龙潭湖体育产业园科技示范基地研发报告书.doc

课题编号 北京市科技计划项目 龙潭湖体育产业园科技示范基地 课题 研发报告书 课题名称 龙潭湖体育产业园科技示范基地 所属项目名称 一般课题不填写 课题委托单位 甲方 北京市科学技术委员会 课题承担单位 乙方 盖章 项目依托单位 丙方 一般课题不填写 起止年限 2006 年 9 月至 2009 年 6 月 北京市科学技术委员会 二 九年五月 第 2 页 共 62 页 目录目录 一 课题背景一 课题背景 5 1 国内外研究开发情况概述 5 1 1 数字体育设备 5 1 2 虚拟技术在博物馆中的应用 6 2 研究开发工作的目的 范围和意义 7 2 1课提开发工作的目的和范围 7 2 2本课题研究开发工作的意义 9 二 研发情况二 研发情况 11 1 课题研究开发方法 11 2 技术路线 11 3 课题研究过程 13 3 1 与相关单位建立体育科技体验活动中心 13 3 1 1模拟驾驶器系统 14 3 1 2模拟跑步系统 14 3 1 3模拟自行车系统 15 3 1 4 模拟赛艇系统 17 3 1 5模拟乒乓球系统 17 第 3 页 共 62 页 3 1 6数字投篮机系统 18 3 1 7模拟高尔夫系统 19 3 1 8 模拟射击系统 20 3 1 9模拟射箭系统 21 3 1 10模拟足球系统 22 3 2 建立青少年奥林匹克教育中心 23 3 2 1福娃奥运知识问答竞猜系统 23 3 2 2奥林匹克拼图比赛系统 24 3 3 虚拟奥运博物馆 25 3 3 1 虚拟体验馆 26 3 3 1 1古代奥林匹克馆 26 3 3 1 2现代奥林匹克馆 29 3 3 1 3北京奥林匹克馆 31 3 3 2 网上奥运展示馆 33 3 3 2 1中华古代体育 35 3 3 2 2古代奥运 35 3 3 2 3现代奥运 36 3 3 2 4北京奥运会 37 3 3 2 5奥运与中国 37 第 4 页 共 62 页 3 3 2 6体育视频 38 4 主要研究成果 39 4 1 体育科技体验活动中心 39 4 1 1模拟驾驶器系统成果 39 4 1 2模拟自行车系统系统成果 40 4 1 3 虚拟跑步机系统成果 40 4 1 4 模拟赛艇系统成果 41 4 1 5 虚拟乒乓球系统成果 41 4 1 6 数字投篮机系统成果 42 4 1 7 模拟高尔夫系统成果 42 4 1 8模拟射击系统成果 43 4 1 9模拟射箭系统成果 43 4 1 10模拟足球系统成果 44 4 2 青少年奥林匹克教育中心 44 4 2 1福娃奥运知识问答竞猜系统成果 44 4 2 2奥林匹克拼图比赛系统成果 45 4 3 虚拟奥运博物馆 45 4 3 1虚拟体验馆 46 4 3 2网上奥运展示馆 46 第 5 页 共 62 页 5 成果的地位和作用 47 三 应用情况三 应用情况 48 四 附录 第三方测试报告四 附录 第三方测试报告 49 第 6 页 共 62 页 一 课题背景一 课题背景 1 1 国国内内外外研研究究开开发发情情况况概概述述 1 11 1 数字体育设备数字体育设备 体育健身是人们生活中一项非常重要甚至可以说是必不可少的内容 但是传统 的体育健身设备使用起来比较枯燥 容易让人半途而废 不利于全民健身运动在 我国的开展 目前 国内外已经有一些公司开始涉足数字体育设备 有利于增强体育健身 设备的趣味性和吸引力 美国和日本都有公司正在积极研发相关产品 美国 FitCentric 目前已推出供划船器 跑步机 固定单车和其他健身器使用 的软件 并已经在网上销售 他们的 NetAthlon 软件使用了视频游戏技术 再现 了真实世界过程 如奥林匹克赛场 如果接上超大屏幕 使用者将置身于虚拟逼 真的运动场跑道上 除头上的风之外 能感受到一切 美国波士顿东北大学社会 运动中心主任彼得 罗比指出 互动式健身软件不仅可以让大人乐于健身 更可 以让沉迷电玩的儿童对健身机产生兴趣 这是一项虚拟运动 但它真的能让人出 汗 日本任天堂公司推出了 Wii 游戏机 将游戏与体育锻炼相结合 其中的 WiiSports 体育游戏共收录了网球 棒球 拳击 高尔夫球和保龄球五大运动 只 需将游戏机和电视对接 握住 Wii 的感应手柄 对着电视机的模拟比赛画面做出 第 7 页 共 62 页 挥拍 挥棒 挥拳 挥杆 掷球等动作 就可以足不出户尽情享受运动乐趣 由 于该游戏手柄采用意法半导体公司生产的 3 轴加速度传感器 因此它能够对移动 倾斜和力度进行判断 手柄还带有音箱和振动装置 因此玩家可以获得现场感超 强的运动体验 甚至会玩到汗流浃背 手臂酸痛 在台湾 跃狮科技所开发的 KiKi 恐龙岛历险 虚拟跑步机一经推出就受到 了市场的广泛关注和好评 在这款虚拟跑步机上 跑步者扮演 KiKi 恐龙岛历险 记 中的小女孩 用自己的速度与投影上的大暴龙比拼速度 如果跑得够快 就 能在洞穴找到藏身之处 否则就将被恐龙吃掉 与此类似的游戏是与从天而降的 巨大雪球赛跑 非常吸引人 在国内 目前也有公司从事数字体育设备的开发 已经开发出了 模拟射击 模拟高尔夫 模拟射箭 模拟足球 模拟驾驶 模拟跑步机 模拟 自行车 模拟赛艇 等一系列数字体育产品 国内部分产品已经批量出口到欧 盟 俄罗斯 中东 澳门 台湾 赢得了国际市场的关注 1 21 2 虚拟技术在博物馆中的应用虚拟技术在博物馆中的应用 随着科技的发展 虚拟现实技术在实践中也逐渐得到应用 尤其在教育方面 将虚拟现实技术应用于教育可以使学生能够游览海底 遨游太空 观摩历史城堡 甚至深入原子内部观察电子的运动轨迹 由于网络的高速发展 网上浏览内容的 习惯将逐渐代替传统阅读手段 奥运博物馆网站的建设将使人们能够通过互联网 第 8 页 共 62 页 更快捷 更方便的浏览奥林匹克相关内容 奥林匹克的内涵与形式需要通过多种方式和渠道被人们体会并了解 虚拟奥 运博物馆 项目是在因特网上全面介绍多元文化背景下奥林匹克运动历史沿革和 发展现状的博物馆 它以奥林匹克历史为主题 采用计算机技术 互联网技术 虚拟现实技术 人机交互技术等相关学科的最新研究成果 展现奥运历史画面 重温奥运英雄的辉煌时刻 弘扬奥运精神 虚拟奥运博物馆 会通过三维实时仿真 大场景图像多通道实时输出等先 进技术 实现比赛项目仿真模拟 历届奥运会再现 比赛精彩回放和北京 2008 奥 运场馆虚拟漫游等内容的展示 此前 瑞士洛桑的国际奥林匹克博物馆建立了虚拟博物馆 通过网络展示实 体博物馆的部分内容 悉尼奥运会期间 当地博物馆举办了 奥运千年文物展 展出了古希腊的文物珍品 利用计算机技术将内容进行了数字化 实现了在线浏 览 但这些博物馆建馆很少采用虚拟现实技术的最新成果 虚拟奥运博物馆 项目将利用科技手段 再现奥运历史 让青少年更加了 解奥运 热爱奥运 第 9 页 共 62 页 2 2 研研究究开开发发工工作作的的目目的的 范范围围和和意意义义 2 1 课提开发工作的目的和范围课提开发工作的目的和范围 2 112 11 本课题开发的目的本课题开发的目的 该课题通过利用现代科技手段 特别是数字技术 仿真技术 电子竞技 虚拟技术等的应用 建立体育科技体验活动中心 青少年奥林匹克教育中心 虚 拟奥运博物馆 本课题通过将数字虚拟技术和传感器技术引入到体育健身领域 增加体育 健身的娱乐性 趣味性和吸引力 从而更好的促进全民健身运动的开展 同时克 服目前普通网游对人民群众尤其是青少年的负面影响 2 122 12 本课题开发的范围本课题开发的范围 根据龙潭湖体育产业园的实际情况 结合现代电子技术 将传统体育项目用现 代科技手段表现出来 解决人与体育和科技的互动 促进体育健身和体育科技的 发展 1 利用现代仿真技术将奥运会的主要项目仿真再现 实现互动 2 利用数字动漫技术 卡通技术实现对青少年的奥运精神教育 3 利用网络技术 将百年奥运会用数字形式体现 实现虚拟奥运博物馆 在体育科技设备方面 主要研发以下产品 第 10 页 共 62 页 模拟高尔夫系统 模拟射击系统 模拟射箭系统 模拟足球系统 模拟跑步系统 模拟自行车系统 模拟划船系统 模拟驾驶系统 模拟乒乓球系统 模拟投篮系统 在青少年奥运精神教育方面 研发了以下产品 奥运知识问答竞猜系统 奥运拼图系统 在体育信息系统方面 主要研发了以下产品 线下的虚拟体验馆 网上的奥运展示馆 2 2 本课题研究开发工作的意义本课题研究开发工作的意义 随着生活水平的提高 人们越来越注意身体健康和体形的美丽 为此在体育 第 11 页 共 62 页 健美方面的投资也日益增加 中国体育设备和健身器材行业的发展始于 20 世纪 80 年代末 随着中国加入 WTO 和 08 奥运会的即将举办 为体育用品行业的发展提供 了有利条件和发展机遇 健身队伍的不断扩大为健身器材生产商带来浓厚商机 与普通的电脑游戏相比较 数字体育设备具有很多独特的优势 对于以虚拟 跑步机 虚拟高尔夫 虚拟自行车 虚拟射击等设备为代表的数字体育设备 玩 家在健身的同时参与游戏 对于人的健康不仅无害 而且会大大促进人的健康水 平 随着社会对人的健康问题的广泛关注 数字体育设备比将引领一次生活方式 的变革 同时也会产生巨大的社会和经济效益 虚拟奥运博物馆综合利用了计算机图形学 仿真技术 多媒体技术 人工智 能技术 计算机网络技术 并行处理技术和多传感器技术 模拟人的视觉 听觉 触觉等感觉器官功能 使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中 并能够通过语 言 手势等自然的方式与之进行实时交互 创建了一种适人化的多维信息空间 使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的 身临其境 的逼真性 而且能够突破空间 时间以及其他客观限制 感受到真实世界中无法 亲身经历的体验 使得人机交互的内容更加丰富 形象 方式更加自然 和谐 第 12 页 共 62 页 二 研发情况二 研发情况 1 1 课课题题研研究究开开发发方方法法 1 11 1 数字体育设备数字体育设备 体育科技体验活动中心 青少年奥林匹克教育中心采用了多媒体仿真 虚拟现 实 模拟识别 激光 动画 特效视频等技术手段完成 目前的数字体育设备分为以娱乐为主的数字体育设备和以锻炼为主的数字体育 设备 前者以任天堂的 Wii 主机为代表 这类设备通过人在空中挥动手臂或原地 跑步来进行娱乐 不借助于普通的健身器材 后者以的模拟跑步机等设备为代表 这类设备将普通的体育健身设备与娱乐相结合 运动感真实 锻炼效果好 代表 了数字体育运动发展的主流方向 本课题研究即采用后者这样以锻炼为主的数字 体育设备 1 21 2 虚拟奥运博物馆虚拟奥运博物馆 虚拟奥运博物馆以奥林匹克历史为主题 利用虚拟现实 IT 信息等技术 展 现奥林匹克历史的精彩画面 弘扬奥林匹克精神 让青少年更加了解奥运 热爱 奥运 2 2 技技术术路路线线 2 12 1 数字体育设备数字体育设备 数字体育设备的技术路线同时采用了两种技术研发思路 分别是一体式的数字 体育设备和改装式的数字体育设备 采用两种技术手段相结合的方式 可以使设 第 13 页 共 62 页 备一体化程度更高 也可以根据软件的需求对设备的硬件进行定制 便于迅速的 大范围推广 在数字体育设备的研发中 研发并采用了以下国际最新技术 2 1 1 自主研发并采用具有自主知识产权的国内领先的 MeyaVRSport 模拟体 育虚拟环境引擎 MeyaVRSport 引擎是针对模拟体育领域专门研发的 具有场景逼真 能完美刻 画体育运动场景 且能与体育运动检测硬件无缝链接等突出优点 是国内首屈一 指的模拟体育领域的虚拟环境引擎 虚拟环境的区域为规划中的龙潭湖体育产业 园 位于崇文区东南部 包括龙潭三湖公园和体育馆路地区 东 南以北京护城 河为界 毗邻东南二环路 西至天坛东路 北至体育馆路 光明路 约 296 公顷 2 96 平方公里 在龙潭湖虚拟驾驶系统中 我们采用该引擎可实现以下内容 该系统用逼真的三维技术构建出龙潭湖体育产业园内的各种建筑 树木山水等 自然景观 各种交通设施 行人车辆等 对于体育产业园内的部分重点建筑或景观可以进行内部细节刻画 可以进入重 点建筑或景观内部浏览 虚拟场景中包括太阳光晕 光照和阴影 水波荡漾 水边倒影 红旗飘动 喷 泉 行人走动 汽车奔驰等各种特效 场景逼真 惟妙惟肖 2 1 2 自主研发并采用具有国内领先的 MeyaSensor 测控技术 第 14 页 共 62 页 在数字体育系统中 除了虚拟场景生成和显示技术外 测控技术也是一个核 心技术 在本项目中 我们自主研发并采用了国内领先的 MeyaSensor 测控技术 该技术采用多种传感器 如红外传感器 霍尔传感器 并集合最新的单片机技术 可以在最短的时间内精确测量出高尔夫球 足球 跑步 骑车等各项运动的速度 和方向 并实时传给电脑中的虚拟软件 以达到实际运动和虚拟场景中的运动相 统一的效果 2 1 3 采用具有国际领先的 Physx 物理引擎模拟各种物理动力学效果 Physx 物理引擎系统可以模拟在虚拟场景中的行驶 转弯 加减速 碰撞等各 种行为 在本项目的数字体育系统中采用 Physx 物理引擎 除了可以满足一般汽 车或自行车动力学模拟的要求 例如加速 减速 碰撞等功能外 还可以模拟汽 车或自行车在不同路面上行驶的状况 例如由于路面的不同而引起摩擦力的变化 在转向时可能引起的减速或侧滑行为 由于路面的凹凸不平引起的颠簸行为 给 参与者身临其境的感受 虚拟现实追求的就是让虚拟场景尽可能的接近于真实场景 虚拟现实技术追求 两种真实 静态真实与动态真实 静态真实与动态真实的概念都不难理解 所谓 静态真实 就是使虚拟现实画面看起来更加接近现实中的人或事物 这也是虚拟 现实发展中的主流 但凡大作都会在虚拟现实画面上大作文章 让我们可以看到 更加接近现实场景 微软的 DirectX API 历代更新也均以静态真实为主导 动态 真实指得是在虚拟现实场景中产生互动时的真实感受 比如水波的荡漾 树木随 第 15 页 共 62 页 风摆动 枪械设计到不同物体上产生不同的弹道反射 倾泻而下的瀑布与山脚岩 石所形成的交互水花等等 人物上真实的衣料摆动 静态真实被众多的厂商重视 也是被用户们最津津乐道的 人们常常以虚拟现 实画面来衡量一款虚拟现实软件的好坏 大作发布前期都喜欢放出一些唯美的虚 拟场景画面来吸引玩家 相比之下 动态真实则还没有引起足够的重视 直到 2006 年 Ageia 发布物理 PhysX 加速卡时 动态真实的物理加速概念才逐渐被人们 接受 也许很多人不能理解 在物理引擎概念出现以前 我们也可以在虚拟现实画面 中看到诸如瀑布撞击岩石后形成水花 衣服随风摆动等等物理加速标榜的画面 这又是为什么 答案就是你所看到的水花 衣摆都是实现录制好可以实现的画面 而并非根据真实的环境碰撞 摩擦等因素计算得出 比如没有物理加速 你观看 瀑布的水花都是一个形状 不会与岩石产生互动变化 衣摆也无法根据风向与物 体接触后而产生形状改变 无法与外界产生互动 再比如虚拟场景中人物死亡都 是一种倒地方法 如果死在墙边身体就要有一部分倒在墙壁里面等等 而我们知道 现实环境中的物体并不是这个样子 很多时候物体之间都在互相 影响 比如人头部中枪与腹部中枪后的倒地方式不可能一样 人身体的衣服随着 走路方式的改变与风向的改变也不可能是一成不变 山体滑坡的岩石由于体积与 质量不同在滚落时也不可能是千篇一律 森林中的树木不会每棵长相都一样 随 风舞动时也不会彼此互不干扰 第 16 页 共 62 页 也就是说 在没有物理引擎加速前 我们所见的所谓 物理效果 其实都是死 的 按照之前录制好的方式运动 不会周围的事物产生任何的影响 而物理特效 要解决的正是这一问题 因为没有希望游戏的画面看起来虽然真实 但是玩起来 却非常的假 实时的互动就是物理加速的精髓所在 物理引擎通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式来计算它们的运动 旋转 和碰撞反映 为每个游戏使用物理引擎并不是完全必要的 简单的 牛顿 物 理 比如加速和减速 也可以在一定程度上通过编程或编写脚本来实现 然而 当游戏需要比较复杂的物体碰撞 滚动 滑动或者弹跳的时候 比如赛车类游戏 或者保龄球游戏 通过编程的方法就比较困难了 物理引擎使用对象属性 动 量 扭矩或者弹性 来模拟刚体行为 这不仅可以得到更加真实的结果 对于开 发人员来说也比编写行为脚本要更加容易掌握 好的物理引擎允许有复杂的机械 装置 像球形关节 轮子 气缸或者铰链 有些也支持非刚性体的物理属性 比 如流体 2 1 4 采用具有国际领先的 BlueTooth 蓝牙无线通讯技术 在数字体育设备中 将测控单元测出的各项运动数据传给电脑有无线传输和 有线传输两种途径 在一些连线不方便的场合 无线传输具有独特的优势 在该 项目的数字体育项目中 我们在模拟划船机 模拟自行车系统中采用了国际领先 的 BlueTooth 蓝牙无线通讯技术 第 17 页 共 62 页 所谓蓝牙 Bluetooth 技术 实际上是一种短距离无线电技术 利用 蓝牙 技术 能够有效地简化掌上电脑 笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设 备之间的通信 也能够成功地简化以上这些设备与因特网 Internet 之间的通信 从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效 为无线通 信拓宽道路 蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术 支持点对点及点 对多点通信 工作在全球通用的 2 4GHz ISM 即工业 科学 医学 频段 其数 据速率为 1Mbps 采用时分双工传输方案实现全双工传输 蓝牙的技术优势 全球可用 Bluetooth 无线技术规格供我们全球的成员公司免费使用 许多行业的制 造商都积极地在其产品中实施此技术 以减少使用零乱的电线 实现无缝连接 流 传输立体声 传输数据或进行语音通信 Bluetooth 技术在 2 4 GHz 波段运行 该波段是一种无需申请许可证的工业 科技 医学 ISM 无线电波段 正因如此 使用 Bluetooth 技术不需要支付任何费用 但您必须向手机提供商注册使用 GSM 或 CDMA 除了设备费用外 您不需要为使用 Bluetooth 技术再支付任何费用 设备范围 Bluetooth 技术得到了空前广泛的应用 集成该技术的产品从手机 汽车 到医疗设备 使用该技术的用户从消费者 工业市场到企业等等 不一而足 低功 耗 小体积以及低成本的芯片解决方案使得 Bluetooth 技术甚至可以应用于极微 第 18 页 共 62 页 小的设备中 请在 Bluetooth 产品目录和组件产品列表中查看我们的成员提供的 各类产品大全 易于使用 Bluetooth 技术是一项即时技术 它不要求固定的基础设施 且易于安装 和设置 您不需要电缆即可实现连接 新用户使用亦不费力 您只需拥有 Bluetooth 品牌产品 检查可用的配置文件 将其连接至使用同一配置文件的另一 Bluetooth 设备即可 后续的 PIN 码流程就如同您在 ATM 机器上操作一样简单 外出时 您可以随身带上您的个人局域网 PAN 甚至可以与其它网络连接 全球通用的规格 Bluetooth 无线技术是当今市场上支持范围最广泛 功能最丰富且安全的 无线标准 全球范围内的资格认证程序可以测试成员的产品是否符合标准 自 1999 年发布 Bluetooth 规格以来 总共有超过 4000 家公司成为 Bluetooth 特 别兴趣小组 SIG 的成员 同时 市场上 Bluetooth 产品的数量也成倍的迅速增 长 产品数量已连续四年成倍增长 安装的基站数量在 2005 年底也可能达到 5 亿个 2 22 2 虚拟奥运博物馆虚拟奥运博物馆 2 2 12 2 1 虚拟现实技术虚拟现实技术 虚拟现实技术是以计算机技术为平台 利用虚拟现实硬件 软件资源 实现一 第 19 页 共 62 页 种极其复杂的人与计算机之间的交互和沟通过程 利用虚拟现实技术为人类创建 一个虚拟空间 并向参与者提供视觉 听觉 触觉 漫游等身临其境的感受 使 参与者能够与虚拟现实环境中的三维实体进行交互和感知 亲身体验在虚拟现实 世界遨游的神秘 浩瀚感受 2 2 22 2 2 基于基于 PHP MYSQL APACHEPHP MYSQL APACHE 的互联网技术的互联网技术 我们通过基于 PHP MYSQL APACHE 的互联网技术 实现了网上奥运博物馆的开 发及建设 基于 Apache MySQL 和 PHP 的开放资源网络开发平台 Apache 是最通用的网 站服务器 MySQL 是带有基于网络管理附加工具的关系型数据库 PHP 是流行的对 象脚本语言 它包含了多数其它语言的优秀特征来使得它的网络开发更加有效 Apache 是世界使用排名第一的 Web 服务器软件 它可以运行在几乎所有广泛 使用的计算机平台上 Apache 的特点是简单 速度快 性能稳定 PHP 的优势包括开源模式使得开发者无需付费 支持多种操作系统 强大的的 可伸缩性 稳定高效运行 快速开发 面向对象的编程 支持和 JAVA 的交互等特 性 3 3 课课题题研研究究过过程程 以龙潭湖体育产业园为背景 建立体育科技示范基地 最终形成 体育为主 题 文化为灵魂 科技为生命 产业为平台 的体育与科技有机结合的示范基地 通过利用现代科技手段 特别是数字技术 仿真技术 电子竞技 虚拟技术等的 第 20 页 共 62 页 应用 建立了体育科技体验活动中心 青少年奥林匹克教育中心 虚拟奥运博物 馆 主要开发的情况如下 3 3 1 1 与与相相关关单单位位建建立立体体育育科科技技体体验验活活动动中中心心 利用虚拟现实 仿真等高新技术 将奥运场馆真实再现于虚拟奥运竞技场中 并将奥运会主要项目虚拟再现 让参与者能沉浸于其中 减少运动项目的危险性 增强安全性 让人能亲身感受奥运精神 项目包括虚拟射击 足球 自行车等已 成熟的虚拟竞技项目 同时将电子竞技运动 网络游戏等引入体育体验中心 体育科技体验活动中心由十部分组成 分别为模拟驾驶器系统 模拟自行车系 统 模拟赛艇系统 模拟跑步系统 模拟乒乓球系统 数字投篮机系统 模拟高 尔夫系统 模拟射击系统 模拟射箭系统 模拟足球系统 主要开发的情况如下 3 1 1 模拟驾驶器系统模拟驾驶器系统 现代科技以日新月异的速度不断的发展 更替 伴随国民经济的发展和人民 生活水平的提高 驾驶模拟器从硬件设备和软件设计已经得到了质的飞越 其功 能也不再局限于用其来训练驾驶 它的功能已经上升到驾驶训练 休闲娱乐 科 第 21 页 共 62 页 学仿真研究 科技展示等多个领域 本项目涉及的驾驶模拟器是应用现代先进的硬件设施再加上龙潭湖实景仿真 软件并配合良好的声 光 电系统 让使用者在使用中不仅可以得到真实驾车感 受而且通过良好的龙潭湖实景仿真软件将使用者置身于龙潭湖产业园的实景路况 中将有高度的身临其境的真实体验 第 22 页 共 62 页 3 1 2 模拟跑步系统模拟跑步系统 2008 年北京奥运会牙买加选手博尔特以 9 69 秒的成绩夺得了 100 米冠军 这 一成绩震惊了世界 博尔特也因此成了家喻户晓 妇孺皆知的英雄人物 你想和 博尔特赛跑吗 也许你会认为这个想法遥不可及 虚拟跑步机采用软硬件结合的 虚拟现实方式 可以帮你完成这一愿望 将来的 2012 奥运会上 相信博尔特还会 取得辉煌的战绩 在虚拟奥运赛场上和真实运动员一起赛跑 分享冠军的辉煌人 生 让我们和运动健将共同进步 本项目涉及的虚拟跑步机是应用现代先进的硬件设施再加上奥运运动员模拟仿 真软件并配合良好的声 光 电系统 让使用者在使用中不仅可以以真实的跑步 达到运动健身的目的而且通过先进的奥运运动员模拟仿真软件使用者可以通过虚 拟跑步机体验和奥运运动员赛跑的感受 第 23 页 共 62 页 3 1 3 模拟自行车系统模拟自行车系统 自行车运动作为奥运项目在奥运会中占有一定的地位 面对 2008 奥运会 我 国的奥运军团 包括自行车队都要取得骄人的成就 就要不断提高运动训练的水 第 24 页 共 62 页 平 改善训练的条件 但是 作为室外的场地赛和公路自行车项目的训练往往受 制于天气等外界条件 此外 由于白行车运动特点对运动做功测试以及监控往往 受到一定的限制 此外 还有诸如调时差训练等的特殊要求 因此 研制具有模 拟实际场地信息 又能模拟运动员运动状况 还可以实时监测运动做功情况的综 合虚拟训练系统是很重要的 而虚拟自行车系统就可以满足这方面需求 本项目涉及的模拟自行车是应用现代先进的硬件设施再加上龙潭湖实景仿真 软件并配合良好的声 光 电系统 让使用者在使用中不仅可以得到真实骑自行 车感受而且通过良好的龙潭湖实景仿真软件将使用者置身于龙潭湖产业园的实景 路况中将有高度的身临其境的真实体验 第 25 页 共 62 页 3 1 43 1 4 模拟赛艇系统模拟赛艇系统 皮划艇运动是一项奥运会规定比赛项目 属速度和耐力项目 经常参加皮划 艇运动 能有效地增强心血管系统和呼吸系统的功能 加大肺活量 发展全身肌 肉力量和耐力素质 人们要参加此项运动必须有先天的自然环境 对于我们生活 在都市的人 很难领略这种运动给我们带来的乐趣 本项目涉及的虚拟皮划艇是应用现代先进的硬件设施再加上奥运实况仿真软 件并配合良好的声 光 电系统 让使用者在使用中不仅可以得到真实划皮划艇 感受达到健身目的而且通过良好的奥运实况仿真软件将使用者置身于奥运皮划艇 赛场 将使使用者有亲临奥运赛场的真实感受 第 26 页 共 62 页 3 1 5 模拟乒乓球系统模拟乒乓球系统 打乒乓球是我国民众都很喜欢的一项运动 也是奥运球类项目的一种 通常 情况下我们到球场去打乒乓球 随着电子仿真技术的不断发展 虚拟乒乓球的出 第 27 页 共 62 页 现使民众在需要打乒乓球的时候有了更多的选择 本项目涉及的虚拟乒乓球是应用现代先进的硬件设施加上良好的模拟仿真软 件并配合良好的声 光 电系统 不仅使使用者得到了科技在体育中深入应用的 体验更是可以让使用者通过真实的挥拍动作达到运动健身的目的 第 28 页 共 62 页 3 1 6 数字投篮机系统数字投篮机系统 数码篮球机是把篮球运动中的投篮动作 Super Shot 独立出来 设计成一 种投篮体验机 使用者在使用过程中前面就有一个又一个篮球供给你投篮 让使 用者快速地向篮筐投出一个接一个的球 当规定的时间结束时 立即停止向使用 者提供篮球 这时累计被投中篮筐的次数 得出比赛的成绩 本项目涉及的数码篮球机通过先进的硬件设施配以良好的声 光 电系统 使用者不仅可以得到运动健身的目的并且有很好的娱乐体验 本项目所指的数码 利于机可以通过简单的操作实现 单机 和 联网 功能 第 29 页 共 62 页 第 30 页 共 62 页 3 1 7 模拟高尔夫系统模拟高尔夫系统 模拟高尔夫系统可以还原整个过程与击打动作紧密相连 无停顿感 使用者 感到仿佛是在真实的高尔夫球场打球 主要由两部分组成 高尔夫球场三维模拟 及显示部分 高尔夫球飞行参数红外测量部分 第 31 页 共 62 页 3 1 83 1 8 模拟射击系统模拟射击系统 模拟射击系统采用国际模拟军事领域的最新技术 集计算机多媒体仿真 虚 拟现实 模式识别 激光 导弹模拟等高新科技于一体 系统采用国际最新的软 硬件优化设计 可长时间处于最佳工作状态 能供四位选手同组竞技以增加对抗 性 在大投影屏幕上产生逼真的三维射击场景 玩家使用仿真激光枪瞄准射击 就像在真实的场景中射击一样 用户的实际使用证明 设备具有运行稳定 功能 完善 美观大方 操作简便快捷 安装维护方便等特性 广泛适用于射击训练和 射击娱乐 第 32 页 共 62 页 第 33 页 共 62 页 3 1 9 模拟射箭系统模拟射箭系统 射箭运动具有一定的危险性 因此它的普及和推广受到了制约 很多人只是 听说过射箭而没有亲自体验过射箭 甚至没有亲眼见过弓箭 另一方面 由于客 观条件的制约 射箭的内容基本上是靶环射击 缺乏娱乐性 模拟射箭借助于计算机三维图形技术 图像处理技术 传感器技术等高新技 术 采用大屏幕投影产生虚拟射箭环境 创出了集体运动和休闲娱乐于一身的全 新射箭模式 模拟射箭系统利用三维图像技术制作了丰富多彩的射箭节目 像趣味射靶 大气球 丛林射击等 这些节目可以不断地更新换代 吸引玩家眼球 第 34 页 共 62 页 3 1 10 模拟足球系统模拟足球系统 在本系统中 玩家站在绿茵场上 眼前是高保真数字投影机投放的逼真球场场 景 耳边是万众球迷震耳欲聋的呐喊声 脚下是真球真踢 独有的足球测量系统 随时测量足球的方向 虚拟守门员根据踢球情况作出相应动作 可真实再现射门 过程 使玩家身临其境 产生无比的自信与兴奋 其乐无穷 3 3 2 2 建建立立青青少少年年奥奥林林匹匹克克教教育育中中心心 青少年奥运匹克教育中心由两部分部分组成 分别为福娃奥运知识问答竞猜系 统 奥林匹克拼图比赛系统 层次由浅入深 逐步深入 充分采用寓教于乐的方 式 将奥运知识和游戏 娱乐 竞技糅合在一起 现代青少年已经通过电视 报 纸 网站等多种媒体了解一些奥运会的相关知识 作为一个专门的青少年奥运会 集体性的教育中心 一定要用青少年喜欢的方式 集体参与 乐在其中等手段来 体现奥运教育的功能 才能使老师 同学有不虚此行的感觉 第 35 页 共 62 页 主要开发的情况如下 3 2 1 福娃奥运知识问答竞猜系统福娃奥运知识问答竞猜系统 为了使知识问答的效果更明显 观众的认知度和参与度更高 借着 08 奥运的 契机 研制出一套福娃奥运知识问答竞猜系统 该系统通过五个抢答台实现五名 游客针对奥运知识进行抢答 该系统的硬件部分包括 大屏幕投影 专用电脑 五个抢答台 五个福娃 不锈钢旗杆套件 电机控制系统 软件部分包括 竞答 判断程序控制系统和奥运知识题库 第 36 页 共 62 页 3 2 2 奥林匹克拼图比赛系统奥林匹克拼图比赛系统 奥林匹克拼图比赛系统利用投影大屏幕和触摸屏实现奥林匹克拼图比赛 屏 幕上显示与奥林匹克相关的原始图片和分割后的图片块 观众在触摸屏前用手拖 动相应 的图片 块到合 第 37 页 共 62 页 适的位置 直至最终把分割后的图片块重新组合成完整的图片 与此同时 电脑 会自动统计完成这一任务的时间 并进行排名 3 3 3 3 虚虚拟拟奥奥运运博博物物馆馆 虚拟奥运博物馆 项目是崇文区市区两级政府重大科技需求专项 龙潭湖 体育产业园科技示范基地 项目的一部分 是崇文区打造龙潭湖体育产业园 宣 传和普及 科技奥运 知识的重要举措 奥林匹克的内涵与形式需要通过多种方式和渠道被人们体会并了解 虚拟奥 运博物馆 项目是在因特网上全面介绍多元文化背景下奥林匹克运动历史沿革和 发展现状的博物馆 它以奥林匹克历史为主题 采用计算机技术 互联网技术 虚拟现实技术 人机交互技术等相关学科的最新研究成果 展现奥运历史画面 重温奥运英雄的辉煌时刻 弘扬奥运精神 虚拟奥运博物馆 项目将利用科技手段 再现奥运历史 让青少年更加了 第 38 页 共 62 页 解奥运 热爱奥运 虚拟奥运博物馆 项目将实现以下目的 充分展示中华古代体育文明 让世界更加了解中国 实现介绍古代奥运的历史 发展 让青少年更加了解奥运 介绍现代奥运会 再现奥运历史画面 宣传北京奥运会 对部分场景的真实再现 虚拟奥运博物馆包括两大部分内容 一部分是线下的虚拟体验馆 另一部分 为网上的奥运展示馆 3 3 3 3 1 1 虚虚拟拟体体验验馆馆 该馆以奥林匹克历史题材为主题的 通过运用虚拟现实技术 实现对奥运匹 克珍贵历史资料的复原及再现 使的参观者可以身临其境地感知奥林匹克的辉煌 历程 触摸奥林匹克的精彩时刻 虚拟体验馆共分为三部分内容 古代奥林匹克馆 现代奥林匹克馆以及北京 奥林匹克馆 3 3 1 1 古代奥林匹克馆古代奥林匹克馆 古代奥林匹克馆 复原了古代奥运会举办地 奥林匹克遗址 向人们生动 真实地展现了古代奥林匹克举办的场景 第 39 页 共 62 页 主要虚拟的内容包括 虚拟奥林匹克遗址 包括虚拟古代奥林匹克竞技场的入口 虚拟赫拉神殿 宙斯神殿 藏宝库 议事厅 菲迪亚斯工作间 古希腊议政厅 角力场以及露天竞技场等多处气势辉 煌的建筑 虚拟体育项目 虚拟的体育项目主要包括古代的武装赛跑 古代的跳远 古代的标枪比赛以 及古代的铁饼比赛等内容 第 40 页 共 62 页 展品收藏馆 展品收藏品馆分门别类地收集了远古至罗马时期的雕塑作品 珍贵文物 收 藏品 向观众展示了古代奥林匹克运动的众多教育和哲学精神 以及希腊人重视 运动的文化和精神维度 展馆共分为五大主题 依次为 第 41 页 共 62 页 神话中的竞赛 该主题展共收集了 15 件珍贵的历史文物 收藏品和艺术品 并对他们进行了 整理和虚拟加工 该主题展重在向参观者介绍竞争的精神并不仅限于古希腊人的运动和精神生 活 它还表现在众神及半人半神之间的行动上 透过竞争的多棱镜 死亡变得有 生命感 给人带来希望 对胜者的神化 该主题展共收集了 12 件珍贵的历史文物 收藏品和艺术品 并对他们进行了 整理和虚拟加工 体育比赛冠军获得花冠和头戴 以及刻有名字的铜像和红像陶瓶作为奖品 冠军凯旋回归家乡将举行感恩的奠酒祭神仪式 对神明 英雄的祭祀及胜利庆典 运动赛事 第 42 页 共 62 页 该主题展共收集了 18 件珍贵的历史文物 收藏品和艺术品 并对他们进行了 整理和虚拟加工 主要赛事 包括跳远 铁饼 标枪 武装赛跑等 运动与教育 该主题展共收集了 14 件珍贵的历史文物 收藏品和艺术品 在古希腊 高尚 竞争的理念体现在公众及个人生活的方方面面 它引导人们强身健体 提高智力 成为好公民 智力竞赛 智力比赛又成为 音乐比赛 这个术语在古代比现代有更广泛的含义 它超 出了器乐范围 包括诗歌 朗诵 舞蹈 戏剧及最复杂的音乐 诗歌领域 3 3 1 2 现代奥林匹克馆现代奥林匹克馆 该馆虚拟复原了雅典的古大理石体育场 雅典卫城以及历届奥运会的奖牌 会徽 火炬 吉祥物 纪念品以及一些珍贵的历史画面和镜头等内容 第 43 页 共 62 页 古大理石体育场和雅典卫城 历届奥运展品 历届奥运会的展品包括奖牌 会徽 火炬 吉祥物 纪念品以及一些珍贵的 历史画面和镜头等内容 第 44 页 共 62 页 3 3 1 3 北京奥林匹克馆北京奥林匹克馆 北京奥林匹克馆将整个国家奥林匹克公园进行了虚拟化 使人们通过电脑就 能欣赏到 鸟巢 和 水立方 的恢宏场景 在 鸟巢 内 虚拟的具有中国特 色的外圆内方的回廊中 分九大主题进行了介绍 中国与奥林匹克的早期接触 早在 20 世纪初叶 寻求强国富民之路的中国先驱者 已开始关注刚刚兴起的 现代奥林匹克运动 但昔日的中国 积贫积弱 参加和举办奥运会只能是一个遥 远的梦想 一百多年来 奥林匹克运动经历了风风雨雨 规模和影响力日益扩大 一百多年来 中华大地经历了沧桑巨变 中华民族已昂然屹立在世界东方 新中国体育事业蓬勃发展 回首新中国体育事业发展的历史 这是一段不断打破纪录 不断填补空白的 时期 一批批优秀的运动员 用他们的汗水和努力 洗雪了 东亚病夫 的耻辱 为中国和世界体育事业的进步做出了贡献 全民健身与奥运同行 亲切的关怀 英明的决策 新中国的缔造者们在关心国计民生 发展经济 建设国家的同时 积极关心 人民的身体健康和国家体育事业的发展 奥林匹克大家庭的重要成员 中国作为奥林匹克大家庭的重要成员 积极推进国际体育交流与发展 为奥 第 45 页 共 62 页 林匹克运动繁荣进步做出积极贡献 继 20 世纪上半叶王正廷 孔祥熙和董守义之 后 又有 6 位中国人成为国际奥委会委员 他们是徐亨 何振梁 吴经国 吕圣 荣 于再清 霍震霆 申奥历程 1992 年 中国北京向国际奥委会第一次提出了申办 2000 年第 27 届奥运会的 申请 开始了北京的第一次奥运会申办尝试 但 1993 年 北京以微弱的两票的 劣势输给了悉尼 但这并没有影响参观者参与奥林匹克事务的决心 1999 年 北 京决定申请 2008 年奥运会 七年筹办 推动发展 从 2001 年 7 月 13 日申奥成功之日起 中国政府全面兑现申办承诺 提出举 办一届 有特色 高水平 的奥运会和残奥会的工作目标 在近七年的筹办时间 内 完成了一个又一个具有里程碑意义的筹办任务 为中国和世界体育留下了独 一无二的遗产 北京奥运中国冠军榜 北京奥运会中国奥运体育代表团参加了全部 28 大项 以 51 枚金牌 100 枚奖 牌的优异成绩创下新的辉煌 首次登上奥运会金牌榜的榜首 传统优势项目纷纷 创造历史新高 潜在优势项目不甘落后奋勇夺金 中国奥运健儿连战连捷 在奥 运会历史上留下浓墨重彩的一笔 北京奥运精彩瞬间 第 46 页 共 62 页 在北京奥运会精彩纷呈的 16 天比赛中 很多让人难忘的时刻已经凝结成为奥 林匹克历史的一部分 气势磅礴的奥运开幕式 美国泳将菲尔普斯豪夺奥运 8 金 牙买加飞人博尔特勇破男子 100 米 200 米世界纪录 中国跳水 梦之队 风采依 然 中国体操队最辉煌的历史时刻 也永远难忘丢失首金时杜丽伤心时刻的痛哭 表情 110 米跨栏刘翔那让人揪心的一幕 3 3 3 3 2 2 网网上上奥奥运运展展示示馆馆 以中华古代体育 古代奥运会 现代奥运会以及北京奥运会为主线 搜集原 始影像 文字 图片 书籍 收藏品 文物等资料 以三条线性内容 时间 事件 和人物 文物和艺术品 等组织内容 实现网上奥运博物馆 利用三维网络技术 视频技术 互联网技术等 实现远程视频点播 网上虚 拟奥运 奥运项目互动等 让青少年坐在家中就能了解奥运 喜爱奥运 建设栏目及内容如下图所示 第 47 页 共 62 页 虚拟奥运博物馆网站功能 中华古代体育 发展与交 流 考古发现 球类运动 射箭马术 武艺技巧 田径摔跤 棋类活动 水上运动 民俗游戏 保健养生 古代奥运 奥运源流 奥运圣地 历史故事 圣火起源 神话传说 运动教育 竞技项目 考古发现 传奇人物 现代奥运 体育项目 奥运演进 趣味集锦 奥运名人 堂 历届奥运 奥运故事 北京奥运会 申奥历程 七年筹办 中国特色 奥运人物 北京之最 精彩瞬间 中国军团 奥运与中国 早期接触 蓬勃发展 全民健身 全国运动 会 名人排行 榜 赛场铸辉 煌 重要成员 体育视频 中华古代 体育视频 古代奥运 视频 现代奥运 北京奥运 会 奥运与中 国视频 第 48 页 共 62 页 3 3 2 1 中华古代体育中华古代体育 中华古代体育源远流长 时间范围从史前至 19 世纪末 本栏目采用文字 图 片等方式 从中华古代体育的发展与交流 考古发现 球类运动 射箭马术 武 艺技巧 田径摔跤 棋类活动 水上运动 民俗游戏 保健养生等几个方面 再 现其历史原貌 包括以下内容 射箭马术相关体育项目介绍 球类运动相关体育项目介绍 武艺武术相关体育项目介绍 田径摔跤相关体育项目介绍 水上运动相关体育项目介绍 棋类活动相关体育项目介绍 具有的保健养生功能的体育运动 体现中华民俗的特色游戏 通过考古活动所追溯的历史踪迹 3 3 2 2 古代奥运古代奥运 古希腊是一个神话王国 优美动人的神话故事和曲折离奇的民间传说 为古 奥运会的起源蒙上一层神秘的色彩 本栏目采用文字 图片等方式 从古代奥运 第 49 页 共 62 页 会奥运源流 奥运圣地 历史故事 圣火起源 传奇人物 神话传说 运动教育 竞技项目 考古发现这几个方面 介绍其历史原貌 包括以下内容 雅典古奥林匹克圣地环境 建筑 流传下来的经典故事 竞技项目介绍 竞技所遵循的竞技标准 奥运圣火起源解说 为奥运发展 进步树立功勋的领袖 运动员 教练员等人物 宙斯等神话人物传说 通过考古活动所追溯的历史踪迹 3 3 2 3 现代奥运现代奥运 奥运会既是各国选手的体育盛会 也是全人类友谊 和平的大联欢 本栏目 采用文字 图片 影像资料等方式 从体育项目 奥运演进 趣味集锦 奥运名 人堂 奥运故事 历届奥运这几个方面展示其精彩画卷 包括以下内容 比赛项目介绍 记录奥运发展变化的奥运项目 奥运比赛规则演化等内容 奥运趣味事件汇总 第 50 页 共 62 页 对奥运发展有重大影响的官员 运动员 教练员及相关人士 对推动奥运发展 体育项目进步有重大意义的相关故事 3 3 2 4 北京奥运会北京奥运会 历经百年沧桑的现代奥林匹克运动会 在拥有世界人口五分之一的中国举办 将使奥林匹克精神得到更广泛的传播 本栏目采用文字 图片 影像资料等方式 从申奥历程 七年筹办 中国特色 奥运人物 精彩瞬间 北京之最 中国军团 个方面 展示其特有的魅力 包括以下内容 全方位记录中国申奥过程的重要事件 重要举措 申办到奥运以后 为奥运召开所做的大量筹办工作 科技奥运 人文奥运 绿色奥运相关内容 为推动奥运发展的相关官员 运动员 知名人士 北京奥运中精彩的比赛等片段 北京奥运筹办过程中 比赛过程中 服务过程中所创造的历史之最 中国参与北京奥运所取得的辉煌成就 3 3 2 5 奥运与中国奥运与中国 分为早期接触 蓬勃发展 全民健身 全国运动会 赛场铸辉煌 名人排行 榜 重要成员这几个栏目 第 51 页 共 62 页 包括以下内容 宏观概述中国与奥林匹克的早期联系 新中国体育事业纵览 积极参与全民健身 参与奥运活动 全国性运动赛事介绍 奥运奖牌榜 中国奥运冠军 名人记录 与中国关系密切的奥运大家庭成员 3 3 2 6 体育视频体育视频 分为中华古代体育视频 古代奥运视频 现代奥运 北京奥运会 奥运与中 国视频这几个栏目 包括以下内容 追踪奥运筹备阶段重要事件 运动员夺冠记录 开幕式 火炬传递 奥运歌曲 奥运宣传片等内容 看奥运 奥运你我他 奥运志愿者 比赛项目介绍 对奥运发展有重大影响的官员 运动员 教练员及相关人士 对推动奥运发展 体育项目进步有重大意义的相关故事 第 52 页 共 62 页 奥运开幕式 闭幕式 其他奥运视频 4 4 主主要要研研究究成成果果 本课题已按照任务书要求建成了体育科技体验活动中心 青少年奥林匹克教 育中心和虚拟奥运博物馆 并完成了相关的研发 设计 建设及运营工作 现将 具体研究成果介绍如下 4 4 1 1 体体育育科科技技体体验验活活动动中中心心 主要内容包括龙潭湖体育产业园模拟驾驶器系统 模拟自行车系统 模拟赛 艇系统 模拟跑步系统 模拟乒乓球系统 数字投篮机系统 模拟高尔夫系统 模拟射击系统 模拟射箭系统 模拟足球系统 4 1 1 模拟驾驶器系统模拟驾驶器系统成果成果 本系统采用国内领先的模拟体育虚拟环境引擎 该引擎是针对模拟体育领域 专门研发的 具有场景逼真 能完美刻画体育运动场景 且能与体育运动检测硬 件无缝链接等突出优点 是国内首屈一指的模拟体育领域的虚拟环境引擎 在龙潭湖虚拟驾驶系统中 我们采用该引擎可实现以下内容 该系统用逼真的三维技术构建出龙潭湖体育产业园内的各种建筑 树木山 水等自然景观 各种交通设施 行人车辆等 第 53 页 共 62 页 对于体育产业园内的部分重点建筑或景观可以进行内部细节刻画 可以进 入重点建筑或景观内部浏览 虚拟场景中包括太阳光晕 光照和阴影 水波荡漾 水边倒影 红旗飘动 喷泉 行人走动 汽车奔驰等各种特效 场景逼真 惟妙惟