李洪斌

摘要：籃球是很多青少年熱愛的體育運(yùn)動(dòng)，在國(guó)內(nèi)外也有很多著名的籃球賽事。在籃球運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)員的投球水平直接影響著籃球隊(duì)的整體水平以及比賽的成績(jī)。在運(yùn)動(dòng)員投球時(shí)候需要選擇最佳的角度進(jìn)行投球，提高投籃的命中率。本文針對(duì)籃球運(yùn)動(dòng)中的最佳投籃角度進(jìn)行研究，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法完成對(duì)投球視角的校對(duì)，并對(duì)其進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：籃球運(yùn)動(dòng)；投籃角度；視覺校對(duì)；分析

隨著我國(guó)體育事業(yè)的不斷發(fā)展，籃球事業(yè)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，關(guān)于籃球的很多規(guī)則等都進(jìn)行了重新修訂。對(duì)于籃球比賽來(lái)說(shuō)，要想取勝就要保證投球的命中率，運(yùn)動(dòng)員的投籃水平會(huì)對(duì)比賽結(jié)果產(chǎn)生決定性影響。因此，對(duì)于籃球訓(xùn)練來(lái)說(shuō)，投球練習(xí)是非常重要的訓(xùn)練內(nèi)容之一。很多因素都會(huì)影響到運(yùn)動(dòng)員投球的命中率，在各類因素中起到最主要作用的是運(yùn)動(dòng)員目光的聚焦點(diǎn)。對(duì)于不同的運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，在投球時(shí)候眼睛都會(huì)在不同的位置聚焦，這一位置并不是固定不變的，對(duì)于同一個(gè)運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)，在不同比賽中也會(huì)存在較大差異。運(yùn)動(dòng)員眼睛的注視位置需要通過(guò)自己的反復(fù)練習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)感性認(rèn)識(shí)，得到較為固定的位置。對(duì)于廣大教練員來(lái)說(shuō)，他們對(duì)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練目的就在于提高運(yùn)動(dòng)員的得分，這就要對(duì)運(yùn)動(dòng)員的注視位置進(jìn)行深入探索，來(lái)保證較高的投籃命中率。本文所開展的研究是利用眼動(dòng)儀來(lái)確定運(yùn)動(dòng)員投球時(shí)候視線的關(guān)注位置，之后借助建立起的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳細(xì)的幾何計(jì)算，以此來(lái)得出運(yùn)動(dòng)員投球時(shí)候的最佳視角，保證運(yùn)動(dòng)員投球的位置能夠處于命中范圍內(nèi)。

一、研究對(duì)象與研究方法

（一）研究對(duì)象

本文的研究在沈陽(yáng)體育學(xué)院開展，選擇的研究對(duì)象為該校的16名學(xué)生，男籃隊(duì)與女籃隊(duì)各8名，選擇對(duì)象年齡介于18歲與21歲之間，其視力水平均處于正常范圍內(nèi)。此外，在選擇的16名學(xué)生中，有6名國(guó)家一級(jí)運(yùn)動(dòng)員，6名國(guó)家二級(jí)運(yùn)動(dòng)員。

（二）試驗(yàn)設(shè)備

本研究所選用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為iView X HED型頭盔式眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，其生產(chǎn)廠商為德國(guó)的SMI公司。所使用的儀器從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是微型攝像機(jī)，將其安裝在重量非常輕的頭盔上，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)的捕捉，并發(fā)現(xiàn)佩戴者的視野變化情況。參加測(cè)試的人員將頭盔佩戴在頭上，在頭盔上安裝著紅外攝像頭還有半反透鏡。參與測(cè)試的人員佩戴好設(shè)備之后透過(guò)半反半透鏡將目光集中在事物上，其中的部分光線會(huì)反射到攝像頭，這就能使其得到記錄保存，這就能夠?qū)Ρ粶y(cè)試者的眼珠與瞳孔位置得到準(zhǔn)確定位。在另外一個(gè)攝像頭中能夠?qū)ν饨绲恼鎸?shí)情況進(jìn)行記錄。

（三）實(shí)驗(yàn)過(guò)程描述

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程屬于單人測(cè)試，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下所述：

第一步，讓選定的被測(cè)試者將頭盔正確佩戴，讓心態(tài)處于平穩(wěn)放松的狀態(tài)，目光注視籃板上提前進(jìn)行標(biāo)記的部分。實(shí)驗(yàn)管理人員需要對(duì)頭盔進(jìn)行合理調(diào)整，包括攝像頭與紅外瞳孔鏡頭，保證終端上的顯示能夠讓測(cè)試人員的瞳孔以及錄制畫面都處于屏幕的中心位置。在整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程中，參加實(shí)驗(yàn)的人員要保持頭部不發(fā)生偏移，位置不發(fā)生變動(dòng)。

第二步，通過(guò)“三點(diǎn)”校準(zhǔn)法的使用，能夠讓實(shí)驗(yàn)工作人員對(duì)被測(cè)試者的視線范圍進(jìn)行準(zhǔn)確校準(zhǔn)，為之后實(shí)驗(yàn)的順利開展做好準(zhǔn)備工作。

第三步，被測(cè)試者需要按照實(shí)驗(yàn)工作人員的口令完成相應(yīng)的動(dòng)作，在投球訓(xùn)練時(shí)候，工作人員會(huì)發(fā)出“1… 2… 3…投”的口令，參與測(cè)試人員每人投球5次。

第四步，在每個(gè)人都完成5次投球之后，需要由實(shí)驗(yàn)工作人員對(duì)被測(cè)試者進(jìn)行一定的調(diào)查，核對(duì)被測(cè)試者在投籃時(shí)候目光的注視位置，并對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

借助眼動(dòng)儀設(shè)備的追蹤功能，對(duì)16名選定的被測(cè)試對(duì)象的投籃注視點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)密測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在共計(jì)16名測(cè)試者中，12個(gè)人在頭球時(shí)候會(huì)將目光集中在籃筐前沿的部位，另外的4個(gè)人會(huì)將目光集中在籃筐的正上方。通過(guò)測(cè)試之后的一對(duì)一調(diào)查，發(fā)現(xiàn)16名被測(cè)試者所表述的自己目光集中點(diǎn)與眼動(dòng)儀測(cè)試得到的結(jié)果完全一致。通過(guò)測(cè)試結(jié)果表明，籃球運(yùn)動(dòng)員在投球時(shí)候目光集中在兩個(gè)位置，分別為籃筐正上方與籃筐前沿位置。

三、罰籃注視點(diǎn)高度的幾何分析

通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，能夠得到有效的結(jié)論。在籃球運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)員投球之前，運(yùn)動(dòng)員的目光大多集中在籃筐前沿以及籃筐的正上方。但是在實(shí)際的籃球比賽中，投球之前運(yùn)動(dòng)員都會(huì)將視線集中在籃筐的正中心，這是運(yùn)動(dòng)員的心理因素決定的，每名運(yùn)動(dòng)員都想讓投籃動(dòng)作處于最恰當(dāng)?shù)慕嵌?，保證投球的命中率。在投球時(shí)候，即使將注意力放在籃筐前沿，但是最終的目標(biāo)仍然是籃筐的中心。用幾何關(guān)系表示就是需要讓籃球運(yùn)動(dòng)員的視線能夠與籃筐的中心線相交，如下圖1所示，利用物理關(guān)系與幾何算法就能夠計(jì)算出較為準(zhǔn)確的交點(diǎn)位置。

（一）注視點(diǎn)水平垂直高度的最小值

首先要設(shè)置合理的變量，設(shè)L1為地面與籃筐之間的距離，L2為測(cè)試對(duì)象眼睛與地面之間的距離，R為所使用籃球的半徑，r為球場(chǎng)內(nèi)籃筐的半徑，S1為籃筐后端與投球位置之間的距離，A為籃球投中時(shí)候籃球的中心與籃筐最前端之間的距離。

其次是投籃時(shí)候的幾何分析，籃球運(yùn)動(dòng)員在投籃時(shí)候，在籃球離開運(yùn)動(dòng)員的手后，它自己按照一定的拋物線軌跡繼續(xù)進(jìn)行移動(dòng)，要想讓籃球落入籃中得到分?jǐn)?shù)，就需要保證籃球落入籃筐的部分比自身球體的半徑要大。除此之外，籃球的中心點(diǎn)需要與運(yùn)動(dòng)員的視線很多籃筐交點(diǎn)的延長(zhǎng)線相交，最終的交點(diǎn)為O1，那么籃筐最前沿的與O1之間的距離就是A，得出A不能小于籃球的半徑，如圖2所示。

在這里假設(shè)A的長(zhǎng)度與籃球的半徑R相等，那么就能夠得到一系列幾何關(guān)系。

H1= A sinθ= R sinθ

按照幾何關(guān)系推到可得：

sinθ=（L1- L2）/[（S1- S2）2+（L1- L2）2]

則H1= R（L1-L2）/[（S1-S2）2+（L1-L2）2]

這里所使用的H1是運(yùn)動(dòng)員在投球過(guò)程中，要想保證能夠投籃得分，籃球自由落體所形成拋物線到達(dá)籃筐上方的最短距離，這一距離在數(shù)值上等于運(yùn)動(dòng)員與籃框前端交點(diǎn)延長(zhǎng)線與籃框之間的垂直距離。在這種情況下，運(yùn)動(dòng)員的眼睛與目光聚集點(diǎn)之間的距離是：

D1= （S1-S2）2+（L1-L2）2+R

（二）注視點(diǎn)水平垂直高度的最大值

首先需要選擇最適宜的量作為自變量，L1為籃筐與水平地面之間的距離，L2為參與測(cè)試人員眼睛與地面之間的距離，R為所使用籃球的半徑，R為籃筐的半徑，S1為籃筐末端與投球點(diǎn)之間的距離，S2為所使用籃筐的直徑，P1為籃球運(yùn)行軌跡與被試者視線的交點(diǎn)O與籃框中心線的距離。

其次是對(duì)投籃時(shí)候的幾何分析，這里假設(shè)籃球在投出之后其最終落點(diǎn)恰好位于籃筐后部里面，這就能夠推斷出籃球的運(yùn)行軌跡和投球人員以及籃筐前沿會(huì)在延長(zhǎng)線上的O2點(diǎn)相交，O2點(diǎn)與籃筐之間的水平高度為H2，并且該數(shù)值與投球者所注視的籃筐上方距離相等，如圖3所示。

在這種情況下，籃球下落的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)平行于籃板，之后會(huì)與籃筐的最后位置發(fā)生接觸，之后繼續(xù)下落。下面針對(duì)圖3中的幾何關(guān)系進(jìn)行分析，得到

H2=（2R′-R）tanθ；又因?yàn)閠anθ=（L1- L2）/（S1- S2）

由此得到H2=[（2R′-R）（L1-L2）]/（S1- S2）

這時(shí)候，投球運(yùn)動(dòng)員的眼睛與目光所到之處的距離為：

D2=（H2+L1-L2）/sinθ=[（H2+L1-L2）（S1-S2）2+（L1-L2）2]/（L1-L2）

（三）計(jì)算結(jié)果

以上述的幾何分析為依據(jù)可以進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算得出投籃時(shí)候要想命中，籃球在籃筐上方的運(yùn)動(dòng)區(qū)域范圍。這就能夠得到結(jié)論，在進(jìn)行投球時(shí)候運(yùn)動(dòng)員的目光集中在籃筐上方，這一位置在投籃命中的范圍之內(nèi)，在投球準(zhǔn)備階段，很少有人會(huì)將目光注視在籃筐前沿，這主要由自身的投球習(xí)慣而決定的。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

第一，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中對(duì)運(yùn)動(dòng)員投球準(zhǔn)備階段的目光落點(diǎn)進(jìn)行追蹤定位，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員的視線主要包括兩種，籃球前沿位置與籃筐正上方。

第二，借助建立的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行幾何計(jì)算分析，能夠得出要想讓籃球命中籃筐得到分?jǐn)?shù)，就需要控制籃球的落點(diǎn)，要保證它處于籃筐上方的一定范圍內(nèi)。在投球前的準(zhǔn)備階段，如果運(yùn)動(dòng)員的目光能夠在籃筐上方集中，那么就能夠保證籃球的落點(diǎn)處于命中的范圍之內(nèi)。

第三，建立模型、進(jìn)行幾何計(jì)算所得到的范圍屬于理想化的投球范圍，投球運(yùn)動(dòng)員的眼睛與地面之間的距離會(huì)由于身高因素而發(fā)生改變，運(yùn)動(dòng)員在準(zhǔn)備投籃時(shí)候，運(yùn)球過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生身體的上下浮動(dòng)，因此這一數(shù)值會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)固定不變。

第四，該研究實(shí)驗(yàn)是針對(duì)投球過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員目光的注視點(diǎn)與球落到籃筐上的高度作為分析對(duì)象，進(jìn)行深入的分析與計(jì)算。在應(yīng)用推廣上需要進(jìn)行進(jìn)一步的合理論證。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在籃球運(yùn)動(dòng)中要對(duì)最優(yōu)投籃角度的選擇進(jìn)行研究，通過(guò)研究證明在投球時(shí)候保證視線落點(diǎn)的正確角度能夠讓投球的命中率得到提升。在未來(lái)的研究中，可以對(duì)其進(jìn)行更深入的研究，以此來(lái)提升投籃命中率。

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（作者單位：甘肅省酒泉市體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校）