一的训练手段，而应结合真实的体育训练。
虚拟现实技术提供了一种补充和辅助的训练手段，但真实体验和实地锻炼依然是提高技能和素质的关键。
4. 数据分析与反馈虚拟现实技术在体育训练中可以提供详细的数据反馈，对运动员的动作、姿势和反应进行准确分析。
电子跑步机工作原理电子跑步机是现代健身领域中广泛使用的一种健身设备。
它通过模拟户外跑步的运动方式，为人们提供了方便、安全的室内跑步环境。
本文将详细介绍电子跑步机的工作原理以及相关的技术细节。
一、电子跑步机的基本结构电子跑步机由以下几个主要部分组成：1. 动力系统：电子跑步机通常配备一个电机，该电机通过驱动带动滚筒或带子进行运动。
电机通常通过按键或电子显示屏上的控制面板来控制运动速度和倾斜度。
2. 跑步带：跑步带是电子跑步机的主要运动部件，由柔韧的材料制成。
它的宽度和长度通常适合一般人跑步时的步幅。
通过电机的驱动，跑步带可以以不同的速度滚动，模拟户外跑步的感觉。
3. 支架和护栏：电子跑步机的支架和护栏设计用于提供稳定的运动平台，并确保运动者在跑步时保持平衡。
一些高级电子跑步机还配备了手感脉搏传感器和紧急停车开关，以提高安全性。
4. 控制面板：控制面板是电子跑步机的核心部分，通常位于跑步机的前部。
它具有各种按钮和显示屏，用于选择运动模式、控制速度和倾斜度，并提供实时运动数据的显示。
二、电子跑步机的工作原理电子跑步机的工作原理主要分为以下几个步骤：1. 启动：当运动者站在电子跑步机上并准备开始运动时，他们可以通过控制面板上的开关将电子跑步机启动。
启动后，电机开始工作。
2. 速度和倾斜度控制：运动者可以使用控制面板上的按钮或触摸屏幕来选择所需的运动速度和倾斜度。
这些参数将以数值的形式传输给电机，从而控制跑步带的滚动速度和倾斜度。
3. 电机驱动：电机是电子跑步机的动力源，它通过转动滚筒或带子来推动跑步带。
电机的转动速度由控制面板上的设置确定。
通过增加或减少电机的转速，运动者可以调整跑步带的速度。
4. 运动数据和监测：电子跑步机通过传感器监测运动者的步频、心率和燃烧的卡路里等数据。
这些数据将被传输到控制面板，并在显示屏上实时显示给运动者。
5. 停止和安全控制：当运动者需要停止跑步时，他们可以使用控制面板上的紧急停车开关。
基于虚拟现实技术的多功能跑步机系统的研究与设计王永强兰州大学信息科学与工程学院，兰州（730000)E-mail:wangyongq@摘要：虚拟现实技术在健身运动中的应用不仅可以提高健身者的健身效果，还可以使人们亲身体验“科技奥运”活动所带来的乐趣。
本文结合自己的工作，介绍了虚拟现实技术与健身体育器械结合的现状和使用的关键技术，并研究设计了基于虚拟现实技术的跑步机系统，可以得出结论，VR技术必将改变人们的健身方式，在与体育技术结合的过程中必将发挥越来越重要的作用。
最后对虚拟现实技术在体育训练中的应用前景进行了讨论。
关键词：虚拟现实；健身器械；科技奥运；跑步机中图分类号：TP391.9文献标识码：A1. 引言随着科技日新月异的发展，人们生活节奏明显加快，这导致很多人处于亚健康状态，人们对健康的渴求变得空前高涨。
在城市中由于受到空间的限制，人们锻炼场所多集中于各种室内健身中心，这样各种室内健身器械就随之产生，如室内跑步机、室内自行车等。
这些场所和器械虽然在一定程度上提高了人们的健康状态，但是却无法满足人们日益增长的科学健身、快乐健身的需求。
人们期待出现能够有效地将室内健身器械与室外自然空间结合起来的健身产品。
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)[1]技术利用计算机模拟的人工环境代替现实世界的真实环境，可以给人身临其境的沉浸感。
本文作者对现存传统的跑步机系统进行了研究，结合VR技术和通过立体显示等多通道交互技术设计了满足锻炼者在由计算机构造的虚拟环境中获得如同在真实环境中跑步体验的多功能跑步机系统。
2. VR技术及其与健身器械结合的研究现状VR技术辅助开发了多种健身器械供人们健身。
基于VR技术的健身器械能够使人们在运动的同时有身临其境的感觉，满足人们置身室内锻炼的同时体验到室外自然环境的需求。
2.1 VR技术概述VR技术是模拟人类感觉世界的实时表示，这里的“世界”既可以是某种特定现实环境的再现，也可以是纯粹构想的虚拟环境。
使用者可以通过视觉、听觉、触觉等多通道与之交互，从而能产生“身临其境”的沉浸感。
VR系统具有多种输出形式和处理多种输入设备1的能力，能够进行碰撞检测、实时交互、视点控制和复杂行为建模等[2]。
VR技术在军事仿真、娱乐、游戏、教育、医学、虚拟制造等领域都得到了广泛的应用，它的研究体现了多学科交叉的特点。
基于VR技术的健身系统可以分为沉浸式和非沉浸式，前者需要头盔式三维立体显示器,立体眼镜,数据手套,立体声耳机,图形工作站和高性能计算机等设备,使得用户能够感受到比较真实的立体视觉,立体听觉,与虚拟环境进行自然的交互操作,使用户能够完全沉浸在虚拟王永强，男，1981年出生，兰州大学信息科学与工程学院，硕士环境中,犹如身临其境,这类系统特点是设备昂贵,沉浸感强；而后者主要依靠软件技术来建立具有丰富视觉和听觉信息的虚拟世界,其特点是价格经济,使用便利。
2.2研究现状VR健身器械使健身者能够沉浸于各种奇妙的虚拟运动场景，感受VR技术带来的震撼，也可通过网络平台组建自己的健身团队，还可组织各种健身项目的对抗比赛，让健身者体验竞技运动的刺激。
近年来，健身器械系统仿真的研究热点大致分为定性仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真和基于VR的仿真等[3]。
与前四种方法不同，基于VR的仿真强调多通道感知能力以及交互性和沉浸感, VR技术能够为健身者提供有效的、崭新的训练手段。
Amusitronix的研究开发人员开发了VR Baseball，VR Golf，VR Kayaking，VR Tennis，和VR Snow/Skate/Surf等系统[4]。
美国图像公司和加利福尼亚戴维斯大学联合开发了一种雪橇比赛装置，这种装置可以把运动员带到一个仿真世界。
计算机技术造成的立体图像，将一间黑暗的训练室变成了比赛现场，运动员在这套装置上能真切体验到驾驶雪橇沿着跑道飞速下滑的感觉。
Thalmann领导的研究小组[5]实现了允许带有变形的身体，头部和手的实时动画的虚拟人仿真系统，并在此基础上开发了虚拟网球游戏CyberTennis[6]和跳舞游戏CyberDance。
C. Smash[7]开发了基于PC的乒乓球游戏，Csmash游戏是基于OpenGL的一个窗口应用，使用者通过鼠标的点击模拟挥动球拍的效果，并用键盘的按键控制回球落点[8]。
中国北京仿真中心，浙江大学等国内科研院所开发了几个基于VR的健身器系统，如北京仿真中心开发研制的VR趣味健身车，保龄球游艺健身机等[9]。
本文基于VR技术与健身器械结合的研究开发现状，尝试采用VR技术对传统的跑步机系统进行研究和设计。
3.多功能跑步机系统研究与设计传统跑步机系统属于普通健康器械产品,人们使用跑步机的目的一般有两种:减肥瘦身和健身。
本文根据不同的使用目的，虚拟场景应该能提供多场所（操场、公路、郊外等）选择和多级速度调节模式,如图1。
图 1 选择界面本文针对不同健身人群，利用VR技术研究设计的多功能跑步机系统在满足用户健身需求的同时，从视觉通道、声觉通道以及本体感觉多方面进行了考虑。
3.1研究相关技术系统的设计离不开相关技术的支持，包括场景的建模与绘制技术、实时显示技术、立体显示技术和运动数据捕获技术。
3.1.1 建模与绘制技术在基于VR技术的跑步机系统中，建模与实时绘制是最基本的技术，在模型的精细程度和绘制速度方面，既要保证一定的显示质量，又不能造成用户运动时的不适感。
该系统使用VC++和OpenGL开发，支持H3F格式网格模型动画、菜单选择、小地图显示、路径漫游、海量植物生成和地形生成功能。
含有地形生成子系统，使用4叉树地形管理，可见性剔除，层次细节等技术优化渲染速度。
3.1.2 实时显示技术在Creator建模工具中建立好复杂模型后，可以用多种文件格式存储。
考虑到Open GL 提供了最基本的由多边形构造三维模型的方法，故以三角形网络方式存储。
虚拟现实最重要的特性是人可以在随意变化的交互控制下感受到场景的动态特性。
为了提高显示性能本文建立了多线程、非阻塞的漫游框架，并采用了以下方法来提高场景画面的刷新速度。
（1）LOD（Level of Detail）为了加速绘制，通常使用多层次细节模型（LOD）[10]。
给定一个物体的不同细节层次后，决定绘制或者混合其中的哪个层次，本文使用的度量方法是基于距离的LOD选取：根据两种不同的判断选取细节层次不同的模型，离视点近的物体采用较高精度绘制，离视点远的物体则用较低精度绘制；通过跑步者的速度设定不同的阈值，根据阈值选取不同精度的模型，在不同细节层次间来回切换，继而通过平滑过渡技术显示。
（2）二维纹理取代三维模型对漫游场景中复杂物体的细节表示，如路旁的植被等，若用三维模型表示，将需要大量的多边形，本文使用二维纹理代替三维模型。
将复杂物体的图像粘贴在一个平面上并放置于场景，在三维复杂场景实时显示时，令该平面的法向始终指向观察点，使这些物体随观察方向的改变而转动，从而提高场景显示的实时性。
（3）阴影技术为了增强绘制效果，提高真实感，可以使用阴影技术。
使用基于截锥体的方法可以把阴影作为一个纹理四边形来绘制，从而达到比较高的效率，但缺点是产生的阴影看上去像一系列点光源的叠加，而且在一些有限的灰度梯度之间阴影会被量化。
3.1.3 立体显示技术立体显示技术是虚拟现实的关键技术。
要实现虚拟场景的立体显示，必须得到符合三维特征的立体图像对。
左右片对的生成可以按照传统的单目三维图形生成方法分别生成，由于左右片对图像的相关性很强，物体在左右图上通常只有一个视差d，而其色彩与亮度值相差很小，可以利用这一特点实现立体片对生成的快速算法。
假设场景中任意点F(x,y,z)在左右片对中分别成像为P1（xl,yl）、Pr(xr,yr)，则可得：视差 d=x l-x r=(D.f)/z (1)得x l=x r+d=x r+(D.f)/zy l=y r(2)其中D代表左右焦点之间的间距，f代表焦距，d代表两眼的视差。
首先分别计算得到左右眼的视点向量及其变换矩阵，而后在生成右眼图的同时，利用式（2）计算左眼图[11]。
在这一过程中，对离视点近的特体不采用式（2）计算，而用分别计算方法生成。
这样可以使生成的左右片对既不失真实性，又具有快速性。
3.1.4 运动数据的捕获技术 \ n+对于虚拟跑步机系统，本文还需要提取作用于运动器械（跑步机）产生的各种运动参数，输入到计算机，作用于虚拟环境，实现人与虚拟环境的交互。
在虚拟跑步机中，运动数据主要通过传感器或采集卡实时地采集到计算机中，例如跑姿的角度和心率的采集等。
角度通过角度传感器将人脚的用力角度转换为电信号并传送到采集卡；通过心率表对运动员心率进行实时采集，可以采用现有的心率采集系统。
U F k8O03.2集成设计本系统的虚拟场景分为三部分：运动场环境如图2、公路环境如图3和郊外环境如图4。
图2 操场图3 公路图4 郊外虚拟环境中的每个物体包含形状和外观两个方面，用于存储虚拟环境中几何模型的模型文件应该能够提供这两方面的信息。
同时还要满足虚拟建模技术的三个常用指标——交互显示能力、交互操纵能力、易于构造的能力对虚拟对象模型的要求。
Open GL中很容易实现模型的各种变换、着色、光照、纹理、交互操作和动画，但是它只能提供基本几何元素的造型函数，使得复杂模型的建模相对困难。
因此，本文在Creator建模工具中建立好复杂模型后，在Open GL中实现图控制和变换。
虚拟场景与跑步机系统集成后如图5，通过自动立体显示，场景伴随健身者的运动自图5 跑步机图6 液晶屏幕动漫游如图6，仿佛身临其境，使健身者在锻炼的同时沉浸于选定的虚拟场景中。
这样既达到了锻炼身体的目的，又增强了娱乐性。
4. 结论本文通过对基于VR技术的多功能跑步机系统的设计，可以得出结论：与其它仿真技术相比,基于VR技术的健身系统仿真具有多种感知能力,能够增强健身者与健身系统进行交互的能力，产生置身现实环境的沉浸感，提高健身的效果。
现有交互方式还不够方便灵活，系统实时性和精度有待提高，这些因素制约了VR技术的应用。
“科技奥运”也为VR技术提出了富有挑战性的课题。
随着科技的进步,可以深信在不久的将来，VR技术将会改变人们的健身方式，为传统的健身添加更为安全、有效和神奇的手段，将是健身史上的突破性创新。
VR技术在与体育技术结合的过程中必将发挥越来越重要的作用。
参考文献[1] 汪成为, 高文, 王行仁. 灵境(虚拟现实)技术的理论,实现及应用. 清华大学,广西科学技术出版社, 1996:1-10[2] 潘志庚, 姜小红, 张明敏, 石教英. 分布式虚拟环境综述. 软件学报, 2000,11(4):461-467[3] 屠仁寿,面向信息时代的系统仿真方法学,系统仿真学报,1999,11(5):312-315[4] Amusitronix. VR Sports./VRSport.http,2003[5] Kalra P., Magnenat-Thalmann N., Moccozet L., et al. Real-Time Animation of Realistic Virtual Humans. IEEE Computer Graphics and Applications. 18(5), September/October 1998. 42-56[6] Molet T., Aubel A., Capin T., et al. Thalmann. Anyone for Tennis Presence, V ol. 8, No. 2, April 1999, 140-156[7] Cannon Smash Home Page.http://www.utmc.or.jp/~nan/csmash/, 2002[8] 林柏伟.PC架构的多投影面沉浸式虚拟环境及其应用[硕士学位论文].杭州:浙江大学,2003[9] Pan Zhigeng, Xu Weiwei, Huang Jin, et al. "EasyBowling: A Small Bowling Machine Based on Virtual Simulation", Computers & Graphics, 2003,V ol.27, No.2, pp231-238[10] Yang U.Y., Kim G.J.. Implementation and Evaluation of "Just Follow me ": An immersive, vr-based, motion training system. Presence: Teleoperators and Virtual Environments, V ol. 11(3), June 2002. 304-323[11] Baek Seongmin, Lee Seungyong, and Kim Gerard Jounghyun. Motion Evaluation for VR-based Motion Training. EUROGRAPHICS, 20(3), 2001. 1-10A Study on Multifunctional Running Machine of VR-BasedYongqiang WangSchool of information Science & Engineering,Lanzhou University,Gansu Lznzhou （730000）AbstractVirtual reality technology in the application of exercise can improve not only the health effects of fitness, so that people can experience the "Hi-tech Olympics" brought about by the activities of the fun. In this paper, in conjunction with our own work on virtual reality technology and sports and fitness equipment with the status quo and use of key technologies, and research and design based on virtual reality technology treadmill system, it can be concluded that VR technology will change people's fitness , in sports and in the process of combining technology will play an increasingly important role. Finally, the virtual reality technology in sports training in the application are discussed.Keywords: Virtual Reality; Fitness equipment; Scientific Olympics; Running Machine。
