漫步在虛擬現(xiàn)實(shí)的輝煌科技路上

讓你擁有科技大片中主角的特權(quán)，讓虛擬和現(xiàn)實(shí)無縫結(jié)合，把這一切都交給虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)吧！虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)專家孫漢秋教授如是說。在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)緊密結(jié)合在一起，已是人類計(jì)算機(jī)創(chuàng)新科技進(jìn)步的一項(xiàng)飛躍，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來將展現(xiàn)無與倫比的科技價(jià)值和現(xiàn)實(shí)魅力，將為人類的真實(shí)生活提供更具想象力、更完美的服務(wù)。

前程似錦的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是構(gòu)建虛擬與現(xiàn)實(shí)的成功橋梁

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)生成一種逼真的視、聽、力、觸、動(dòng)等感官的虛擬環(huán)境，在通過各種傳感設(shè)備以使用戶“沉浸”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶和環(huán)境直接進(jìn)行自然交互并以交互性和構(gòu)想為基本特征的“計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面”的計(jì)算機(jī)技術(shù)。通過利用這樣一種技術(shù)，使用者不僅能借由虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”般的逼真性，還能突破空間、時(shí)間以及其他客觀條件的限制，感受到在真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的特殊體驗(yàn)。而在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，使用者在看到周圍真實(shí)環(huán)境的同時(shí)，還可以看到由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的增強(qiáng)信息。正是由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)與真實(shí)世界之間的溝壑上成功架通了一座橋梁，所以其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用潛力也是相當(dāng)大的。它可以廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、制造與維修、娛樂等眾多領(lǐng)域。比如增強(qiáng)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在我們使用的Android和iPhone智能手機(jī)上，其呈現(xiàn)出的效果也讓大家驚艷不已，甚至有評論直指，此技術(shù)將是未來最熱的Web趨勢之一。

目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用大體可以分為兩類：一類是基于圖像識(shí)別的，即先通過對現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的任何物體或者特別設(shè)計(jì)的標(biāo)志進(jìn)行圖像識(shí)別和分析，再在這些物體或者標(biāo)記上實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)相應(yīng)的3D或者2D信息；另一類是基于感應(yīng)器的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這類增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用無需對特定物體的識(shí)別來校正虛擬信息呈現(xiàn)的準(zhǔn)確位置，而是通過GPS或者各種感應(yīng)器（比如重力加速器、指南針等）來綜合判斷，在當(dāng)前圖像上即時(shí)呈現(xiàn)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

據(jù)孫漢秋介紹，虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可用來創(chuàng)造由虛擬物體和現(xiàn)實(shí)世界的圖像視頻融合而成的混合世界，而“與環(huán)境無關(guān)的高質(zhì)量圖像的獲取，降低實(shí)時(shí)場景導(dǎo)航和交互計(jì)算”也是我們引以為傲的科研成果。虛擬環(huán)境中的動(dòng)態(tài)表達(dá)可以保證交互運(yùn)動(dòng)在多元環(huán)境下的一致性，從而確保了“人機(jī)交流”的質(zhì)量。

積極增強(qiáng)兩地交流融合，努力促進(jìn)國內(nèi)技術(shù)成熟

孫漢秋長期以來一直致力于和內(nèi)地進(jìn)行學(xué)術(shù)交流合作。作為一名有著深厚專業(yè)積淀的學(xué)者，她始終契合時(shí)代的發(fā)展潮流，將技術(shù)創(chuàng)新的視野和現(xiàn)實(shí)發(fā)展的趨勢有機(jī)結(jié)合，不斷在虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域迎風(fēng)展翅，并帶領(lǐng)香港中文大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的團(tuán)隊(duì)始終保持足夠的競爭力和強(qiáng)大的影響力。

除了保持自身科研技術(shù)水平的不斷提升外，孫漢秋也一直注意加強(qiáng)和內(nèi)地專家的學(xué)術(shù)交流。她始終認(rèn)為，“在虛擬與增加現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，必須和內(nèi)地專家一起齊頭并進(jìn)才是一個(gè)華夏兒女應(yīng)有的社會(huì)擔(dān)當(dāng)。”據(jù)孫漢秋介紹，自香港回歸以來，香港與內(nèi)地各方面的人才交流日趨頻繁，不少內(nèi)地學(xué)者紛紛來港訪問亦或在港擔(dān)任全職學(xué)者。在實(shí)行了多年的短期良好研究交流的氛圍下，香港、內(nèi)地的學(xué)術(shù)水平均得到了極大的提升。

對于虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域未來的發(fā)展，孫漢秋認(rèn)為，國內(nèi)跟世界先進(jìn)水平的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、VR研究的差距是存在的。但隨著近年來改革開放政策的落實(shí)，我們和國際學(xué)術(shù)交流項(xiàng)目的開展，使這些差距正在逐漸縮小?！白罱?，我們看到了越來越多的由中國人創(chuàng)作或合著的文章出現(xiàn)在權(quán)威的圖形學(xué)、VR期刊或國際會(huì)議上，例如TVCG和SIGGRAPH，這些均顯示出了國內(nèi)學(xué)術(shù)界在對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面的研究已取得了優(yōu)異的成果，因此，我們應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大與世界頂級(jí)研究所和大學(xué)問的學(xué)術(shù)訪問、交流和研究力度。”孫漢秋表示。

具體到虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)這個(gè)領(lǐng)域，孫漢秋介紹說，內(nèi)地在該技術(shù)和學(xué)術(shù)水平的提高離不開與香港院校的廣泛交流。另外，孫漢秋也認(rèn)為，政府投入了較多的研發(fā)資金用以支持電腦動(dòng)畫業(yè)的發(fā)展，這是重要的，而發(fā)展需要擁有一個(gè)好的動(dòng)機(jī)和推動(dòng)力。如在日本和美國，電腦動(dòng)漫和卡通目前已得到了很好的發(fā)展，并且被廣泛地運(yùn)用到圖片、視頻制作上。而我國在這些領(lǐng)域起步較晚，并且相關(guān)的市場也沒有得到完全地開發(fā)，以上這些需要引起我們的重視。

對于虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，我們的研究包括復(fù)雜自然景象的構(gòu)造。在基于圖像的虛擬環(huán)境建模和渲染上，利用對外存網(wǎng)格的簡化并對高度復(fù)雜的自然景象進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，如樹木、植物、雪景和風(fēng)。與此同時(shí)，我們研究綜合多層映射技術(shù)，利用深度紋理模擬近距離覆蓋的雪層、用體紋理的質(zhì)地來映射雪景中的灌木叢和樹林等遠(yuǎn)景，我們用平行多陰影圖構(gòu)造實(shí)時(shí)大規(guī)模動(dòng)態(tài)虛擬場景，并用圖像技術(shù)處理動(dòng)態(tài)陰影的誤差，從而提高在燈光、視角變化下對陰影進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染的反走樣。

值得一提的是，我們的研究還包括：觸覺層面的虛擬環(huán)境，使用小波的交互界面，以及手繪曲線的成像模擬。以上領(lǐng)域的研究目標(biāo)是，讓使用者通過我們的觸覺模型，體驗(yàn)到加載在虛擬物體上的各種材質(zhì)，對變形物體的觸覺模擬提供直觀的三維動(dòng)態(tài)交互；多分辨可變曲面的觸覺模型能應(yīng)用于幾何建模、醫(yī)學(xué)影像、科學(xué)可視化等方面，并進(jìn)一步擴(kuò)展到基于物理貝塞爾體的空間中對變形物體的觸覺研究，而在視頻重組上，我們利用優(yōu)化技術(shù)獲得精確清晰和平滑的動(dòng)態(tài)效果。研發(fā)出以網(wǎng)格為導(dǎo)的圖片和視頻的再紋理應(yīng)用，使這些圖片和視頻生成的變化和陰影效果，可應(yīng)用于虛擬展示，藝術(shù)和工業(yè)設(shè)計(jì)，電子時(shí)尚和圖像、視頻的編輯，其動(dòng)態(tài)紋理能真實(shí)呈現(xiàn)出事物的內(nèi)在特征，如海浪、煙霧、落葉、旋風(fēng)、人群和交通場景；通過壓縮減少多分辨模擬的計(jì)算，從而提高動(dòng)態(tài)紋理的合成效果。在互動(dòng)游戲和虛擬環(huán)境下物體毛發(fā)的表達(dá)中，我們建立了交互式毛發(fā)建模工具，利用多層次紋理來表示物體的毛發(fā)效果，并模擬陰影層圖以實(shí)現(xiàn)毛發(fā)體的動(dòng)態(tài)自陰影，使用戶可創(chuàng)造虛擬物體的可動(dòng)毛發(fā)形態(tài)，并實(shí)時(shí)看到交互效果。

美國《連線》雜志主編凱文·凱利曾闡述了一個(gè)觀點(diǎn)，無論對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商還是對最終個(gè)人用戶而言，“擁有”已不再重要，“得到”才更重要！這就意味著，虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)前景廣闊，擁有與否不重要，精準(zhǔn)、智能、方便地使產(chǎn)品或服務(wù)與使用者見面才更為重要。誰找到了實(shí)現(xiàn)它的方法，誰就找到了下一座“金山”。作為該領(lǐng)域的專家，孫漢秋比誰都清楚虛擬與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要性。對于未來，孫漢秋仍將在這個(gè)她鐘愛的領(lǐng)域中堅(jiān)韌跨步前行，而在前進(jìn)的同時(shí)，她仍希望在這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中能與內(nèi)地“一同飛躍”。孫漢秋坦言，她將一如既往地關(guān)心和支持內(nèi)地的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，并希望在黨中央各種政策的引領(lǐng)下，繼續(xù)深化和內(nèi)地的交流與合作，共同邁向虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域的光明未來。