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國家運動科學中心_射箭運動的擴增實境
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2025-03-10
運動科技
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射箭運動的擴增實境

 何子平/國家運動科學中心助理研究員

前言

射箭運動在遊樂場的遊戲機中，一直是老少咸宜的運動。搭配擴增實境的自動計分，射箭運動變得有趣。本科普文章描述國內外文獻中射箭運動的擴增實境情形。擴增實境(AR)指的並非純實境的環境，搭配實物與燈光的投影，產生一種人機互動的運動，並增加運動者的樂趣。

 

射箭運動的早期

早在六萬年前人類的南非遺址，發現了類似箭頭的遠古人類遺物。射箭運動居於人類歷史上已達數千年，是鍛鍊和精準的運動，表現的關鍵在於情緒、注意力和專注力，而不是瞬間肌肉的爆發力(Tsai等，2021)。儒家文化中的六藝，包含了「射藝」，可見這運動的時間淵遠流長。大多數射箭比賽是在一定的距離內，計算箭靶的環數為得分計算標準。近代搭配拉電子弓及多元的投影布幕，除了射擊環數外，還可以選擇射擊虛擬山豬等，增加了許多運動的樂趣。

 

虛擬實境與擴增實境的不同

擴增實境（Augmented Reality，簡稱 AR）是一種將數位資訊與現實世界結合的技術，透過攝影機影像的精密計算，在真實世界佈署光影、氣味、溫度等等，使人如入真實的夢幻世界，但是卻是一虛擬的世界。目前常見的擴增實境應用，如手機使用的美肌功能、寶可夢遊戲中至公園等地抓寶物、博物館中虛擬試穿功能、開刀輔助的擴增實境投影功能、環球影城遊樂城中搭虛擬大黃蜂變形金剛的汽車，歷經震動、各影像間的穿越、感受特別的熱覺、氣味等等都是擴增實境應用。

虛擬實境(VR)大都強調頭戴顯示器，它與擴增實境(AR)最大的不同點是後者投影於實物上，其立體感及對於玩射箭遊戲的運動者較不容易頭暈，有些提供給青少年的射箭遊戲中，甚至要求玩家小跑步一小段距離才放箭，本文主要探討於擴增實境。射箭運動有一些趣味點。如: 專注力的訓練，射箭需要高度的專注力、拉弓、瞄準和放箭。拉擴增實境的玩具弓，仍有訓練到手部的肌肉。若是虛擬實境部份，則看電腦周邊產品是如何設計的，因為拉滿弓與放箭是一門射箭運動的藝術。射箭運動的成就感在於努力練習，箭矢逐步命中靶心，產生運動者的滿足感與內心的愉悅感。不論實體與虛擬，射箭在不同選手間輪流競技運動，會產生更多的樂趣與挑戰。射箭運動中，短暫集中注意力專注，收放之間，有使人恢復大腦神經系統的舒壓功效。在擴增實境中，或許加上運動者跑跳與移動式射箭，有助於增加肺活量及腿部及身體軀幹肌肉的訓練。為了維持射出的箭的穩定度，運動者需要訓練短暫呼吸憋氣，也是一種良好的呼吸運動訓練。

 

國內外運動科技回顧

在過去的國內外文獻中，有許多是研究射箭運動的。在十多年前，吳等(2012) 使用增強虛擬技術來改善大學射箭運動員的訓練，以 70 公尺戶外目標，探討身體活動水平、健康相關生活品質和射箭表現之間的相關性射箭比賽。該研究招募了31位大學射箭運動員，平均年齡二十歲，16名男性，15名女性，進行了研究分析，發現虛擬技術有改善效果。Seo 等 (2016) 利用虛擬實境射箭運動鼓勵手指和手臂的協調運動，發現中風患者運用虛擬實境射箭運動對病情改善具有作用性。

鄭乃華、闕月清(2016) 以獵人我最準融入國小射箭體育教學中，此文雖不是擴增實境，不過將射箭的樂趣融入體育教學中。箭所射擊的靶紙有蛇、熊、鴨子、豬與雞。射中眼睛得5分、嘴巴得4分、鼻子得3分、耳朵得2分、臉的其他部位得1分。鼓勵小學生從事射箭運動。Tarigan 等 (2018) 適合的射箭場所需要特別去尋找，該研究發現，不同三個射箭運動場所，運動者的成績表現具有差異性。Bedir 等 (2021) 利用影片建模的方式，模擬射箭運動後，對運動員發放問卷。研究發現虛擬實境技術對目標型運動運動員訓練後具有改善效果。Lu 等(2021) 研究發現國家隊射箭運動員，注意力網絡中比一般人的效率都還要更高，他們能夠更快地進入警覺狀態，更好地利用環境訊息，更有效地抑制環境干擾因素。其實驗發現正念練習將對射箭運動員日常訓練有益。

張等(2022) 利用肌電圖進行射箭運動科學分析，透過雷射分析每支箭的穩定狀態，透過運動科學的分析，使運動員能更命中靶心位置。Chen 等(2023)射箭運動對截癱患者有復健作用，目前射箭運動作為帕金森氏症患者的補充物理治療方法。 溫等(2024) 擴增實境教練利用空間資料重建運動員的 3D 影像，文中提到系統的空間註釋和可視化工具來深入了解運動模式，使運動教練在擴增實境的環境中，了解射箭的飛行軌跡。Kim 等(2024)  研究表示虛擬空間中的模擬射箭，有助於實際射箭運動的表現。運動者被要求在虛擬空間中左手產生規定的力量，並用右手的四根手指控制射箭。計算虛擬箭的擊中位置的準確度，實驗證實，模擬射箭明顯的協助於真實射箭運動的表現。Dal 等(2024)表示傳統射箭運動需要一定距離的空間，箭的本身亦是成本之一。虛擬的電腦模擬，可以減低訓練時的成本問題。研究人員可以透過影像模擬的技術，改善射箭技術的戰術與技能，這意味著運動員拉弓的動作，其肌肉與神經系統關係到後續的射箭表現。心血管系統有交感和副交感神經的調節，其生理反應將射箭運動歸類於劇烈運動，他們利用心率變異性 (HRV) ，是一種非侵入性方法，由心電圖計算目前身體上的生理情形。其研究發現影像模擬的技術亦可以達到射箭運動的訓練效果。

綜合上述，射箭的擴增實境國內外文獻較少，虛擬實境的文獻則較多。各有其趣味點及訓練的肌肉部位，由文獻上來看，有寫科普文章的需要性，所以撰寫本文。

 

發展與期待的應用

科幻電影和電視劇中，例如《星際迷航》（Star Trek）中的全息甲板（Holodeck Program）等，是令人期待與發展的應用。使用者可以與全息影像進行互動，這些軟體程式，除了應有的投影外，一般具有故事敘事的劇本。創建逼真的三維環境，讓使用者身臨其境。

以下是假想的小劇場

選手射了一支箭到靶標，利用全息甲板暫停及慢動作播放箭的飛行過程，過程中發現原來是一陣溫暖的風吹來，使箭向右位移了一小段距離。於是選手回到射箭位置，修正射擊角度，射起第二支箭，紅心點越來越近。

全息甲板提供了可到空間中，用虛擬手套觸摸暫停中箭之力回饋；在真實空間中，它只是一道在乾冰霧中所呈現的一隻虛擬箭而已。

 

結語

許多的新興運動科技令人期待，當運動結合資訊科技擴增實境時，亦產生新的擴增實境的運動，在射箭運動的擴增實境運動項目令人期待，而且十分可行。從古至今，射箭的運動規則多元化、種類豐富化，豐富了人們心靈與休閒。

 

參考文獻

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