高雅萍，姚家新，陳麗萍，李麗華，戴群，王海英，王翠英，常淑芝，江洋琳，王立書，張荃，張姝賢

不同等級球類運動員與非運動員的視覺功能對比分析研究

高雅萍1，姚家新2，陳麗萍1，李麗華3，戴群2，王海英1，王翠英1，常淑芝2，江洋琳3，王立書1，張荃1，張姝賢3

目的:以乒乓球等6個不同運動項目的運動員和大學在校生作為模型，進行基礎視覺能力、視覺眼動能力和視覺動作技能等3方面的測試，分析運動員和非運動員在各階層視覺能力上的差異，以探討運動技能與視覺功能的相關性。方法:以天津體育學院260名乒乓球等6個不同運動項目的運動員和天津職業(yè)大學60名非運動員在校生作為研究對象，進行動態(tài)平衡等13項能力的測定，通過用SPSS軟件分析處理，顯示運動員、初級運動員和非運動員的相關視覺能力。結果:運動員有較佳的視覺敏感度和視覺記憶；初級運動員比非運動員有更好的相對深度判斷等能力；運動員有較佳的手眼和身眼協調能力，表現在精確和快速判斷物體在空間移動、預期物體移動的時間和位置；運動員視覺眼動的控制在兩度空間測試并沒有更佳的準確性和更快的反應；初級運動員通常比非運動員有較好的運動視覺，但高級運動員并沒有比初級運動員好。結論:運動員與非運動員之間在逐漸適應性地使用各種視覺—運動技能方面，其能力是不同的；運動員和非運動員的視覺能力可以預測與視覺有關的運動技能；許多潛在的視覺—運動能力和基礎的視覺能力對運動員的運動技能具有高度預測性，而對于非運動員的技能則只有中等程度的預測效果。

運動視覺；基礎視覺能力；視覺眼動能力；視覺動作技術

運動視覺是視覺領域一個全新的學科，運動視覺功能是指在體育運動中必備的觀看能力[1]，包含有基本視覺能力、視覺眼動能力和視覺動作能力等方面的內容。運動中，任何與視覺有關的運動技能活動都對視覺系統的能力有著嚴格的需求[2-3]。在體育競技中，人們一直都很關注視覺能力與運動成績之間的關系[4]:運動員所接收的視覺信息的質量和各種感觀接收器提供的大量反饋信息，是影響其賽場表現的關鍵因素[5-6]。視覺能力直接影響著運動員完成任務的能力和表現。

運動視覺的研究源于美國，自1970年開始在美式足球、籃球、棒球等運動項目中研發(fā)，啟用了新的運動視覺理念和訓練方法。認為在許多的運動中，運動員必須在復雜且不斷變化的環(huán)境里，做快速的決策。例如，球類運動員必須根據球、隊友和對方球員三者之間的關系，迅速做出反應[4]，運動員經常需要各種視覺能力去觀察對手的一舉一動，并追蹤快速移動中的球體，要在空間深度上估計移動物體的速度和軌跡[9-10]，以便迅速做出決策。在棒球、網球、羽毛球、乒乓球等這些快速的運動項目中，運動員視覺能力的優(yōu)劣，對運動表現有很大的影響[11]。例如在棒球比賽中，如果你的眼睛只能看到靜止的棒球，而不能準確跟蹤高速運動的球的軌跡，是不可能發(fā)揮你所有潛能取得好成績的，因此要求運動員有良好的動態(tài)視覺、視覺跟蹤和深度感知的功能。這一發(fā)現促使各國漸漸地開始重視運動員的視覺能力，并對此進行研究。

在亞洲，日本開展運動視覺的研究較早。1986年開始進行運動視覺的研究，1987年在東京設立“運動視覺中心”，并對日本聯盟和大學球員的運動視覺開始進行測試。通過測試分析，證實了競技力和運動視覺有著密切的關系。在1988年成立了“運動視覺研究會”，進一步研究了運動視覺對各種運動項目的重要影響以及視覺訓練提升競技力等課題，研究結果分別在國內外的運動醫(yī)學領域發(fā)表，獲得了較高評價[12]。

相關研究認為:運動視覺的測試結果在不同人種中存在差異；男女性別不同，其測試結果亦存在差異。不同種類的運動項目，影響其成功的關鍵視覺功能需求存在顯著差別。由于東西方人種存在著種族的生理差異，比如西方人種較高的鼻梁和相對深陷的眼窩，在其周邊視野測定的表現中應該較東方人小，而目前國際上使用的運動視覺評價方法是美國針對歐美人群的特點制定的。其運動視覺測試評價方法是否完全適合中國人的視覺功能，其相應的視覺訓練是否對中國運動員有效，有待于進一步研究。相關研究文獻大多集中在美國盛行的棒球運動和射擊運動之中[13-14]，且在同一運動項目中涉及到的視覺功能檢查項目存在局限性[14-15]，因此，研究不同的運動項目需求的關鍵性視覺功能尚有很大空間。

國內關于運動視覺的研究剛剛起步[16-18]，目前我國尚未有較為系統的運動視覺測試體系和評價方法，對于運動視覺功能訓練更是一個全新的課題。各地區(qū)發(fā)展不協調，水平差距堪稱巨大。

2006年，我國開始出現運動視覺相關研究和服務，為迎接2008年北京奧運會，香港理工大學聯合美國強生視光學苑在北京為參加奧運會的部分體育健兒進行運動視覺檢查和訓練，開展運動視覺服務項目。隨后在溫州醫(yī)科大學成立了針對運動員視覺研究的實驗室——“運動視覺實驗室”，主要目的針對運動員進行運動視覺保健，矯正運動員功能不足，強化與運動相關的手—眼—腦協調能力等視功能，幫助運動員提高競技成績。但其研究僅針對壘球運動員做了靜態(tài)視力、手眼協調、時間預判能力等幾項視覺功能，尚未形成針對具體運動項目較為系統的檢查和訓練方法。其他地區(qū)在運動視覺方面的發(fā)展還是一片空白。

本研究通過對截擊型球類項目運動員視覺功能的檢測，探討運動項目中影響此類運動成績的相關關鍵視覺能力，從而對截擊運動項目運動員的視覺能力進行較為科學合理、系統的評價，并提出有針對性地開展訓練，提高其手眼腦協調能力，增強頭腦反應，提升體育競技能力。

1 試驗對象與方法

1.1 試驗對象及測試環(huán)境

1.1.1 試驗對象對260名乒乓球、羽毛球、籃球、排球、網球和足球6個不同運動項目的運動員和60名非運動員，在天津職業(yè)大學眼視光工程學院運動視覺實驗室和天津體育學院運動心理學實驗室進行12個項目的測定。

1.1.2 測試環(huán)境在天津職業(yè)大學眼視光工程學院運動視覺實驗室進行以下項目的測定:①基礎視覺能力測試:視力測試、主導眼測試、對比敏感度檢查、瞬間視測定；②視覺眼動能力測試:動體視力測定、立體視檢查、雙眼視的測定；③視覺動作技能測試:深視力的測定、手眼協調測定、動態(tài)平衡的測定。

在天津體育學院運動心理學實驗室進行位置及時間預判能力的測定和視覺廣度的測定。

1.2 試驗對象的選取和方案

面向天津體育學院乒乓球、羽毛球、籃球、排球、網球和足球6個不同運動項目的運動員進行招募受試對象，填寫知情同意書，同時填寫運動員運動史調查表，包括自身運動歷史和家族體育運動歷史，以分析運動成績與視覺動作技能、視覺眼動能力和基礎視覺能力的關系，并分析運動史對二者的影響；面向天津職業(yè)大學眼視光工程學院的非運動員在校生進行招募受試對象。

由相關運動項目的教練或老師提供運動員相應的運動成績，然后根據運動視覺的金字塔不同水平，對不同層次的運動視覺能力進行測定。

本研究比較不同類別的運動員與非運動員在視覺能力上的不同點，主要目的是探討不同類別的運動員是否有特定的視覺特點。為此，我們分析非運動員、初級運動員及高級運動員在3個視覺能力階層（基本能力、復合能力、應用能力）層次上有何不同。本研究共招募320名受試人員，其中有260名運動員來自天津體育學院，60名非運動員來自天津職業(yè)大學。在測試視力時他們使用平時運動時所用的視力校正鏡片或隱形眼鏡。測定的關鍵技術在基本視覺能力，視覺眼動能力和視覺動作技能3個方面（見圖1）。

1.3 各項測試與方法

1.3.1 基礎視覺能力測試①視力測試:采用視力VA=5-Log-MAR記錄方式的高對比度E形視力表來測定遠距離的單雙眼視力。參與者需配戴在運動訓練時常用的矯正眼鏡。

②主導眼測試:通過雙手合動測試法測定參與者的主導眼。

③對比敏感度檢查:使用Optec 6 500對比敏感度窗式測定儀（Vision Sciences Research Corporation，2012）測定對比敏感度。對比敏感度刺激圖案包含6種空間頻率的正弦波，空間頻率為1.5°to 18°/cycle；每種類型有對比度從3∶1～150∶1逐次變化的10個不同的類別，參與者需要辨識每一刺激圖案中，正弦波條柵方向。

圖1 橫斷面對比圖Figure1Cross-sectional comparison flow chart

④瞬間視測定:采用“Number standard”軟件進行瞬間視的測定，分析患者的信息處理能力的快慢圖標。囑受試者采用坐姿，將下頜抵在頜托上。測試數目為6位數和24-point大??；數字呈現時間是0.05 s。采用EPSON投影儀將顯示的數字投射到5 m外的顯示屏上，被檢者的的回答均作記錄:6個數字共6分，沒錯1個數字扣1分，若有相鄰的兩個數字顛倒位置，則扣1分。例如:234567——224566得分4分；257891——267981，記錄為5分，并記錄位置的個數。

⑤視覺廣度的測定:使用維也納測試系統The Vienna Testing System測定有效的視覺廣度范圍。受試者需要注視前方，用余光感受左右兩顳側的電子屏上出現的線條。當感受到線條出現時，根據方向需腳踏左或右兩個踏板，系統會自動記錄受試者的反應。能做出正確反應的左右兩側角度范圍即為視覺廣度。

1.3.2 視覺眼動能力測試①動體視力測定:應用AS-4F Tester分別測定單眼和雙眼的動態(tài)視力。受試者通過測定儀的觀察窗觀察內部逐漸移近并且成比例擴大的Landolt C形視標。當受試者感覺到能識別這個C形視標的開口方向時，通過向上下左右推動操縱桿來表示視標方向。每位受試者單眼和雙眼分別做5次，記錄每次視力結果。記錄結果的中值代表動態(tài)視力。

②立體視檢查:用Titmus立體視檢查圖來測定近距離立體視。檢查圖中包含9幅由4個圈組成的立體視圖案。在40 cm近距離進行檢查時可反映800”到40”不同等級的立體視銳度。受試者需要佩戴偏光鏡片識別每幅圖案中的4個圈，找出與其他圓圈深度感不一樣的圓圈。

③雙眼視的測定。a.遠近隱斜視測定:馬氏桿，一組棱鏡和筆燈測定分離性隱斜。受試者需坐在桌前將下頜置于頜托上，配戴習慣矯正眼鏡，將馬氏桿置于一眼前分別觀察40 cm和5 m處的筆燈，通過旋轉棱鏡來測定水平和垂直位隱斜量。

b.調節(jié)靈活度測定:大小2張不同的調節(jié)靈活度測試視標分別置于距離受試者5 m和40 cm的位置，受試者需要交替注視近遠兩張視表，并且從左到右分別讀出兩張視表上的字母。記錄30 s內正確讀出的視標的數量。

1.3.3 視覺動作技能測試①深視力的測定:An AS-7JS Tester內有2個靜止的左右平行的指示棒，和一個在其之間前后移動的動態(tài)指示棒。受試者需判斷移動指示棒與另外2個平行靜態(tài)指示棒在同一平面對齊時的時間，An AS-7JS Tester可測定這種預測判斷的正確性。當移動的指示棒被估計與另外2個指示棒對齊時，受試者需要按下遙控器上的按鈕，記錄它們之間的位置差異。共進行10次測定，5次從最近處向最遠處移動，另5次由最遠處向最近處移動。移動指示棒與另2個靜態(tài)指示棒之間的位置差異的平均值作為深度運動判斷的失誤結果。

②手眼協調測定（視覺引導的手動攔截）:測試需要AS-24（124 cm width x 80 height；KOWA，2012）數字掃視注視器，使用120 LCD的模式，每個燈將持續(xù)1 s亮的時間。受試者需站在距離檢查器50 cm的位置，雙眼視線水平于檢查板的中心處120個燈隨機閃亮，當受試者感受到某一位置燈閃亮時，需要在燈滅掉之前，立即點擊到它。記錄120個燈被及時點滅的總數作為最終結果。

③動態(tài)平衡的測定（視覺引導運動能力）:受試者被要求沿著4 m長的10個腳印前行，每個腳印中心和2邊有顏色標記，要求受試者根據口令和標記色踩在標記一側的腳印上（如:右側標記紅色，左側標記藍色），記錄沿10個腳印潛行的總時間。每次漏踩標記或是踏出邊界記錄為一次錯誤，在最終完成的時間上加0.5 s。

④位置及時間預判能力的測定（目標捕獲能力或視覺追蹤）:采用SR EYELINK來測量受試以眼動追蹤與預期物體移動的正確性。受試坐在離中央熒幕60 cm的距離。在每一個測試，一個移動目標會出現并以不同的恒定的速度移動；此目標物會暫時被一個長方塊遮住，受試者必須預期目標重新出現的時間和位置，并在目標物重新出現時注視著它。受試注視的位置誤差和時間誤差會被計算機記錄下來。

1.4 數據處理

所有項目的測定采用定量資料或等級分類進行，保證數據的客觀性和科學性。在統計分析軟件SPSS中進行，計算各視覺能力的平均數，標準差，以及運動成績與各視覺能力的相關性，分析是否有顯著性。

2 結果

2.1 實驗數據

表1將變異數分析結果依據3個視覺能力層次報告。這里顯著和不顯著的變異數分析結果都列了出來。當主要效果顯著時，依BONFERRONI程序進行兩兩比較的結果會列在最后一欄。

表1 依運動員組別進行變異數分析結果和兩兩比較的差異情形Table1Variance analysis on every vision level skill and comparing between the differences of any two group

2.2 基本視覺結果

2.2.1 對比敏感度變異數分析結果顯示，不同技能水平被試者之間在對比敏感度方面存在顯著性差異。圖2顯示各組的平均數（mean）和標準誤（S.E.）。非運動員被試組與高水平運動員被試組之間存在顯著差異（P=0.021）；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在邊緣顯著差異（P=0.067）；高水平運動員和初級水平運動員之間無顯著差異。

圖2 各組受試者的對比敏感度Figure2Subjects'score about contrast sensitivity

2.2.2 深度知覺變異數分析結果顯示，不同技能水平被試者之間在深度知覺由近到遠誤差方面存在顯著性差異；在由遠到近誤差方面沒有顯著性差異。圖3顯示非運動員被試組與高水平運動員被試組之間不存在顯著差異；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在顯著差異（P=0.017）；高水平運動員和初級水平運動員之間無顯著差異。初級水平運動員被試在深度知覺由近到遠的誤差顯著小于非運動員被試組。

圖3 各組受試者的相對深度知覺Figure3Subjects’ablility about Motion-in-Depth Judgment

2.2.3 視覺廣度變異數分析結果顯示，不同技能水平被試之間在視域范圍方面存在顯著性差異。非運動員被試組與高水平運動員被試組之間存在邊緣性顯著差異（P=0.077）；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在顯著差異（P= 0.040）；高水平運動員和初級水平運動員之間無顯著差異（P= 0.516）。圖4顯示，初級與高級水平運動員被試的視域范圍顯著大于非運動員被試組。

圖4 各組受試者的視域范圍Figure4Subjects’vision span

2.2.4 視覺追蹤變異數分析結果顯示，不同技能水平被試者之間在視覺追蹤存在顯著性差異。非運動員被試組與高水平運動員被試組之間存在著顯著差異（P＜0.0001）；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在顯著差異（M=2.361，P= 0.012）；高水平運動員和初級水平運動員之間無顯著差異。圖5顯示，初級與高級水平運動員被試者的追蹤誤差顯著小于非運動員被試組。

圖5 各組受試者的視覺追蹤的正確度Figure5Subjects’accuracy of visual tracking

2.2.5 視覺記憶變異數分析結果顯示，不同技能水平被試之間在視覺位置記憶由近到遠誤差方面存在顯著性差異。非運動員被試組與高水平運動員被試組之間不存在顯著差異；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在顯著差異（P= 0.012，近到遠；P=0.046，遠到近）；高水平運動員和初級水平運動員之間無顯著差異。圖6顯示，初級水平運動員被試在深度知覺由近到遠的誤差顯著小于非運動員被試組。

圖6 各組受試者的深度知覺判斷的距離誤差Figure6Subjects’range error of depth perception judgment

2.3 復合視覺

2.3.1 單眼動態(tài)視覺變異數分析結果顯示，不同技能水平被試者之間在動態(tài)視覺方面存在顯著性差異。圖7顯示，非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在顯著差異（P= 0.42）；非運動員被試組與高水平運動員被試組之間不存在的顯著差異；高水平運動員組和初級水平運動員組之間無顯著差異。初級水平運動員被試在得分上顯著高于非運動員被試組。

2.3.2 調節(jié)變化能力變異數分析結果顯示，不同技能水平被試之間在調節(jié)變化能力上存在顯著性差異。非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在顯著差異（P=0.047）；非運動員被試組與高水平運動員被試組和之間不存在顯著差異；高水平運動員組和初級水平運動員組之間無顯著差異。圖8顯示，初級水平運動員被試在得分上顯著高于非運動員被試組。

圖7 各組受試者的單眼動態(tài)視覺Figure7Subjects’dynamic monocular vision.

圖8 各組受試者的調節(jié)變化能力Figure8Subjects’ability of accommodation change

2.4 綜合視覺

2.4.1 手眼協調變異數分析結果顯示，不同技能水平被試之間在手眼協調方面存在顯著性差異。非運動員被試組與高水平運動員被試組之間存在顯著差異（P＜0.0001）；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間也存在顯著差異（P＜0.0001）；高水平運動員組和初級水平運動員組之間無顯著差異。圖9顯示，高級和初級水平運動員被試組在成功的觸及目標的次數顯著高于非運動員被試組。

圖9 各組受試者的手眼協調能力Figure9Subjects’hand-eye coordination skill

2.4.2身眼平衡速度變異數分析結果顯示，不同技能水平被試之間在身眼平衡速度方面存在顯著性差異。非運動員被試組與高水平運動員被試組之間存在顯著差異（P＜0.0001）；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間也存在顯著差異（P＜0.0001）；高水平運動員組和初級水平運動員組之間無顯著差異。圖10顯示，高級和初級水平運動員被試組在完成測試的時間顯著短于非運動員被試組。

圖10 各組受試者的身眼平衡程度Figure10Subjects’ability of body-eye coordination

2.4.3 身眼平衡失誤變異數分析結果顯示，不同技能水平被試之間在身眼平衡失誤（足出界）方面存在顯著性差異。非運動員被試組與高水平運動員被試組之間存在邊緣性顯著差異（P=0.76）；非運動員被試組與初級水平運動員被試組之間存在顯著差異（P=0.09）；高水平運動員組和初級水平運動員組之間無顯著差異（P＞0.05）。圖11顯示，高級和初級水平運動員被試組在足出界的次數顯著低于非運動員被試組。

圖11 各組受試者的身眼平衡的準確度Figure11subjects’body-eyebalanceaccuracy

3 討論

（1）運動員有較佳的視覺敏感度和視覺記憶；（2）運動員有較佳的手眼和身眼協調能力。這些能力最主要的功能是在精確和快速判斷物體在空間中移動，及預期物體移動的時間和位置；（3）初級運動員比非運動員有更好的動態(tài)視力、調節(jié)變化能力、相對深度判斷；（4）初級運動員通常比非運動員有較好的運動視覺，但高級運動員并沒有比初級運動員好；（5）運動員在視覺眼動的控制在兩度空間測試并沒有更佳的準確性和更快的反應，這顯示三度空間運動視覺的重要性。

4 結論

（1）運動員和非運動員的視覺能力可以預測與視覺有關的運動技能；（2）許多潛在的視覺—運動能力和基礎的視覺能力對運動員的運動技能具有高度預測性，而對于非運動員的技能則只有中等程度的預測效果；（3）運動員與非運動員之間在逐漸適應性地使用各種視覺—運動技能方面，其能力是不同的。

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Sport Visual Function of the Different Level Athletes Playing Table Tennis，Badminton，Basketball，Volleyball，Tennis and Soccer Respectively Comparing to Non-athletes

GAO Yaping1，YAO Jiaxin2，CHEN Liping1，LI Lihua3，DAI Qun2，WANG Haiying1，WANG Cuiying1，CHANG Shuzhi2，JIANG Yanglin3，WANG Lishu1，ZHANG Quan1，ZHANG Shuxian3
（1.Tianjin Vocational Institute，Tianjin 300410，China；2.Tianjin University of Sports，Tianjin 300381，China；3.Tianjin Eye Hospital，Tianjin 300020，China）

Objective:To test and analysis the basic visual ability，complex visuo-oculomotor ability and visuo-motor skills of athletes and non-athletes，discuss the distinction of the visual function and skills between them，finally to find the impact of visual function on sport performance.Methods:260 athletes，who played respectively table tennis，badminton，basketball，volleyball，tennis and soccer from Tianjin University of Sport，and 60 non-athletes from Tianjin Vocational Institute Optometry School as case-control students were recruited.The test items included Vision Acuity，Dominate Eye，Contrast sensitivity functions etc 13 test items；Used the SPSS software to analysis all the collecting data and used the graphs pattern to describe the sport visual functions of different level athletes and non-athletes.Results:Higher level athletes had better visual sensitivity and visual memory than others；Primary level athletes had better dynamic visual acuity，change ability of accommodation，Motion-in-Depth Judgment than non-athletes；All the athletes had good eyehand-body coordination，which is important to quickly，precisely judge the anticipate orbit，time and position of target，however，the visual eye-movement control ability did not show the good response and reaction in two-dimension.The research also demonstrated that primary athletes have better sport vision function than non-athlete，but the higher athlete did not show the better ability than primary athletes.Conclusions:The effectiveness is different between athletes and non-athletes to utilize visual skills to guide the sport skills.Visual ability and skills are important to predict the sport skills related to it not only for athlete，but also for non-athlete.But the potential visumotor-movement and basic visual function is highly predicable to sport skill for athletes，however，it only has Moderate prediction effect.

sport vision；vision acuity；doninate eye；contrast sensitivity functions

G 804.8

A

1005-0000（2016）05-399-06

10.13297/j.cnki.issn1005-0000.2016.05.006

2016-03-17；

2016-06-21；錄用日期：2016-06-22

天津市應用基礎及前沿技術研究計劃（項目編號:11JCYBJC10400）

高雅萍（1964-），女，北京市人，教授，研究方向為職業(yè)教育和眼視光技術。

1.天津職業(yè)大學眼視光工程學院，天津300410；2.天津體育學院天津300381；3.天津市眼科醫(yī)院驗光配鏡中心，天津300020。