Desenvolvimento e avaliação de um ambiente de realidade virtual para treinamento de atletas de futebol

Abstract

A realidade virtual (RV) se destaca por sua capacidade de simular ambientes reais que reproduzem sensações e percepções do mundo real. Essa característica encoraja o uso da RV para a visualização de dados capturados do mundo real, como dados de captura de movimento, por exemplo, que estão se tornando comuns em áreas como a análise de desempenho esportivo. No futebol, em especial, é possível observar um aumento significativo na captura e na análise de dados, sempre em busca de novas formas de compreender e aprimorar o desempenho dos atletas. Uma das formas de uso de simuladores imersivos no treinamento é por meio do VR360, que permite ao jogador, com base em um vídeo capturado em 360°, olhar ao seu redor e realizar estudos e análises de jogadas e de situações ocorridas no mundo real de forma imersiva. Dentro deste cenário, o presente trabalho consiste em (1) analisar as técnicas necessárias para a construção de um ambiente de RV dedicado ao treinamento de atletas e (2) avaliar a eficácia do treinamento neste tipo de ambiente. A partir destes objetivos, foi desenvolvida uma ferramenta capaz de ler dados de captura de movimento e renderizá-los dentro de um ambiente imersivo, buscando verificar a sua aplicabilidade tanto para o treinamento de atletas quanto para a visualização de dados. A ferramenta passou por um processo iterativo de desenvolvimento, no qual foram avaliadas quais técnicas de visualização e interação seriam mais adequadas para o treinamento de atletas. Os testes foram realizados com públicos de diferentes níveis de experiência: universitários, atletas profissionais e atletas sub-16, com o objetivo de avaliar sua aplicabilidade tanto para o treinamento de atletas quanto para a visualização de dados. Os testes consistem em: (1) cenários de movimentação, que foram desenvolvidos para avaliar a capacidade dos grupos de se movimentar em uma situação real de jogo; (2) os cenários de passe para avaliar a tomada de decisão dos usuários; e (3) um cenário de visualização que permitiu ao usuário utilizar a ferramenta para visualizar os dados da forma que mais lhe agradasse. Os resultados indicaram que: (1) nos testes de movimentação, o grupo de universitários desempenhou melhor do que os demais grupos; (2) nos testes de tomada de decisão, os profissionais se sobressaíram; e (3) nos testes livres, o feedback foi responsável por guiar a criação de casos de uso que encontraram novos propósitos para a ferramenta. Além disso, devido à alta velocidade de movimento e à baixa familiaridade com tecnologias imersivas, os grupos de atletas profissionais e sub-16 acabaram por apresentar mais sintomas de cybersickness, o que implicou uma aceitação mista quando questionados sobre o uso de uma ferramenta semelhante no seu treinamento diário. Apesar disso, o público-alvo desta pesquisa apontou que a principal forma de aprimorar a tomada de decisão é jogar e, assim, ferramentas que auxiliam esse processo contribuem para o aperfeiçoamento.

Virtual Reality (VR) is distinguished by its ability to simulate real environments that replicate sensations and perceptions of the real world. This characteristic encourages the use of VR for visualizing data captured from the real world, such as motion capture data, for example, which is becoming increasingly common in areas like sports performance analysis. In soccer, specifically, a significant increase in data capture and analysis can be observed, as athletes continually seek new ways to enhance their understanding and improve their performance. One of the ways immersive simulators have been applied to training is through the use of VR360, which allows the player, based on a 360° captured video, to look around and perform studies and analyses of plays and situations that occurred in the real world in an immersive way. Within this scenario, the present work consists of (1) analyzing the techniques necessary for the construction of a VR environment dedicated to athlete training and (2) preliminarily evaluating the effectiveness of training in this type of environment. Based on these objectives, a tool was developed that can read motion capture data and render it within an immersive environment, aiming to verify its applicability for both athlete training and data visualization. The tool experienced an iterative development process, in which the visualization and interaction techniques most suitable for athlete training were evaluated. Tests were conducted with audiences possessing different levels of experience: university students, professional athletes, and under-16 athletes, with the objective of verifying its potential applicability for both athlete training and data visualization. The tests consisted of: (1) movement scenarios, developed to evaluate the group’s capacity to move in a real game situation; (2) passing scenarios to evaluate the user’s decision-making; and (3) a visualization scenario that allowed the user to use the tool to visualize data in their preferred manner. The results indicated that: (1) in the movement tests, the university student group performed better than the other groups; (2) in the decision-making tests, the professionals excelled; and (3) in the free tests, feedback was responsible for guiding the creation of use cases that found new purposes for the tool. Furthermore, due to the high speed of movement and low familiarity with immersive technologies, the professional and under- 16 athlete groups experienced greater symptoms of cybersickness, which implied mixed acceptance when asked if they would use a similar tool in their daily training. Despite this, the target audience of this research emphasized that the primary way to improve decision-making is through play, and thus, tools that aid this process contribute to its enhancement.