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“夺冠”背后的运动科学

半个多月前,受疫情影响经历撤档波折的电影《夺冠》终于在国庆档上映,迟来的这大半年里,人们对这部电影又多了一份期待。

这部电影的内涵远远不止贩卖集体情怀,导演有更大的企图心,通过女排夺冠的故事,折射出一个民族的自尊心和体育精神互为映射,刻画出一个大国蹒跚前进的故事。

其中一个让观众难以释怀的场景,是体育总局的干事说,美国女排有计算机技术加持,能够统计所有人的信息,分析大家的技术特点。当时的教练袁指导沉默了片刻后让大家把栏网升高15cm,对队员们进行更狠地训练。

我们技术不够,要想赢,就只能用透支队员身体的方式来填补。也正是由于这样“敢打、敢拼、敢赢、永不言败”的女排精神,带领中国女排走向世界,开启了五连冠的辉煌,也在极端落后的条件下,振奋了一代中国人。

在那个年代,中国女排肩负使命,即使要付出巨大的代价,即使要付出下半生的痛苦。然而,在我们国家日益强大的今天,民族自尊早已不需要我们国家队的健儿们透支健康和生命去维系,卸下沉重的使命包袱的年轻人难免会想,这样的方式还值得吗?

打排球就一定要牺牲健康和快乐吗?这是新一代女排队员对于自身使命的困惑。电影的下半段里,黄金一代退役,女排队员青黄不接,关键技术落后于人,中国女排陷入谷底,世界排名一路下滑,在伦敦奥运会输给了30年从未输过的日本女排后,女排来到了至暗时刻。

2013年郎平再次出任中国女排主教练,也把国外的先进经验和国际视野带回了中国,进行了大刀阔斧的改革,白天训练,晚上研究比赛录像,并请来专业的国际教练团队运用先进的技术进行分析,根据队员不同的身体,制定不同的训练方式,为每个人找到技术突破点,在这些科学训练方法中,有人加强腰部力量,有人练膝关节柔韧度,有腰伤的不能练杠铃,就去俱乐部练综合力量。

中国女排采用科学训练方法进行训练

在科学方法的帮助以及郎平的女排前辈的精神引领下中国女排在时隔11年后再次站上世界之巅,不同的是,以前我们通过拼命训练来夺冠,如今我们借助科技,在不牺牲健康的前提下夺冠,女排姑娘们赢得的冠军背后,多了对排球运动的享受和对健康的追求。

现代竞技体育早已不是仅凭借热血就可赢得的游戏,在国际体育一线的队伍,无一不是营造良好的训练环境,和团结拼搏的体育精神,以及专业的运动科学体系加持,才得以摘得桂冠的,可以说电影《夺冠》开头体育局干事所说的靠科技而不是靠人脑的”未来体育“已至。

不久前获得欧冠冠军的拜仁慕尼黑俱乐部,其公开的训练记录片中也为我们揭秘了许多助力他们夺冠的高科技“武器”。

因此,可以说科技才是现代体育的最强助力,下面我们就来看看那些隐藏在“夺冠”背后的运动科学设备“武器”。

三维运动捕捉系统

三维运动捕捉系统是在三维空间中全面记录物体运动的技术设备。早在上世纪80年代,日本排球队就采用三维摄影技术分析扣球技术,近年来,随着科学技术的不断发展,更先进的三维运动捕捉系统在体育运动领域得到了更为广泛的运用,三维运动捕捉技术可以对运动员各项数据进行量化分析,通过实时的运动捕捉技术对训练中出现的问题进行技术诊断与分析,并以视频、图像以及量化的数据等方式进行回馈,能为教练员提供科学的准确地定量依据和量化的训练指标,有助于改进训练方法,提高训练效果。

在C罗挑战极限的纪录片中,三维运动捕捉技术作为运动技术评估手段出现

三维测力台

测力台一直是运动生物力学研究领域的有力测试工具,可以直接输出三维力,采样频率高,测试精度准确,可用于动作技术的地面反作用力的测试,可得出力、力矩、和压力中心等数据并进行计算,从而量化人体运动中的动力学特征,为科学化训练和体育研究提供有力的科学依据。中国国家游泳队、日本国家体育科学研究中心、2016年里约奥运会50米自由泳冠军Anthony Ervin等都曾使用Kistler测力系统帮助训练。

 

奥运冠军Anthony Ervin利用Kistler提高自己的出发技术

足底压力测试系统

在许多体育运动项目中,运动员的运动技术动作和足底对接触面的作用力分布有着密切关系,如举重、跳水、射击、射箭、竞走、短跑、跳高和跳远等,通过探究运动员的足底作用压力分布的信息,可以得出运动员在站立、行走、跑步、起跳、落地等专项动作过程中足底压力分布特征,来研究运动技术动作的合理性和有效性,从而为运动员纠正技术动作、设计专项训练方法、预防运动损伤等提供科学依据。


C罗在挑战极限纪录片中使用足底压力测试技术,揭示出C罗在运动过程中不同区域的足底压力

眼动追踪技术

眼动追踪技术作为记录眼球运动数据的重要技术, 已在军事、航空和医学等领域被广泛应用,鲜为人知的是,在运动体育领域它的应用也是十分广泛,具有广阔的发展前景。眼动追踪系统能够采集运动员的视觉注视特征数据,这些数据可以用来评估运动员的在比赛或练习过程中的竞技水平与心理状态,对这些数据加以分析与计算可以建立运动员的视觉注意变化过程与所取得成绩建立内在联系,从而提高运动员的竞技水平与心理状态。

C罗挑战极限的纪录片中,就曾使用Dikablis眼动仪对C罗与另一名业余足球运动员进行视觉捕捉,并进行对比,从而评判出高水平运动员与业余运动员的视觉注视差异

呼吸代谢监测系统

呼吸代谢监测系统运用每次呼气分析法进行量度,可以准确地量度超过三十个生理数据,包括摄氧量、二氧化碳呼出量、心率及气流量等,不仅能在快速运动的瞬间收集数据,还可以进行长时间的数据收集及测量,是体育科研人员及医生必备的监测系统。

拜仁俱乐部使用便携式呼吸代谢监测系统K5进行训练

表面肌电测试系统

表面肌电图也称动态肌电图和运动肌电图,是用表面电极采集肌肉活动产生的电活动的图形。近年来,表面肌电测试作为无创性诊断肌肉工作特性的手段被广泛地应用到体育科研领域。例如,在完成某一动作时,肌肉的募集程度、激活和失活顺序、持续工作时间、贡献率、疲劳度等,表面肌电测试为科学认识肌肉在人体运动中的工作特性提供了可能。

运用无线表面肌电测试系统Cometa记录游泳运动员在游泳过程中的真实肌电数据

生理反馈仪

生理反馈仪器可以记录、放大并输出的生物信息主要包括:肌电、皮肤电、皮肤温度、脑电、心率和血压等,20世纪70年代末,生物反馈技术开始在体育界被研究与运用。生物反馈是通过一系列训练步骤学习控制、调节身体机能的一种方法。生物反馈训练不仅可以调整运动唤醒水平、增强运动员的情绪调节与控制能力、促进运动技能发展和提高运动表现,也有助于运动损伤及疾病的运动康复进一步的研究需要拓展生物反馈训练指标、加强训练项目的针对性并注意提高研究的外部效度。

生物力学分析软件Visual 3D

Visual 3D是一款强大的生物力学建模分析软件,软件兼容动作捕捉系统、测力台和肌电设备,可综合且同步分析人体的运动学、动力学和肌电等数据。软件可通过建模对人体运动情况进行可视化,并自带丰富的pipeline(函数分析)库,可以自由拼接和组合,进行数据的预处理、生物力学指标计算(如关节角度、关节力矩、肌电均方根振幅等),且支持计算结果、图表及测试报告的导出,可为运动生物力学的科学研究提供强有力支撑。

软件可实现复杂的数据分析,数据分析结果能够生成全面的报告和图表,同时还可以兼容大部分动作捕捉系统、测力台和肌电设备,在运动设备制造、辅助运动员训练及预防损伤方面具有重要作用。

随着相关学科科研成果向体育运动领域不断渗透和以上现代科技的应用,相信未来体育运动将会有更健康更长远的发展。

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