第 41 卷第 6 期北京体育大学学报 Vol 41 No 年 6 月 Journal of Beijing Sport University Jun 比赛中不同水平篮球运动员三分跳投动作特征比较研究 杨宗青 1 ꎬ 米靖 2 ꎬ 张承毅 2 ꎬ 万祥林 2 3 ꎬ 刘转青

प्रतिलिपि

1 第 41 卷第 6 期北京体育大学学报 Vol 41 No 年 6 月 Journal of Beijing Sport University Jun 比赛中不同水平篮球运动员三分跳投动作特征比较研究 杨宗青 1 ꎬ 米靖 2 ꎬ 张承毅 2 ꎬ 万祥林 2 3 ꎬ 刘转青 (1 湖南师范大学 ꎬ 长沙 ꎻ2 北京体育大学 ꎬ 北京 ꎻ3 贵州师范大学 ) 摘要 : 目的 : 跳投已成为现代篮球比赛中的主要得分手段 ꎮ 对不同水平比赛中三分跳投的动作特征比 较 ꎬ 能揭示其共性特征和优化特征 ꎮ 方法 : 采用比赛现场三维摄像 ꎬ 视讯解析系统 ꎬ 单因素方差分析等方法 采集 ꎬ 解析及统计数据 ꎬ 分析了中国男子篮球职业联赛 ( CBAꎬ 高水平组 )ꎬ 中国大学生篮球超级联赛 (CUBSꎬ 中水平组 )ꎬ 高校业余联赛 ( 低水平组 ) 等 3 个水平比赛的三分跳投 ꎮ 结论 : 跳投的共性特征有 :1) 跳投的各动作阶段持续时间所占比例大小依次为举球阶段 ꎬ 稳定阶段 ꎬ 投球阶段 ꎬ 随球阶段 ꎬ 准备阶段 ꎮ 2) 远距离投篮都在重心达最高点之前出手 ꎬ 需借助重心向上的速度 ꎬ 以给球更大的初速度 ꎬ 产生更大的出手 速度 ꎮ 3) 各遵循了近侧端 远侧端的发力顺序 ꎬ 各角速度从近侧端 远侧端依次增大 ꎮ 最大伸 肘速度与球出手瞬间几乎同步 ꎬ 可能对球的出手速度影响最大 ꎮ 4) 稳定阶段小幅度的肘外张角与上肢关 节解剖结构的限制有关 ꎮ 上臂的外展 ꎬ 肩轴 ꎬ 髋轴的旋转有利于肘 ꎬ 腕 ꎬ 眼正对篮圈 ꎬ 保持上肢各的屈 伸运动与球的飞行方向一致 ꎬ 也使球在出手前更接近篮圈 ꎮ 5) 在比赛中 ꎬ 出手时躯干小幅度的后倾可以拉 开与防守者的水平距离 ꎬ 减少来自防守的干扰 ꎮ 也有利于保持身体的平衡和动作的稳定 ꎬ 并形成更大的出 手角度 ꎮ 跳投的优化特征有 : 1) 高水平组在一次完整的跳投中持续更长时间 ꎬ 表现在有更长的稳定阶段 ꎬ 腾空时间和随球阶段 ꎮ 可能是高水平组更高的起跳高度和更接近重心最高点的出手时机引起 ꎮ 更长的稳 定阶段和腾空时间使其身体重心更稳定 ꎬ 并有更充裕的时间调节身体姿态和对球的控制 ꎬ 更长的随球阶段 则表明动作完成得更充分 舒展 ꎬ 有利于产生更好的动作效果 ꎮ 2) 高 中水平组相对于低水平组有更高的 出手高度 ꎬ 其原因除身高外 ꎬ 更主要的是起跳高度和出手时机 ꎮ 关键词 : 篮球 ꎻ 三分跳投 ꎻ 动作特征 ꎻ 三维摄像 doi: / j.cnki / g 中图分类号 :G 文献标志码 :A 文章编号 : (2018) A Comparative Study on the Characteristics of Three Points Jump Shot of Basketball Players of Different Levels in the Competition YANG Zong qing 1 ꎬ MI Jing 2 ꎬ ZHANG Cheng yi 2 ꎬ WANG Xiang lin 2 ꎬ LUI Zhuan qing 3 (1. Hunan Normal Universityꎬ Changsha ꎬ Hunan Chinaꎻ 2. Beijing Sport Universityꎬ Beijing ꎬ Chinaꎻ 3. Guizhou Normal Universityꎬ Guiyang ꎬ Guizhou China) Abstract:Purpose: Jump shot has become the main means of scoring in modern basketball matches. Comparing the movement characteristics of three point jumpers in different level competitionsꎬ it can reveal its common char acteristics and optimization features. Methods: This study analyzed the three points jump shot in China Men s Bas ketball Occupation League ( CBAꎬ high level competitions) ꎬ China CUBSL ( CUBSꎬ middle level competitions) ꎬ and the Amateur League ( low level competitions) by using 3D camera and video analysis systemꎬ and the data was analyzed by one way ANOVA. Conclusions: Common features of jump shot: 1) The longest duration of stages of jump shot was the lifting stageꎬ followed by the stabilization stageꎬ the pitch stageꎬ the ball stage and the prepa ration stage. With the upward speed of the center of gravityꎬ the ball had a larger initial speed and the release speed was greater. 3) The joints followed the order of force from the proximal end to the far endꎬ and the angular velocity of each joint increased from the proximal end to the far end. The maximum elbow speed was almost the 投稿日期 : 修稿日期 : 基金项目 : 教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目 ( 教技函 [2013]47 号 )ꎻ 中央高校基本科研业务费北京体育大学自主科研课题 ( 项目编号 :2014YX002)ꎮ 作者简介 : 杨宗青 ꎬ 讲师 ꎬ 博士研究生 ꎬ 研究方向动作学习与控制 ꎬ 体育教育与训练 ꎮ 通信作者 : 米靖 ꎮ

2 １０８ 第 ４１ 卷 北京体育大学学报 ｓａｍｅ ａｓ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｌｌꎬ ｗｈｉｃｈ ｍａｙ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｌｌ. ４) Ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｓｔａｇｅꎬ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｌｂｏｗ ａｎｇｌｅ ｗａｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｔｏｍｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌｉｍｂ ｊｏｉｎｔｓ. Ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ ｓｔａｇｅꎬ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｅｌｂｏｗ ａｎｇｌｅ ｗａｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ａｎａｔｏｍｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌｉｍｂ ｊｏｉｎｔｓ. Ｔｈｅ ａｂｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ａｒｍꎬ ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｏｕｌｄｅｒ ａｘｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｐ ａｘｉｓ ｗｅｒｅ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｅｌｂｏｗꎬ ｗｒｉｓｔ ａｎｄ ｅｙｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｎｇꎬ ｋｅｐｔ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｌｉｍｂｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｌｌ ｓ ｆｌｉｇｈｔꎬ ａｎｄ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｂａｌｌ ｂｅ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｒｉｍ ｂｅｆｏｒｅ ｒｅｌｅａｓｅ. ５) Ｉｎ ｇａｍｅｓꎬ ａ ｓｌｉｇｈｔ ｂａｃｋｗａｒｄ ｔｉｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｕｎｋ ｃｏｕｌｄ ｈｅｌｐ ｔｏ ｄｒａｗ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄｅｆｅｎｄｅｒ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒｏｍ ｄｅｆｅｎｓｅ. Ｉｔ ａｌｓｏ ｈｅｌｐｅｄ ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈｅ ｂａｌａｎｃｅ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｄｙ ａｎｄ ｆｏｒｍｅｄ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｒｅｌｅａｓｅ. Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｊｕｍｐ ｓｈｏｔ: １) Ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｎｅ ｊｕｍｐ ｓｈｏｔ ｗａｓ ｌｏｎｇｅｓｔ ｉｎ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｇｒｏｕｐꎬ ｔｈｅ ｊｕｍｐ ｓｈｏｔ ｈａｄ ｌｏｎｇｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｓｔａｇｅꎬ ｆｌｉｇｈｔ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｂａｌｌ ｓｔａｇｅ. Ｔｈｉｓ ｍａｙ ｂｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔａｋｅ ｏｆｆ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｔｉｍｉｎｇ ｔｏ ｇｅｔ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ ｉｎ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｇｒｏｕｐ. Ｔｈｅ ｌｏｎｇｅｒ ｓｔａｂｌｅ ｓｔａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｉｇｈｔ ｔｉｍｅ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ ｍｏｒｅ ｓｔａ ｂｌｅꎬ ａｎｄ ｈａｄ ｍｏｒｅ ｔｉｍｅ ｔｏ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｐｏｓｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｌｌ. Ｔｈｅ ｌｏｎｇｅｒ ｂａｌｌ ｓｔａｇｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅꎬ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ. ２) Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｍｉｄｄｌｅ ｌｅｖｅｌ ｇｒｏｕｐ ｈａｄ ｈｉｇｈｅｒ ｈｅｉｇｈｔ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｌｏｗ ｌｅｖｅｌ ｇｒｏｕｐꎻ ｉｔｓ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｗａｓ ｔａｋｅｏｆｆ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｒｅｌｅａｓｅ ｔｉｍｉｎｇ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｂｏｄｙ ｈｅｉｇｈｔ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂａｓｋｅｔｂａｌｌꎻ ｔｈｒｅｅ ｐｏｉｎｔｓ ｊｕｍｐ ｓｈｏｔꎻ ａｃｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅꎻ ３Ｄ ｃａｍｅｒａ 跳投是 现 代 篮 球 比 赛 中 运 用 最 多 的 得 分 手 段ꎬ 也是比较难以掌握的投篮技术ꎮ 许多高水平运动员 都拥有出 色 的 跳 投 技 术 和 罚 球 命 中 率ꎮ 前 ＮＢＡ 球 星科比 布 莱 恩 特 所 采 用 的 得 分 方 式 ８０ 左 右 是 跳投 [１] ꎮ 前人关于投篮动作特征的研究大部分是在实验 条件下进行 [２] ꎮ 数据采集时既要考虑测试出被试最 真实的动作ꎬ又要考虑现有条件的限制ꎮ 实验条件下 的测试可能难以体现被试的真实投篮水平ꎮ 篮球是 集体同场对抗性项目ꎬ测试比赛中的投篮远比测试实 验条件下的投篮复杂ꎬ如:比赛环境中的测试仪器选 择有限ꎬ测试过程可控性差ꎬ现场干扰因素多ꎬ投篮时 容易被遮挡等等ꎮ 这些限制条件极大地增加了测试 的难度ꎮ 但在比赛条件下的投篮ꎬ因涉及防守ꎬ视域ꎬ 疲劳ꎬ压力ꎬ自信心ꎬ赛场气氛ꎬ进攻时间的限制等因 素的影响ꎬ最能体现运动员真实的技能水平ꎮ 本研究通过分析 ３ 种不同水平的运动员在比赛 国大学生篮球超级联赛( ＣＵＢＳ) ꎮ ３) 低水平:高校业 余篮球联赛ꎮ 具体拍摄的比赛场次为: １)２０１４ ２０１５ 赛 季 ＣＵＢＳ 季 后 赛 北 京 大 学 太 原理工大学(２０１５ 年 １ 月 １１ 日) ꎮ ２)２０１４ ２０１５ 赛季 ＣＢＡ 常 规 赛 第 ３６ 轮 青 岛 双 星 天津融宝(２０１５ 年 ２ 月 １ 日) ꎮ ３)２０１５ 北京体育大学篮球联赛乙组决赛管理学 院 教育学院(２０１５ 年 ６ 月 ２ 日) ꎮ 为了捕捉到 尽 可 能 多 的 投 篮 视 频ꎬ拍 摄 现 场 共 设置 ８ 台摄像机ꎬ拍摄时每台摄像机派专人看守ꎬ以 防被人为碰动ꎬ每 ２ 台组合形成三维摄像( 图 １ ) ꎬ其 中摄像机 １ 和 ２ꎬ摄像机 ３ 和 ４ꎬ摄像机 ５ 和 ６ꎬ摄 像 机 ７ 和 ８ 分别进行组合ꎮ 以 ８ 台摄像机所拍摄的无 外部因素遮挡 的ꎬ整 个 比 赛 拍 摄 过 程 摄 像 机 无 移 动 的投篮视频为符合基本要求的视频ꎮ 每个水平的比 赛选取 １２ 次( 或 １０ 次) 完整的ꎬ且投中的跳投 视 频 用作数据分析ꎮ 中的三分跳投动作特征差异ꎬ着重于对一些基本的运 动学变量的比较分析ꎬ以探索跳投动作的共性特征和 优化特征ꎮ １ 研究对象与方法 １ １ 研究对象 比赛中不同水平篮球运动员三分跳 投的动作特征ꎮ １ ２ １ ２ １ 研究方法 １ ２ １ １ 数据采集方法 比赛现场三维摄像 拍摄对象和内容 拍摄对象为比赛现场球 员在三分线附近的跳投ꎮ 分为 ３ 个级别的比赛:１) 高 水平:中国男子篮球职业联赛( ＣＢＡ) ꎮ ２) 中水平:中 图１ Ｆｉｇｕｒｅ １ 比赛中三维定点拍摄布置示意图 Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ Ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｃａｍｅｒａ ｆｏｒ Ｆｉｘｅｄ ｐｏｉｎｔ Ｓｈｏｏｔｉｎｇ ｉｎ Ｍａｔｃｈｅｓ

3 第６ 期 １ ２ １ ２ １０９ 杨宗青ꎬ等:比赛中不同水平篮球运动员三分跳投动作特征比较研究 拍摄 方 法 采用三维定点定焦拍摄方法 ( 图 １) ꎬ对比赛现场进行了标定和拍摄( 图 ２ꎬ图 ３) ꎮ 采用 ８ 台常速摄像机进行拍摄ꎬ其中 ４ 台 Ｓｏｎｙ 磁带式 摄像机ꎬ４ 台 ＪＣＶ 数码摄像机ꎬ每 ２ 台同型号的摄像机 屈肩( 屈肩开始Ⅰ) 的时刻点为跳投动作的起始点ꎬ以 球出手后双脚尖触地瞬间( 双脚尖触地Ⅱ) 为动作结 束点ꎬ起始点前和结束点后各预留 ３ 场画面ꎮ 选用扎齐奥尔斯基( Ｚａｔｓｉｏｒｓｋｙ) 人体模型ꎬ确定了 组合ꎬ分别拍摄 １ / ４ 个全场ꎮ 如图 １ 所示ꎬ摄像机分别 需分析的环节和及其打点位置( 图 ４) ꎬ对每场画 离( 根据具体比赛场地的特点而设置) ꎬ两摄像机的主 踝ꎬ足跟ꎬ趾尖ꎬ颅顶点ꎬ第 ７ 颈椎ꎬ胸骨下点ꎬ脐点ꎬ耻 置于离球场边线外一侧( 观众席上) 约 １５ ~ ２５ ｍ 的距 光轴的夹角约为 ９０ ꎮ 拍摄频率设置为 ５０ Ｈｚꎬ快门设 置为 １ / ６４０ １ / １ ０００ ｓ ( 具 体 根 据 现 场 光 线 强 度 设 定) ꎬ架机高度( 与篮球场垂直的高度) 约为 ５ ｍꎬ摄像 机与拍摄目标的距离为 １５ ~ ３０ ｍꎬ拍摄范围为沿三分 线形成的 ２ ｍ 宽ꎬ约 ２５ ｍ 长的弧形区域ꎬ再加上以罚 面中运动人体的左 右侧肩峰ꎬ肘ꎬ腕ꎬ中指尖ꎬ髋ꎬ膝ꎬ 骨点ꎬ篮球中心等 ２４ 个点进行打点ꎬ并以透视的方法 打点于环节或中心ꎮ 采用 ＤＨＬ 算法ꎬ合成为三 维坐标ꎮ 采用数字滤波对原始三维坐标中的 噪音 进行处理ꎬ截断频率为 １０ Ｈｚꎮ 球线中点为圆心ꎬ半径为 １ ５ ｍ 的圆形区域( 图 １) ꎮ 在比赛前ꎬ采用辐射式三维标定框架沿三分线ꎬ每间 隔 ２ ２０ ｍ 用 ＶＩＣＯＮ 标定框架对拍 摄 空 间 进 行 标 定 (对不在同一标定范围内的投篮需分别标定ꎬ全场共需 标定 ２４ 次)ꎬ框架的型号为 Ｆ ３２ꎮ 拍摄空间坐标系中 Ｘ 轴的方向与球场的纵向方向一致ꎬＺ 轴的方向是 Ｘ 轴逆 时针旋转 ９０ 时的指向ꎻＹ 轴的方向垂直向上ꎮ 在靠近 标定框架中心的地面上放置一个地标ꎬ其中地标的 Ｘ 轴的方向与球场的纵向方向一致ꎬＹ 轴的方向是 Ｘ 轴逆 时针旋转 ９０ 时的指向ꎻＺ 轴的方向垂直向上ꎮ 图２ Ｆｉｇｕｒｅ ２ ＣＢＡ 比赛现场赛前标定(７ 号机和 ８ 号机 拍摄范围的部分标定) Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆ ｔｈｅ Ｃａｍｅｒａ Ｂｅｆｏｒｅ ＣＢＡ Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ( Ｐａｒｔｉａｌ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｎｏ. ７ ａｎｄ Ｎｏ. ８) 图４ 扎齐奥尔斯基人体模型标志点示意图 ( 引自北京体育大学运动生物力学教研室资料ꎬ２０１６) Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｍａｒｋ Ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ Ｚａｔｓｉｏｒｓｋｙ Ａｎｔｈｒｏｐｏｍｅｔｒｉｃ Ｄｕｍｍｙ ( ｆｒｏｍ Ｓｐｏｒｔｓ Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｐｏｒｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ ２０１６) 为了确定球和各身体环节与大地坐标的位置关 图３ ＣＢＡ 比赛拍摄现场(７ 号机和 ８ 号机组合拍摄截图) Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｓｃｅｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ＣＢＡ Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ ( Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｆｉｌｍｉｎｇ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｎｏ. ７ ａｎｄ Ｎｏ. ８) １ ２ １ ３ 图像解析 采用视讯解析系统( 北京体育 大学运动生物力学教研室研制) ꎬ对所拍摄的视频进 行解析ꎮ 先对视频进行格式转换( ＪＶＣ 摄像机拍摄的 视频格式是 ＭＰ４ꎬ需转换成 ＡＶＩ 格式) ꎬ然后对 ２ 台摄 像机所拍摄的同一个动作的视频进 行 分 场 ( 偶 场 在 前) ꎬ同步ꎬ剪辑ꎬ再进行解析ꎮ 以双手持球时第一次 系ꎬ还需对解析出来的原始数据进行坐标转换ꎮ 坐标 转换后 Ｘ 轴与 Ｙ 轴形成的平面为水平面ꎬＺ 轴方向为 垂直向上的方向ꎮ １ ２ ２ １ ２ ２ １ 数据分析和统计方法 单因素方差分析 分析变量的选取和定义 表 １ 列出了各分 析变量的选取和定义ꎬ图 ５ 为上臂外展角和肘外张角 的示例ꎬ图 ６ 为各屈伸角的示例ꎮ 各分析变量的 数值是先应用视讯分析软件解析出原始数据ꎬ在该基 础上再采用 Ｍａｔｌａｂ ２０１３ａ 编程计算而得ꎬ并对一些异 常的数据进行检查核实ꎬ并修正ꎮ

4 １１０ 表１ Ｔａｂｌｅ １ 分析变量的定义 Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｖａｒｉａｂｌｅｓ 变量 球 上肢 定 球出手时球心离地面的垂直距离ꎮ 出手速度 球出手后第一帧画面至第三帧画面的位移ꎬ除以间隔时间ꎮ 出手角度 球出手时垂直方向上(Ｚ)的速度和水平方向上(ＸꎬＹ)的合速度的反正切值 [３] ꎮ 上臂水平外展 肘屈伸角 腕屈伸角 肘外张角 髋屈伸角 踝屈伸角 躯干前后倾角 肘 腕连线与肘 肩连线间的夹角 [４] ꎮ 腕 中指尖连线与腕 肘连线间的夹角(小于 １８０ 屈ꎬ大于 １８０ 伸)ꎮ 夹角ꎬ用 ９０ 减去该夹角所得的值(见图 ５Ｂ)ꎮ 大腿矢量(髋 膝)在人体矢状面上的投影与人体垂直轴间的夹角 [４] ꎮ 膝 踝连线和膝 髋连线之间的夹角 [４] ꎮ 踝 趾尖连线与踝 膝连线之间的夹角 [４] ꎮ Ｆｉｇｕｒｅ ６ 图６ 屈伸角示意图 Ｆｌｅｘｉｏｎ ａｎｄ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ Ａｎｇｌｅｓ ｏｆ Ｊｏｉｎｔｓ 躯干纵轴与人体解剖学姿势站立时水平轴间夹角 [４] ꎮ 性特征ꎬ清晰划分其动作阶段有利于对动作的深入分 方向旋转为正ꎬ左手投篮反之)ꎮ 中拍摄到的跳投动作的解析图ꎬ本研究对跳投动作阶 析和量化测评ꎮ 在以前研究的基础上 [２ꎬ５] ꎬ结合比赛 髋轴旋转 两髋连线绕身体垂直轴的旋转(同上)ꎮ 重心位置 重心分别在 Ｘ Ｙ 和 Ｚ 方向上的坐标ꎮ 段的划分进行了改进和完善ꎬ并确定了动作开始ꎬ结 重心移动速度 重心移动方向 起跳高度 其它 上臂在人体矢状面上的投影与垂直轴的夹角 [４] ꎮ 两肩连线绕身体垂直轴的旋转(与球飞行方向垂直则为 ０ ꎬ右手投篮以逆时针 肩轴旋转 重心 上臂在人体水平面上的投影与矢状轴的夹角ꎮ 投篮稳定阶段ꎬ肩肘连线和肘腕连线构成的平面与垂直于身体纵轴的平面所形成的 膝屈伸角 躯干 义 出手高度 肩屈伸角 下肢 第 ４１ 卷 北京体育大学学报 重心分别在 Ｘ ＹꎬＺ 方向上的位置变化除以间隔时间ꎮ 重心在 Ｚ(垂直)方向和 ＸＹ(水平)方向移动速度的反正切值ꎮ 脚趾尖离地高度ꎬ左右脚取值小者ꎮ 各角速度 后一帧与前一帧角度值的差值除以间隔时间ꎮ 图５ Ｆｉｇｕｒｅ ５ 图 ７ 表示从不同的角度进行了 ３ 类动作阶段划 分ꎬ共 １１ 个特征时刻点ꎮ 表 ２ 列出了每个阶段的特 征ꎮ 本文的分析以第 １ 类和第 ３ 类划分为主ꎮ 上臂水平外展角( 俯面观ꎬＡ) 和 图７ 肘外张角( 正面观ꎬＢ) 示意图 Ｔｈｅ Ａｂｄｕｃｔｉｏｎ Ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ Ａｒｍ ( Ｏｖｅｒｌｏｏｋꎬ Ａ) ａｎｄ ｔｈｅ Ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｂｏｗ Ｏｕｔｗａｒｄ( Ｆｒｏｎｔａｌ Ｖｉｅｗꎬ Ｂ) １ ２ ２ ２ 束ꎬ以及各阶段之间衔接的特征时刻点ꎮ 数据统计 采用单因素方差分析ꎬ分别以 各分析变量为因变量ꎬ以运动员的技能水平为自变量 (３ 个水平) ꎬ进行差异显著性检验( 显著性水平取 Ｐ ０ ０５) ꎬ并统计了各变量在不同因素水平的平均值和 跳投动作阶段划分示意图 Ｆｉｇｕｒｅ ７ ２ １ ２ Ｐｈａｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊｕｍｐ Ｓｈｏｔ 跳投各阶段持续时间 从表 ３ 中可看出ꎬ不 同组别在各阶段的持续时间并无显著性差异ꎮ 总时 间Ⅰ( Ｐ ０ ０６８ ) 和重心腾空阶段( Ｐ ０ ０６５ ) 接 近 显著性差异ꎬ且 依 组 别 高 低 依 次 递 减ꎮ 表 明 高 水 平 组有更充裕的时间来完成投篮动作ꎮ 高水平组主要 标准差ꎮ 是在稳定阶段和随球阶段的持续时间相对于其它两 ２ 高( 表 ３) ꎮ ２ １ 组更长( 图 ８( Ａ) ) ꎮ 腾空阶段时间更长表明跳得更 结果与讨论 ２ １ １ 完成一次跳投动作耗时约 ０ ６ ~ ０ ７ ｓ( 表 ３ 中的 跳投的动作阶段 跳投动作阶段的划分 跳投的动作具有阶段 总时间Ⅰ ) ꎮ 从总体上看ꎬ各阶段的时间分配( 图 ８ ( Ｂ) 和表 ３) ꎬ举球阶段用时最长( 约 ４５ ) ꎬ其次是稳

5 第 6 期 杨宗青 ꎬ 等 : 比赛中不同水平篮球运动员三分跳投动作特征比较研究 111 表 2 跳投动作阶段特征 Table 2 Characteristics of Each Phase of the Jump Shot 动作阶段及特征 划分类型 时刻点 ( 数字表示 ) 阶段特征 第一类 : 准备阶段 (1 ~ 3) 双手持球 ꎬ 开始屈肩 ꎬ 伴随身体重心的下降 ꎬ 球向前向下运动 ꎬ 直至最低点 ꎮ 根据上肢 举球阶段 (3 ~ 5) 随着屈肩 ꎬ 屈肘的继续 ꎬ 球开始向前向上运动 ꎮ 屈肘 ꎬ 伸腕等都达到最大值 ꎮ 对球的控 稳定阶段 (5 ~ 7) 肘 ꎬ 腕的屈伸幅度不大 ꎬ 保持相对平稳的状态 ꎮ 制特点 投球阶段 (7 ~ 8) 快速屈肩 ꎬ 伸肘 ꎬ 屈腕 ꎬ 拨指至球出手 ꎮ 随球阶段 (8 ~ 9) 球出手后 ꎬ 屈肩 ꎬ 伸肘 ꎬ 屈腕随惯性继续至屈腕最大值 ꎮ 第二类 : 下降阶段 (1 ~ 3) 随着身体重心的前移下降 ꎬ 躯干前倾 ꎬ 球向前向下运动 ꎮ 根据球的 上升阶段 (3 ~ 5) 随着屈肩 ꎬ 屈肘的进行 ꎬ 球开始上升 ꎮ 运动状态 稳定阶段 (5 ~ 7) 球相对投篮侧上臂支撑点 肩点的位置关系是稳定的 ꎮ 出手阶段 (7 ~ 8) 随着快速屈肩 ꎬ 屈腕 ꎬ 伸肘 ꎬ 拨指 ꎬ 球在出手时达最大速度 ꎮ 飞行阶段 (8 ~ 入篮 ) 球的飞行轨迹是一条类抛物线 ꎮ 第三类 : 下蹲阶段 (2 ~ 4) 开始屈髋 ꎬ 屈膝 ꎬ 踝背伸 ꎬ 身体重心下降至最低点 ꎮ 根据身体 上升阶段 (4 ~ 6) 随着下肢各的蹬伸 ꎬ 重心加速上升 ꎬ 直至双脚尖离地 ꎮ 重心运动 腾空阶段 (6 ~ 10) 双脚离开地面 ꎬ 重心继续上升 ꎬ 直至最高点 ꎮ 状态 下落阶段 (10 ~ 11) 落地 ꎬ 保持身体平衡 ꎮ 表 3 跳投各阶段持续时间 ( 平均数 ± 标准差 ) Table 3 Durations of Each Phase of the Jump Shot ( Mea ± SD) 统计量 变量高中低总平均值平均比例 () (n = 10) () (n = 34) (n = 34) P 值 上肢对球的控制准备阶段 / s ± ± ± % 举球阶段 / s ± ± ± % 稳定阶段 / s ± ± ± % 投球阶段 / s ± ± ± % 随球阶段 / s ± ± ± % 总时间 Ⅰ / s ± ± ± % 身体重心运动状态下蹲阶段 / s ± ± ± % 上升阶段 / s ± ± ± % 腾空阶段 / s ± ± ± % 下落阶段 / s ± ± ± % 总时间 Ⅱ / s ± ± ± % 虽然是球出手后的动作 ( 球已经不在控制之中 )ꎬ 但这是高效完整投篮动作的自然体现 [6] ꎬ 如果球出手后上臂立即下垂 ꎬ 则可视为无随球动作 [6] ꎬ 或随球持续时间过短 ꎬ 以致动作看起来仓促 ꎬ 不完整 ꎮ 2 2 球的出手参数本部分所测得的投篮都是在比赛情境中三分线外的投篮 ( 投篮距离 6 75 m)ꎬ 表 4 显示出手速度在 7 66 m / s 至 8 46 m / s 之间 ꎬ 相比以往研究所测的出手速度如 : Miller (1993ꎬ1996) [7-8] 在 > 5 49 m 范围测的为 6 24 m / sꎬ 在 6 75 m 处测得为 7 37 m / s 至 8 39 m / s 之间 ꎬOkazaki(2012) [9] 在 6 75 m 处测得为 6 89 m / sꎬ 因为本研究测试对象投篮距离更远 ꎬ 所以出手速度也更大 ꎮ 分别对出手速度 ꎬ 出手角度 ꎬ 出手高度的单因素方差分析的结果显示 ( 表 4):3 个水平的跳投在出手速度上无显著性差异 (P = 0 135)ꎬ 可能是所有的运动员投篮距离接近 ꎬ 出手速度也比较接近 ꎮ 出手角度接近显著性差异 (P = 0 052)ꎬ 事后多重比较显示高水平组和低水平组出手角度接近显著差异 ( P = 0 054)ꎮ 出手高度出现显著性差异 (P = 0 027)ꎬ 原因之一可能是高水平组的运动员 ( CBA 职业运动员 ) 身高普遍高于低水平组的运动员 ( 大学生业余篮球运动员 )ꎬ 但身高是否是影响出手高度的主要因素? Miller 和 Bartlett (1996) 的研究发现 ꎬ 在 6 40 m 处投篮时 ꎬ 中锋 ( 一般是队中个子最高的队员 ) 的出手高度是最小的 (2 23 ± 0 31 m)ꎬ 比个子最矮的后卫的出手高度值 (2 30 ± 0 10 m) 还要小 ꎬ 与前锋 (2 52 ±0 03 m) 相比还出现显著性差异 [8] ꎮ 这说明身高不是影响出手高度的唯一因素 ꎬ 甚至不是主要因素 ꎮ 表 4 球的出手参数 ( 平均数 ± 标准差 ) Table 4 Release Parameters of the Jump Shot (Mean ± SD) 高 () 中 (n = 10) 低 () 出手速度 (m / s) 8 42 ± ± ± 0 61 出手角度 ( ) 43 3 ± ± ± 3 30 出手高度 (m) 2 84 ± 0 22 c 2 75 ± ± 0 16 注 : c 表示与低水平组在 P = 0 05 的水平上有显著性差异 ꎮ 图 8 跳投各阶段 ( 第一类划分 )ꎬ 不同组别持续时间比较 Figure 8 Comparison of Duration Among Different Phases of the Jump Shot ( ClassificationⅠ) in Different Groups 定阶段 ( 约 28% )ꎬ 投球阶段 ( 13% )ꎬ 随球阶段 (12% )ꎬ 准备阶段 (2% )ꎮ 高水平组在稳定阶段有更长的持续时间 ꎬ 使其有更充裕的时间来调节身体姿态和对球的控制 ꎻ 随球阶段持续时间更长则表明能将动作做得更充分完整 ꎬ 产生更好的动作效果 ꎮ 随球阶段 出手角度受出手高度和出手速度的影响 ꎬ 一般与出手高度负相关 ꎬ 与出手速度正相关 ꎮ 出手高度高的优势在于 ꎬ 能采用相对更小的出手速度和动作速度 ꎬ 达到球所需要的运行轨迹和入篮条 [7ꎬ10 - 件 11] ꎬ 减少手对球的用力 ꎬ 增加手掌 手指的敏感性 [12] ꎬ 使手掌 ꎬ 手指的作用更多地发挥在对球的方向控制和用力调整上 ꎮ 从表 5 中可看出 ꎬ 从起跳瞬间至球出手瞬间所用的时间 (t 起跳瞬间 - 球出手瞬间 ) 依组别高低递减 ꎬ 从起跳瞬间至重心最高点所用时间 ( t 起跳瞬间 - 重心最高点 ) 也有相同趋

6 112 北京体育大学学报 第 41 卷 势 ꎮ 出手时机 ( t 起跳瞬间 - 球出手瞬间 / t 起跳瞬间 - 重心最高点 ) 100% 的参数则表明 :3 个组别的投篮者都是在重心 最高点之前出手 ꎬ 这与前人的研究结果相似 [13-15] ꎮ 而 高水平组更倾向于在接近重心最高点的时刻出手 ꎬ 虽 然单因素方差分析结果显示 3 个变量都未表现出显 著性的组别差异 ꎮ Verhoeven & Newell(2016) 的研究 也发现 ꎬ 投篮水平越高的运动员 ꎬ 越能在接近重心最 高点的时刻出手 [16] ꎮ 这有利于保持重心的稳定性和 投篮的稳定性 [16] ꎮ 表 5 出手时机相关参数表 ( 平均数 ± 标准差 ) Table 5 Parameters of the Release Timing of the Jump Shot (Mean ± SD) 高 () 中 (n = 10) 低 () t 起跳瞬间 - 球出手瞬间 (s) 0 17 ± ± ± 0 07 t 起跳瞬间 - 重心最高点 (s) 0 25 ± ± ± 0 04 (t 起跳瞬间 - 球出手瞬间 / t 起跳瞬间 - 重心最高点 ) ± ± ± 30 t 起跳瞬间 - 屈肩开始 Ⅱ (s) 0 10 ± ± ± 0 07 另外从起跳瞬间至屈肩开始 Ⅱ 的时间 (t 起跳瞬间 - 屈肩开始 Ⅱ) 依组别高低递减 ( 屈肩开始 Ⅱ 表示投 球阶段的开始 ꎬ 图 7 和表 2 )ꎬ 虽然单因素方差分析未 显示组间显著性差异 ( P = 0 102)ꎬ 但从表 5 可看出 ꎬ 高水平组起跳后有较长的调整时间 (0 10 ± 0 07 s)ꎬ 而低水平组则很快进入投球阶段 (0 02 ± 0 07 s)ꎬ 使 投篮动作显得仓促 ꎮ 实际数据显示 ꎬ 在低水平组中还 有未跳起就已进入投球阶段 ( 接近原地投篮 ) 的情况 ꎬ 这不利于对球的稳定控制 ꎬ 且容易被防守干扰 ꎮ 之前 也分析过类似的情况 ( 表 3 )ꎬ 即高水平组相对于低水 平组有更长的稳定阶段 ꎬ 使前者有更充裕的时间来完 成投篮 ꎮ 图 9 表示屈肩 ꎬ 伸肘 ꎬ 屈腕等最大角速度出现的 时间点 ( 球出手瞬间设置为 0 时刻点 )ꎬ 统计显示未出 现组间显著性差异 ꎬ 但可发现 ꎬ 最大屈肩速度稍早于 球出手瞬间 ( s)ꎬ 最大伸肘速度最接近球出手 Figure 9 图 9 上肢各最大角速度出现的时间点 ( 负数表示在出手之前 ꎬ0 时刻点为出手瞬间 ) The Time Point of the Maximum Angular Velocity of Upper Limb s Joints (the Negative Number Means Before Take offꎬ the 0 Time Point is the Take off Instant) 瞬间 ( s)ꎬ 最大屈腕速度则发生在球出手之后 (0 025 s)ꎮ 有研究发现伸肘速度对球的出手速度起着决定性的作用 [7ꎬ17] ꎬ 可能最大伸肘速度与球出手瞬间几乎同步 ꎬ 对球的出手速度影响最大 ꎮ 3 3 各角度特征单因素方差分析结果显示 ( 表 6 )ꎬ 各角度变量除了膝最大值 ( P = 0 007)ꎬ 出手时的膝值 ( P = 0 017)ꎬ 踝最小值 (P = 0 02) 有显著性差异外 ꎬ 其它变量都不具显著性差异 ꎮ 事后多重比较显示 ꎬ 膝角最大值高水平组显著大于低水平组 (178 1 ± 1 9 VS ± 3 5ꎬP = 0 007)ꎬ 出手时膝角度值高水平组显著大于低水平组 (175 4 ± 2 4 VS ± 4 0ꎬP = 0 007)ꎬ 可能是高水平组有更长的滞空时间 ꎬ 使得身体姿态更舒展的缘故 ꎮ 踝最小角度值高水平组显著小于中水平组 (75 3 ± 5 0 VS 87 7 ± 3 6ꎬP = 0 019)ꎮ 表明高水平组运动员在下蹲时 ꎬ 踝背伸幅度更大 ꎬ 有研究表明 ꎬ 对身体重心速度的影响程度 ꎬ 踝大于髋 ꎬ 膝 [7]ꎬ[18] ꎮ 但在本研究中 ꎬ 增大踝的背伸幅度 ꎬ 是否能在起跳时更多地动用跖屈的力量 ꎬ 提高起跳效果似乎并不清楚 ꎮ 因为踝的角运动幅度 ( 表 6)ꎬ 踝的最大角速度 ( 最大跖屈速度 )( 表 8 ) 都未表现出组间显著性差异 ꎮ 上臂水平外展角在本研究中定义为上臂在人体水平面上的投影与矢状轴的夹角 ꎮ 与刘卉 (2004) [4] 所定义的上臂水平外展角区别在于后者指的是上臂在人体水平面上的投影与额状轴的夹角 ꎬ 因此前者比后者小 90 ( 其值正表示外展 ꎬ 负表示内收 )ꎮ 表 6 显示 ꎬ 跳投时上臂都有外展的趋势 ꎬ 出手瞬间上臂水平外展角在 20 ~ 30 的范围 ꎮ 整个投篮过程上臂的水平外展幅度达 30 ~ 50 ꎮ 躯干倾角 ( 表 1 中有定义 ) 最小值一般出现在准备阶段 ꎬ 表 6 显示躯干前倾 60 左右 ꎬ 随着动作的继续 ꎬ 躯干则趋向于直立 ꎬ 这样有利于重心的上升和身体的稳定 ꎬ 也有利于下肢蹬伸所产生的能量通过躯干传递到上肢 ꎬ 直至球出手 ꎮ 而在球出手瞬间 ꎬ 每个组别都出现轻微的躯干后倾 ( 大于 90 为后倾 )ꎬ 这与 Okazaki 和 Rodacki(2012) [9] 所测得的结果相似 ( 在 3 个不同距离出手瞬间躯干倾角分别为 : 95 8 ꎬ 92 3 ꎬ89 7 )ꎬ 以前的研究认为 ꎬ 球出手时躯干要尽量与地面垂直 ꎬ 以保持更高的重心高度和身体稳定性 ꎬ 而躯干的后倾会破坏身体的稳定性 [14ꎬ19] ꎮ 但随着跳投技术的发展 ꎬ 越来越多的投篮者倾向于采用后仰跳投 ( 重心后移加躯干适度后倾 ) 技术来摆脱防守 ꎬ 如 NBA 球星乔丹和科比就是最典型的代表 [2] ꎬ 后仰跳投能拉开与防守者的水平距离 ꎬ 让防守者难以封盖 ꎮ 因为球与防守者的水平距离越大 ꎬ 免遭封盖的可能性

7 第 6 期 杨宗青 ꎬ 等 : 比赛中不同水平篮球运动员三分跳投动作特征比较研究 113 表 6 不同水平组比赛中三分跳投时 ꎬ 各的角度参数 ( 平均数 ± 标准差 ) Table 6 Angle Parameters of Each Joint During the Three Point Jump Shot in Different Level Groups ( Mean ± SD) 高 () 中 (n = 10) 低 () 高 () 中 (n = 10) 低 () 最大角度值 ( ) 踝 ± ± ± 6 8 肩 ± ± ± 13 5 膝 ± 1 9 c ± ± 3 5 肘 ± ± ± 5 9 髋 ± ± ± 1 2 腕 ± ± ± 13 2 躯干倾角 93 3 ± ± ± 4 8 上臂水平外展 31 6 ± ± ± 14 7 最小角度值 ( ) 踝 75 3 ± 5 0 b 87 7 ± ± 8 6 肩 24 8 ± ± ± 14 6 膝 ± ± ± 7 7 肘 56 4 ± ± ± 13 5 髋 ± ± ± 13 1 腕 ± ± ± 16 1 躯干倾角 59 2 ± ± ± 11 7 上臂水平外展 0 2 ± ± ± 12 6 角运动幅度 ( ) 踝 74 9 ± ± ± 8 0 肩 ± ± ± 22 6 膝 72 8 ± ± ± 7 0 肘 ± ± ± 11 4 髋 61 8 ± ± ± 12 3 腕 ± ± ± 25 5 躯干倾角 34 2 ± ± ± 10 2 上臂水平外展 31 3 ± ± ± 21 8 出手时角度 ( ) 踝 ± ± ± 8 3 肩 ± ± ± 12 1 膝 ± 2 4 c ± ± 4 0 肘 ± ± ± 15 5 髋 ± ± ± 5 8 腕 ± ± ± 8 9 躯干倾角 91 9 ± ± ± 5 1 上臂水平外展 22 3 ± ± ± 17 7 稳定阶段肘外张角 ( ) 肘外张 9 2 ± ± ± 7 2 注 : b 表示与中水平组 ꎬ c 表示在与低水平组 0 05 的水平上有显著性差异 ꎮ 就越小 [20] ꎮ 另外 ꎬ 适度的躯干后倾与向前上方伸展的上臂形成相反的运动趋势 ꎬ 有利于保持重心不过于前移 ꎬ 以保持身体在水平方向上的稳定性 ꎮ 在其它条件不变的情况下 ꎬ 适度躯干后倾还使上臂与水平面的角度更大 ꎬ 有利于产生更大的出手角度 ( 图 10)ꎬ 从而使球产生更高的抛物线而超越防守 ꎮ 躯干后倾 ( 后仰 ) 需要投篮者更好的身体控制能力 ꎬ 过大的躯干后倾则不利于对身体稳定性的控制 [2] ꎮ 图 10 跳投出手时 3 种不同身体姿态所引起上臂与水平线角度的变化 ( 其中躯干与地面所形成的角度 (A1 < A2 < A3)ꎬ 在上臂与躯干夹角变的情况下 (C1 = C2 = C3)ꎬ 上臂与水平线所成的角度 :a1 < a2 < a3) Figure 10 Changes of Angle Between Upper Arm and Horizontal Line Caused by Three Different Body Positions at the Release of Jump Shots (A1 < A2 < A3ꎬ C1 = C2 = C3ꎬ a1 < a2 < a3) 跳投时稳定阶段都有一定程度的肘外张角 (9 ~ 15 ) ( 表 6) ꎬ 高水平组的肘外张角小于其它 2 个组别 ꎬ 但无显著性差异 ꎮ 肘外张角指在投篮稳定阶段 ꎬ 肩 肘 腕三点组成的平面与人体水平面所形成的夹角 ( 图 5Bꎬ 具体计算见表 1 ) ꎬ 相对于之前的定 义 [2] ꎬ 该定义排除了因肩肘屈伸而产生的误差 ꎬ 因此更准确 ꎮ 由于人体解剖结构的限制 ꎬ 持球时 ( 跳投稳定阶段 ) 一般难以做到肘正指 ꎮ 过于强调肘正指可能导致肩周围肌群过度紧张而引起动作僵硬 [21] ꎬ 影响上臂各运动的流畅性 ꎮ 过大的肘外张则易导致投篮臂支撑点不稳 ꎬ 力量传递效果 [22 - 差 ꎬ 使球产生左右偏移和侧旋等 23] ꎮ 让肘自然下垂 ꎬ 适度的肘外张似乎是比较合理的姿态 [2] ꎮ 高水平运动员跳投时肘外张角都偏小 ꎬ 有专家评价了 NBA 的三分神投手库里的跳投 ꎬ 肘外张很小就是其中一个鲜明的特点 [24] ꎮ 投篮时身体并不完全正对篮圈 ꎬ 而是随着肩轴 ꎬ 髋轴的旋转使投篮一侧更偏向于篮圈方向 [2] ꎬ 本研究的所定义的肩轴指两肩连线 ꎬ 髋轴指两髋连线 ꎬ 两者的旋转指其绕身体垂直轴的转动 [2] ꎮ 上臂的水平外展 ꎬ 肩轴 ꎬ 髋轴的旋转有利于肘 ꎬ 腕 ꎬ 眼正对篮圈 [7] ꎬ 保持上肢各的屈伸运动与球的飞行方向一致 ꎬ 也使球在出手前更接近篮圈 ꎮ 表 7 显示 ꎬ 起跳时肩轴和髋轴的旋转约 20 ꎬ 出手时肩轴和髋轴的旋转约 25 ꎬ 与 Miller(1993) [7] 的研究结果相似 ꎬ 但组别之间未出现显著性差异 ꎮ 3 4 各角速度特征对各角速度变量的单因素方差分析结果显示 ꎬ 各角速度变量未出现显著性差异 ( 表 8)ꎬ 起跳时 ꎬ 下肢各 ( 环节 ) 的角度和角

8 114 北京体育大学学报 第 41 卷 速度参数也未表现出组间显著性差异 ( 表 9)ꎮ 表明 3 个水平的三分跳投在角速度上存在共性特征 ꎮ 不论是最大 ( 小 ) 角速度 ꎬ 还是出手 ( 起跳 ) 时角速度 ꎬ 都是从近端 远端依次增大 ꎮ 图 11 表示下肢各和躯干倾角出现的时间点 ( 起跳瞬间设置为 0 时刻点 )ꎬ 无组间显著性差异 ꎬ 但各 ( 环节 ) 最大角速度都是在起跳之前出现 ꎬ 且遵循近端 远端的先后顺序 [2ꎬ25] ꎮ 3 5 身体重心的运动特征身体重心参数的单因素方差分析结果显示 ( 表 10 )ꎬ 重心最大高度 ( P = 0 005)ꎬ 重心出手时高度 ( P = 0 004) ꎬ 重心出手时垂 表 7 在起跳和出手时肩轴和髋轴旋转的幅度 ( ꎬ 平均数 ± 标准差 ) Table 7 Amplitudes of the Rotation of Shoulder Axis and Hip Axis During Take off and Release ( ꎬ Mean ± SD) 高 () 中 (n = 10) 低 () 起跳时肩轴旋转幅度 18 8 ± ± ± 6 7 出手时肩轴旋转幅度 26 2 ± ± ± 8 9 起跳时髋轴旋转幅度 22 9 ± ± ± 6 8 出手时髋轴旋转幅度 26 2 ± ± ± 13 5 注 : 假设肩轴和髋轴分别与球飞行方向垂直时为 0 ꎬ 以右手投篮为例 ꎬ 俯 面观逆时针方向旋转为正 ꎬ 左手投篮者则相反 ꎮ 表 8 不同水平组比赛中三分跳投时 ꎬ 各的角速度参数 ( 平均数 ± 标准差 ) Table 8 Angle Parameters of Each Joint During the Three Point Jump Shot in Different Level Groups ( Mean ± SD) 高 中 n = 10 低 高 最大角速度值 ( / sꎬ 腕取绝对值最大 ) 踝 811 ± ± ± 133 肩 426 ± ± ± 190 膝 579 ± ± ± 131 肘 990 ± ± ± 237 髋 403 ± ± ± 117 腕 ± ± ± 730 躯干倾角 147 ± ± ± 78 上臂水平外展 318 ± ± ± 93 最小角速度值 ( / sꎬ 腕取绝对值最小 ) 踝 ± ± ± 39 肩 ± ± ± 241 膝 ± ± ± 86 肘 ± ± ± 124 髋 ± ± ± 136 腕 483 ± ± ± 214 躯干倾角 - 41 ± ± ± 47 上臂水平外展 ± ± ± 245 出手时角速度 ( / s) 踝 - 14 ± ± ± 207 肩 417 ± ± ± 213 膝 - 23 ± 70 7 ± ± 133 肘 930 ± ± ± 243 髋 19 ± 17 6 ± 7 41 ± 112 腕 ± ± ± 477 躯干倾角 11 ± 31 7 ± ± 24 上臂水平外展 14 ± ± ± 260 注 : 肩在举球阶段的角速度不在此分析范围内 ꎮ 中 n = 10 低 表 9 起跳时 ꎬ 下肢各 ( 环节 ) 的角度和角速度参数 Table 9 Angle and Angular Velocity Parameters of Lower Extremity Joints ( Sections) at Take off (mean ± SD) 高 中 n = 10 低 高 中 n = 10 低 起跳时角度 ( ) 起跳时角速度 ( / s) 踝 ± ± ± 6 5 踝 552 ± ± ± 141 膝 ± ± ± 4 3 膝 334 ± ± ± 156 髋 ± ± ± 4 4 髋 198 ± ± ± 168 躯干倾角 89 5 ± ± ± 3 0 躯干倾角 67 ± ± ± 66 直位移 (P = 0 030)ꎬ 最大起跳高度 ( P = 0 033) 具有组别显著性差异 ꎬ 重心最大垂直位移接近显著性差异 (P = 0 066)ꎮ 事后多重比较分析显示 ꎬ 重心最大高度高水平组显著高于低水平组 (1 57 ± 0 11 VS 1 40 ± 0 07ꎬP = )ꎬ 中水平组介于两者之间 ( 1 47 ± 0 01)ꎮ 重心出手时高度高水平组显著高于低水平组 图 11 下肢各和躯干倾角最大角速度出现的时间点 ( 负数表示在起跳之前 ꎬ0 时刻点为起跳瞬间 ) Figure 11 Time Point of the Maximum Angular Velocity of Angles Between Trunk and the Lower Limbs ( the Negative Number Means Before Take offꎬ the 0 Time Point is the Take off Instant) (1 53 ± 0 11 VS 1 31 ± 0 11ꎬP = 0 004)ꎬ 中水平组介于两者之间 (1 43 ± 0 02)ꎮ 重心出手时垂直位移高水平组显著高于低水平组 (0 62 ± 0 06 VS 0 48 ± 0 12ꎬP = )ꎬ 中水平组介于两者之间 ( 0 55 ±

9 第 6 期 杨宗青 ꎬ 等 : 比赛中不同水平篮球运动员三分跳投动作特征比较研究 )ꎮ 最大起跳高度高水平组显著高于低水平组 (0 33 ± 0 05 VS 0 22 ± 0 09ꎬP = 0 027)ꎬ 中水平组介于两者之间 (0 27 ± 0 03)ꎬ 最大起跳高度与腾空阶段持续时间的趋势一致 ( 表 3 )ꎮ 表 10 不同水平运动员三分跳投时 ꎬ 身体重心的运动学参数 ( 平均数 ± 标准差 ) Table 10 Kinematic Parameters of Center of Body Weight of Different Level Athletes During Three Points Jump Shot 统计量 变量 高 () 中 (n = 10) 低 () P 最大水平位移 (m) ± ± ± 最小高度 (m) ± ± ± 最大高度 (m) ± c ± ± 最大垂直位移 (m) ± ± ± 出手时水平位移 (m) ± ± ± 出手时高度 (m) ± c ± ± 出手时垂直位移 (m) ± c ± ± 最大水平速度 (m / s) ± ± ± 最大垂直速度 (m / s) ± ± ± 出手水平速度 (m / s) ± ± ± 出手垂直速度 (m / s) ± ± ± 出手时运动角度 ( ) ± ± ± 最大起跳高度 (m) ± c ± ± 注 :1 c 表示在与低水平组 0 05 的水平上有显著性差异 ꎬ c 表示在与低水平组 0 01 的水平上有显著性差异 ꎮ 2 最大起跳高度 用 最大趾尖离地高度 表示 ( 见表 1)ꎮ 身体重心的高度跟身高密切相关 ꎬ 本研究所测得的运动员存在组别身高差异 ꎬ 高水平组属于中国职业篮球联赛 (CBA) 运动员 ꎬ 平均身高在 1 90 m 以上 ꎬ 而中水平组属于大学生篮球超级联赛运动员 ꎬ 身高普遍在 1 80 m 以上 ꎬ 低水平组属于大学生业余篮球联赛运动员 ꎬ 外线投手身高一般在 1 75 m 左右 ꎬ 因此组别水平越高 ꎬ 重心最大高度也越高 ꎬ 可能主要受身高的影响 ꎮ 但重心最大垂直位移则主要取决于运动员的起跳高度 ꎮ 以上数据可能表明 ꎬ 高水平组别的比赛中防守对抗强度更大 ꎬ 投篮者必须采取更快 ꎬ 更高的起跳 ꎬ 才能避免被封盖或降低来自防守者的干扰 ꎬ 以保持动作的稳定性 ꎮ (Adam & Michaelꎬ2016) 比较分析无防守和有防守的跳投 ꎬ 发现后者起跳更早 更高 ꎬ 出手更快 [26] ꎬ 与本研究的结果相一致 ꎮ 通过增加起跳高度 ꎬ 延缓出手时机 ( 高水平组出手时机更接近于重心最高点 ꎬ 表 5) 的策略还能增加出手高度 ꎬ 减小上肢对球用力的比例 ( 增加下肢用力比例 )ꎬ 增加上肢各环节 ꎬ 特别是手掌和手指对球的肌肉本体感觉敏感性 ꎬ 从而能够更精细地控制球的方向和力度 ꎬ 增加投球动作的稳定性和准确性 [2ꎬ12] ꎮ 4 结论 4 1 跳投的共性特征 1) 本研究对跳投的动作阶段 划分有 3 类 ꎬ 共包括 11 个特征时刻点 ꎮ 根据上肢对球的控制特点 ꎬ 可将跳投划分为 : 准备 ꎬ 举球 ꎬ 稳定 ꎬ 投球 ꎬ 随球等 5 个阶段 ꎮ 各阶段持续时间所占比例依次约为 :2% ꎬ45% ꎬ28% ꎬ13% ꎬ12% ꎮ 完成这 5 个阶段耗时约 0 6 ~ 0 7 sꎮ 2) 所有组别的运动员都在重心最高点之前出手 ꎬ 说明在比赛中的远距离投篮 ꎬ 需要借助重心向上的速度 ꎬ 以给球更大的初速度 ꎬ 产生更大的出手速度 ꎮ 3) 跳投时各遵循了近侧端 远侧端的发力顺序 ꎬ 各角速度从近侧端 远侧端依次增大 ꎮ 最大屈肩速度稍早于球出手瞬间 ꎬ 最大伸肘速度最接近球出手瞬间 ꎬ 最大屈腕速度则发生在球出手之后 ꎮ 最大伸肘速度与球出手瞬间几乎同步 ꎬ 可能对球的出手速度影响最大 ꎮ 4) 跳投稳定阶段有小幅度的肘外张角 ꎬ 这与上肢解剖结构的限制有关 ꎮ 过大的肘外张角不利于动作的稳定和发力的流畅 ꎮ 跳投时上臂都有外展 ꎬ 肩轴 ꎬ 髋轴向投篮侧水平转动的趋势 ꎬ 上臂的外展 ꎬ 肩轴 ꎬ 髋轴的旋转有利于肘 ꎬ 腕 ꎬ 眼正对篮圈 ꎬ 保持上肢各的屈伸运动与球的飞行方向一致 ꎬ 也使球在出手前更接近篮圈 ꎮ 5) 在比赛中 ꎬ 出手时躯干小幅度的后倾 ( 后仰投篮 ) 可以拉开与防守者的水平距离 ꎬ 可避免封盖或减少来自防守的干扰 ꎮ 也有利于保持身体的平衡和动作的稳定 ꎬ 并形成更大的出手角度 ꎮ 4 2 跳投的优化特征 1) 高水平组在一次完整的跳投中持续更长时间 ꎬ 具体表现在有更长的稳定阶段 ꎬ 随球阶段和腾空时间 ꎮ 可能是高水平组更高的起跳高度和更接近重心最高点的出手时机引起 ꎮ 更长的稳定阶段和腾空时间使得有更充裕的时间调节身体姿态和对球的控制 ꎬ 以保持重心的稳定和投篮臂的稳定 ꎮ 更长的随球阶段则表明动作完成得更充分 舒展 ꎬ 有利于产生更好的动作效果 ꎮ 2) 高 中水平组相对于低水平组有更高的出手高度 ꎮ 除了归因于这 2 个组别的运动员有更高的身高外 ꎬ 更高的起跳高度和更接近于重心最大高度的出手时机是其主要原因 ꎮ 更高的出手高度能相对采用更小的出手速度和出手角度 ꎬ 使得手掌对球的用力更小 ꎬ 增加手掌 ꎬ 手指对球的肌肉本体感觉敏感性 ꎬ 从而能够更精细地控制球的方向和力度 ꎬ 增加动作的稳定性和准确性 ꎮ 3) 高水平组出手时膝角度 ꎬ 膝最大角度显著高于低水平组 ꎬ 可能是高水平组有更长的滞空时间 ꎬ 身体姿态更舒展 ꎮ 但在下蹲阶段更大幅度的踝背伸能否提高起跳效果 ꎬ 并不清楚 ꎮ 产生以上现象既有外因 ꎬ 也有内因 ꎮ 其中外因有 : 随着比赛级别的提升 ꎬ 比赛更激烈 ꎬ 防守对抗强度

10 116 北京体育大学学报 第 41 卷 更大 ꎬ 投篮机会稍纵即逝 ꎬ 迫使投篮者必须采取更快 更高的起跳以及寻求更高的出手高度 ꎬ 以降低来自防守的干扰 ꎮ 内因有 : 高水平组运动员有更高的身高 ꎬ 更好的身体素质 ꎬ 更丰富的比赛经验 ꎬ 更合理的投篮节奏和更娴熟的投篮技术 ꎬ 因此表现出优化的动作特征 ꎮ 除身高外 ꎬ 其它因素可能是长期训练和多次比赛的累积效应 ꎮ 5 局限和展望 1) 样本略显不足 ꎬ 可能使某些动作特征没表现出统计学意义上的差异显著性 ꎮ 这主要局限于较难获得理想的比赛测试机会和测试环境的复杂性 ꎬ 例如动作易被遮挡 ꎬ 使得一些视频不符合分析要求而被排除掉 ꎮ 今后可通过改进测试手段或增加拍摄场次以增加样本 ꎮ 2) 无法测试到上臂 ꎬ 前臂的旋转 ꎬ 手掌的收展等精细动作 ꎬ 这些动作对投篮的影响也是至关重要的 [2] ꎮ 主要局限于测试仪器的精度 ꎬ 以及在比赛条件下无法对测试对象进行干涉 ꎮ 今后可在实验条件下 ꎬ 在测试对象的上肢各环节上贴标志点 ꎬ 并采取自动跟踪识别的方法测试 ꎬ 如可采用红外光点自动跟踪拍摄的方法 ꎮ 3) 关于投篮时身体的稳定性 ꎬ 不同任务约束对跳投动作特征的影响 ( 如不同距离 ꎬ 有无防守 ꎬ 投篮前的动作等 )ꎬ 跳投动作的协调特征等问题 ꎬ 需后续研究探索 ꎮ 参考文献 : [1] http: / / news. qq. com / a / / htmꎬ [2] 杨宗青 ꎬ 米靖 ꎬ 刘卉. 篮球投篮的运动特征研究进展 [J]. 体育科学 ꎬ2016ꎬ36(1):79-90 [3] BRANCAZIO P J. Physics of basketball [ J ]. American Journal of Physicsꎬ1981ꎬ49(4): [4] 刘卉. 三维摄影解析中人体角度的计算方法 [ J]. 北京体育大学学报 ꎬ2004ꎬ27(6): [5] OKAZAKI V H Aꎬ RODACKI A L F & SATERN M N. A review on the basketball jump shot[ J]. Sports Biomechan icsꎬ 2015ꎬ14(2): [6] 邱冬冬 ꎬ 米靖 ꎬ 张承毅. 投球后随球动作与投篮效果研究 [J]. 中国体育科技 ꎬ2016ꎬ52(4): [7] MILLER S & BARTLETT R M. The effects of increased shooting distance in the basketball jump shot[ J]. Journal of Sports Sciences ꎬ1993ꎬ11(4): [8] MILLER S & BARTLETT R M. The relationship between basketball shooting kinematicsꎬ distance and playing posi tion[ J]. Journalof Sports Sciences ꎬ1996ꎬ 14 ( 3 ): [9] OKAZAKI V H Aꎬ RODACKI A L F. Increased distance of shooting on basketball jump shot[ J]. Journal of sports science & medicineꎬ 2012ꎬ11(2):231. [10] MALONE L Aꎬ GERVAIS P Lꎬ STEADWARD R D. Shooting mechanics related to player classification and free throw success in wheelchair basketball[ J]. Journal of Rehabilitation Research and Developmentꎬ 2002ꎬ 39 (6): [11] HAMILTON G Rꎬ REINSCHMIDT C. Optimal trajectory for the basketball free throw [ J]. Journal of Sports Sci encesꎬ 1997ꎬ15(5): [12] 沈洪钧. 篮球投篮距离和出手高度对投篮出手角度的影响 [J]. 乌鲁木齐职业大学学报 ꎬ 2007ꎬ15(3): [13] 王志详. 对我国优秀投篮手单手原地跳投动作结构持征的分析 [J]. 湖北体育科技 ꎬ 1987ꎬ7(2): [14] ROJAS F Jꎬ CEPERO Mꎬ ONA Aꎬ et al. Kinematic ad justments in the basketball jump shot against an opponent [ J]. Ergonomicsꎬ2000ꎬ43(10): [15] ELLIOTT B C. A kinematic comparison of the male and female two point and three point jump shots in basketball [J]. Aust J Sci Med Sportꎬ 1992(24): [16] VERHOEVEN F M & NEWELL K M. Coordination and control of posture and ball release in basketball free throw shooting[ J]. Human Movement Scienceꎬ2016ꎬ49 (10): [17] BUTTON Cꎬ MACLEOD Mꎬ SANDERS Rꎬ et al. Exami ning movement variability in the basketball free throw ac tion at different skill levels [ J]. Research quarterly for exercise and sportꎬ2003ꎬ74(3): [18] MILLER S A & BARTLETT R M. A three dimensional and temporal analysis of the effects on increased shooting distance in the basketball jump shot[ J]. Journal of Sport Sciences( Conference communications) ꎬ1991ꎬ9(4): [19] HUDSON J L. Prediction of basketball skill using biome chanical variables [ J]. Research Quarterly for Exercise and Sportꎬ1985ꎬ56(2): [20] 张善禄. 个人攻击跳投免遭封盖的空间参数模型 [ J]. 中国体育科技 ꎬ1988ꎬ30(2):10-17 [21] 刘雪竹. 关于单手肩上投篮动作的解剖学分析 [ J]. 西安体育学院学报 ꎬ1991ꎬ8(4): [22] HOPLA D. Basketball shooting[ M]. USA:Human Kinet icsꎬ2012: [23] 张树安. 单手肩上投篮肘的生物力学分析 [J]. 辽宁师范大学学报 ( 自然科学版 )ꎬ2001ꎬ24(4): [24] THOMPSON II M. Marcus Thompson II: Anatomy of Ste phen Curry's jump shot[ N]. Contra Costa Timesꎬ [25] PODMENIK MꎬSUPEJ Mꎬ OH Mꎬ et al. The effect of shooting range on the dynamics of limbs angular velocities of the basketball shot[ J]. Kinesiologyꎬ2017ꎬ49(1): [26] ADAM D G & MICHAEL A M. Representative design: Does the addition of a defender change the execution of a basketball shot [ J]. Psychology of Sport and Exerciseꎬ 2016ꎬ27(11):