虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“前生今世”

王學(xué)松 于文江

（1.北京師范大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用教育部工程研究中心；2.北京師鐸教育科技有限公司）

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“前生今世”

1王學(xué)松2于文江

（1.北京師范大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用教育部工程研究中心；2.北京師鐸教育科技有限公司）

提到“虛擬現(xiàn)實(shí)”，人們腦海里馬上會(huì)浮現(xiàn)出一幅可能來自30世紀(jì)的畫面：一襲裝備著電纜和跟蹤定位器的黑衣、頭戴完全封閉的頭盔、手上戴著數(shù)據(jù)手套，面對(duì)炫酷的三維立體屏幕，在空氣指指點(diǎn)點(diǎn)，與周圍世界格格不入。這是一系列美國(guó)大片《黑客帝國(guó)》、《盜夢(mèng)空間》、《虛擬偶像》里面描繪的虛擬現(xiàn)實(shí)未來場(chǎng)景，也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專家在幾年前給人們繪制的未來生活前景。

1 什么叫“虛擬現(xiàn)實(shí)”

1.1“虛擬現(xiàn)實(shí)”是什么

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）實(shí)際是“人類利用計(jì)算機(jī)合成人工世界”，是一項(xiàng)利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造出真實(shí)世界的三維仿真環(huán)境，并提供身臨其境感覺的視覺模擬和信息交流技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一起將成為改變?nèi)祟愇磥砩睢⒔涣?、工作的重要技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為人類提供了跨越時(shí)間和空間來觀察宏觀和微觀世界的新方法。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、人工智能技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)，并經(jīng)過進(jìn)一步的集成、融合、發(fā)展，形成的一體化計(jì)算機(jī)輔助的模擬系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的仿真或模擬技術(shù)相比，其主要特征是：操作者能夠真正進(jìn)入一個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的可互動(dòng)數(shù)字化三維虛擬環(huán)境，通過參與者與虛擬環(huán)境的相互作用，并借助人類感知和認(rèn)知能力，在虛擬空間中獲取知識(shí)、開展實(shí)踐、完成工作。

1.2怎么定義“虛擬現(xiàn)實(shí)”

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)尚沒有一個(gè)令各方都滿意的明確定義。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是指采用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，生成逼真的虛擬環(huán)境，通過對(duì)人類視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，人們通過特殊輸入輸出設(shè)備利用手勢(shì)、姿態(tài)等自然的方式與虛擬世界的物體進(jìn)行交互，相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境的感覺和體驗(yàn)。

按照技術(shù)專家的定義，VR利用計(jì)算機(jī)的軟硬件資源實(shí)時(shí)生成與現(xiàn)實(shí)物理世界對(duì)應(yīng)的三維虛擬世界，從視覺、聽覺、運(yùn)動(dòng)覺、觸覺、味覺、嗅覺等多感官通道為用戶提供身臨其境的真實(shí)感覺，提供用戶與虛擬世界進(jìn)行自然交互。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展

2.1“虛擬現(xiàn)實(shí)”概念的產(chǎn)生

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)其實(shí)并不能算人類近年來創(chuàng)造出來的全新技術(shù)，早在1963年，電子計(jì)算機(jī)還剛剛開始投入使用不久，就誕生了聲音和立體形象結(jié)合的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)思路。到1968年，第一套頭盔式現(xiàn)代意義的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生。20世紀(jì)80年代，“虛擬現(xiàn)實(shí)”概念正式誕生。在將近半個(gè)世紀(jì)時(shí)間里，科學(xué)家不斷給我們描繪虛擬現(xiàn)實(shí)的美好前景，美國(guó)大片里不斷出現(xiàn)未來虛擬現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景，但在實(shí)際應(yīng)用中，虛擬現(xiàn)實(shí)卻陷入長(zhǎng)期的儲(chǔ)備期。

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)近兩年為何發(fā)展迅速

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是多個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的融合與集成，其發(fā)展本身受到計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、顯示技術(shù)、交互技術(shù)的制約。長(zhǎng)期以來，顯示技術(shù)未形成大的突破，讓然停留在小尺寸屏幕階段，無法形成人類視覺真實(shí)模擬；計(jì)算機(jī)交互技術(shù)長(zhǎng)期依賴于鼠標(biāo)和鍵盤，沒有可實(shí)用的三維交互技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)軟件、模型場(chǎng)景開發(fā)停留在人工、小作坊階段，難以形成有影響力的應(yīng)用場(chǎng)景；計(jì)算機(jī)計(jì)算能力嚴(yán)重不足，只能滿足離線場(chǎng)景繪制和渲染，復(fù)雜場(chǎng)景需要數(shù)小時(shí)，甚至幾天的繪制才能完成。其次，網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，難以支持三維真實(shí)場(chǎng)景的快速遠(yuǎn)程繪制、傳遞。綜合這些技術(shù)性制約，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很難有大的突破，只能是技術(shù)人員和研究人員在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境里的高科技玩具。

近年來，一方面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)依賴和集成的基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容不斷發(fā)展進(jìn)步，計(jì)算能力、現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)帶寬、繪制技術(shù)、交互技術(shù)都有了長(zhǎng)足進(jìn)步，使得虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)一步發(fā)展成為可能；另一方面，虛擬現(xiàn)實(shí)隨著幾大廠商的專注與加大投入，使虛擬現(xiàn)實(shí)迅速成為投資熱點(diǎn)，來自產(chǎn)業(yè)界的利益驅(qū)動(dòng)，大大推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在飛速走進(jìn)人們生活。2012年，Google發(fā)布谷歌眼鏡，奏響虛擬現(xiàn)實(shí)新一輪發(fā)展的序曲；2014年，F(xiàn)acebook以20億美元收購(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備Oculus Rift，蘋果公司收購(gòu)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)公司，引起信息產(chǎn)業(yè)界的巨大震動(dòng)。隨后，三星、索尼、微軟一批世界頂級(jí)公司加入虛擬現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)團(tuán)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)業(yè)蓬勃欲出，蓄勢(shì)待發(fā)。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)有哪些特征

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有三個(gè)最典型的特征，即即沉浸感（Immersion）、交 互 性（Interaction） 和 構(gòu) 想 性（Imagination），稱為“3I”特性。

浸沉感指的是人浸沉在虛擬環(huán)境中，使參與者有“真實(shí)”的體驗(yàn)，這種體驗(yàn)即全身心地進(jìn)入，理想情況下虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度，具有和在真實(shí)環(huán)境中一樣的感覺。

虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性（interactive），使虛擬環(huán)境中體驗(yàn)者不是被動(dòng)地感受，而是可以通過自己的動(dòng)作改變所處的環(huán)境、感受的內(nèi)容，大大增加了虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用能力和范圍。

虛擬現(xiàn)實(shí)的構(gòu)想性（imaging）指虛擬的環(huán)境可以來自真實(shí)，也可以是人構(gòu)想出來的。體現(xiàn)了虛擬顯示廣闊的可想象空間，可拓展人類感知器官的認(rèn)知范圍，可以再現(xiàn)真實(shí)的環(huán)境，也可以構(gòu)想、創(chuàng)造出可觀不存在的環(huán)境。

虛擬現(xiàn)實(shí)的3個(gè)基本特性，通過沉浸感、交互性和構(gòu)想性的虛擬環(huán)境，為虛擬現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域應(yīng)用提供了無限的可能。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)可以應(yīng)用到哪些領(lǐng)域

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，從早期的軍事應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于軍事訓(xùn)練、工業(yè)設(shè)計(jì)及制造、教育、醫(yī)療、數(shù)字娛樂、文化保護(hù)等領(lǐng)域。

人們很早就意識(shí)到了虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事、工業(yè)訓(xùn)練方面的應(yīng)用可能性，個(gè)人感覺讓人們最為期待的改變莫過于最貼近日常生活的教育、娛樂、文化領(lǐng)域的應(yīng)用前景。不妨稍微展開進(jìn)行介紹：

4.1虛擬現(xiàn)實(shí)軍事領(lǐng)域應(yīng)用

軍事仿真應(yīng)用需求是現(xiàn)代化數(shù)字戰(zhàn)場(chǎng)的重要需求，與機(jī)械化戰(zhàn)爭(zhēng)相比，未來戰(zhàn)爭(zhēng)必將面臨技術(shù)環(huán)境更為復(fù)雜、速度更快、設(shè)計(jì)的緯度和領(lǐng)域更為廣泛。在復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，如何利用虛擬現(xiàn)實(shí)真實(shí)性、交互性、沉浸性的特點(diǎn)快速模擬出真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，進(jìn)行訓(xùn)練和模擬，增強(qiáng)作戰(zhàn)能力，如何將現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)場(chǎng)景，快速再現(xiàn)，提供作戰(zhàn)輔助和決策支持能力，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)提出了重要需求。

目前軍事領(lǐng)域的模擬包括戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的模擬、自然氣象環(huán)及國(guó)內(nèi)的模擬、武器裝備模擬、動(dòng)態(tài)演練的模擬。世界上，以美國(guó)為代表，形成了利用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行戰(zhàn)爭(zhēng)模擬演練 的SIMNET（1983年 ）、STOW （1998）、WARSIM（2000）等技術(shù)。近期又開展了一系列新的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用項(xiàng)目例如“紅旗軍演”、 “全球綜合訓(xùn)練環(huán)境”計(jì)劃等。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真與實(shí)戰(zhàn)逐步一體化，形成了立體三維戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、氣象模擬、虛實(shí)結(jié)合的新型訓(xùn)練、實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用解決方案。

我國(guó)的軍事應(yīng)用大多用于戰(zhàn)爭(zhēng)演練、戰(zhàn)場(chǎng)模擬、訓(xùn)練輔助應(yīng)用，兵棋推演、指揮模擬、模擬訓(xùn)練等等得到了系列的部署與應(yīng)用。為推動(dòng)軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)，為提升部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力和進(jìn)一步發(fā)展現(xiàn)代軍用仿真技術(shù)體系儲(chǔ)備了人才和技術(shù)。

4.2虛擬現(xiàn)實(shí)教育領(lǐng)域應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用將徹底改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式，學(xué)生可以經(jīng)歷他們從來沒有經(jīng)歷過的場(chǎng)景并獲得前所未有的體驗(yàn)。物理課堂上學(xué)生可以進(jìn)行所有的實(shí)驗(yàn)，控制所有的物體變化、從不同角度觀察它們；數(shù)學(xué)課堂上學(xué)生可以觀察到方程式的內(nèi)部過程；在英語(yǔ)課堂上學(xué)生可以在莎士比亞世界劇院中暢游。在虛擬現(xiàn)實(shí)中，人和環(huán)境間的交互將得到更全面、更深入的體現(xiàn)。未來教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以融合多種媒體信息以可視化的方式展示不同種類教育資源的多時(shí)空狀態(tài)，先進(jìn)性不言而喻。

目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法已經(jīng)有一些最初的雛形，美國(guó)華盛頓大學(xué)和美國(guó)西屋科學(xué)基金會(huì)自1994 年11月共同發(fā)起了一項(xiàng)流動(dòng)教學(xué)計(jì)劃，一批裝有電腦三維虛擬設(shè)備的流動(dòng)教學(xué)車奔馳在華盛頓州，為中小學(xué)生提供三維動(dòng)畫虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)服務(wù)。發(fā)起者希望通過虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)，給中小學(xué)生們提供更直觀、更形象的教學(xué)，提高他們的領(lǐng)悟和參與能力。美國(guó)自然基金資助的“圓地球計(jì)劃”，是探索如何通過虛擬現(xiàn)實(shí)手段來教中學(xué)生學(xué)習(xí)像“地球是圓的”這樣不直觀的概念。意大利Catholic University of Sacred Heart認(rèn)知心理學(xué)實(shí)驗(yàn)室ALESSANDRO ANTONIETTI，通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械工具使用的教學(xué)實(shí)驗(yàn)探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)教育的影響。實(shí)驗(yàn)表明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的應(yīng)用帶來了很多好處，從學(xué)生和教師兩方面的反映表明，虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)方式極大的提高了學(xué)習(xí)過程的效率，VR 是一個(gè)好的教學(xué)媒體。英國(guó)在利用VR技術(shù)進(jìn)行教育教學(xué)方面，第一個(gè)廣泛宣傳的教育VR工程在Newcastle-Upon-Type中學(xué)建立，以Dimension International的技術(shù)為基礎(chǔ)，初步確定使用Dimension的VR軟件包。該校探索用VR進(jìn)行外語(yǔ)和工業(yè)安全培訓(xùn)的方法。同時(shí)在教育和學(xué)術(shù)方面對(duì)虛擬技術(shù)進(jìn)行研究和探索還有諾丁漢大學(xué)的VIRATR(Virtual Reality Application Research Team)項(xiàng)目，其目標(biāo)主要在于探索桌面VR的輸入設(shè)備。此外，VIRATR小組還和學(xué)校緊密合作，把桌面VR系統(tǒng)用于學(xué)習(xí)上有困難和身體嚴(yán)重殘疾孩子的教育上。新加坡今年設(shè)立了探討虛擬教師指導(dǎo)虛擬學(xué)習(xí)的問題的“虛擬世界中的虛擬學(xué)習(xí)”，我國(guó)臺(tái)灣設(shè)立旨在通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的手段提高基礎(chǔ)教育水平的科研計(jì)劃。甚至在不發(fā)達(dá)的非洲地區(qū)，聯(lián)合國(guó)教科文組織在非洲開展用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升當(dāng)?shù)亟逃降挠?jì)劃。

4.3虛擬現(xiàn)實(shí)文化遺產(chǎn)保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)可以應(yīng)用于文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)、再現(xiàn)展示和虛擬旅游。利用數(shù)字化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)中華文化遺產(chǎn)進(jìn)行復(fù)原及保護(hù)變成了可能。

我國(guó)擁有幾千年的文明歷史，文物資源均極為豐富。但是歷經(jīng)千百年風(fēng)化侵蝕、戰(zhàn)火洗禮，文物中的相當(dāng)一部分已殘缺或成為碎片。怎樣將這些文物按原始形狀復(fù)原出來、傳承下去，再現(xiàn)其歷史價(jià)值？這是考古工作者的心愿和億萬游客的期望。

數(shù)字化技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)于中華文化遺產(chǎn)的保護(hù)可以從兩方面開展。一方面是古遺產(chǎn)的復(fù)原與再現(xiàn)，數(shù)字化的文化遺產(chǎn)將可永久的存儲(chǔ)，隨時(shí)再現(xiàn)，完成文化遺產(chǎn)實(shí)質(zhì)性的保護(hù)；另一方面是運(yùn)用信息技術(shù)手段對(duì)現(xiàn)有文化遺產(chǎn)保護(hù)的宣傳、展示和普及，從而，形成較為完善的現(xiàn)代文化遺產(chǎn)保護(hù)體系。利用虛擬現(xiàn)實(shí)，進(jìn)一步挖掘、擴(kuò)大文化遺產(chǎn)的影響力和潛在應(yīng)用價(jià)值。

4.4虛擬現(xiàn)實(shí)文化創(chuàng)意娛樂產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，主要包括游戲動(dòng)漫、影視娛樂，以及書法、舞蹈音樂等方面的應(yīng)用。

在藝術(shù)方面，可以應(yīng)用于新型的數(shù)字繪畫、數(shù)字書法、數(shù)字藝術(shù)的創(chuàng)作，形成新的藝術(shù)內(nèi)容和展示形式。在動(dòng)畫方面，可以提供二維/三維動(dòng)畫展示，提供數(shù)字動(dòng)畫制作工具，形成具有代表性的動(dòng)畫產(chǎn)品。搭建大型的虛擬數(shù)字場(chǎng)景，用于電影、電視的拍攝，提供各種特效效果的模擬，支持后期創(chuàng)作。

舞蹈音樂方面，可以利用Kinect、動(dòng)作捕捉設(shè)備，形成對(duì)舞蹈過程的精確記錄、分析，用戶教學(xué)、訓(xùn)練糾正等等環(huán)節(jié)。還可以形成數(shù)字舞美場(chǎng)景，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)展演，構(gòu)建虛擬演員，形成新的演出模式。實(shí)現(xiàn)舞蹈動(dòng)作的三維捕獲和展示。系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于舞蹈的傳播、教學(xué)、編排以及文化遺產(chǎn)保護(hù)等提供了平臺(tái)和手段。

4.5虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以使得醫(yī)生更容易理解對(duì)人體的結(jié)構(gòu)和功能。同時(shí)對(duì)于特定器官的恢復(fù)和手術(shù)指導(dǎo)都具有重要的作用，借助高精度機(jī)器人技術(shù)，甚至實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診和遠(yuǎn)程手術(shù)。

改變傳統(tǒng)的光學(xué)內(nèi)窺鏡技術(shù)，構(gòu)建虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)(Virtual Endoscope, VE)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像處理、尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)等學(xué)科的發(fā)展而逐步形成的一種獨(dú)特的醫(yī)學(xué)圖像后處理技術(shù)。它通過CT，MRI等設(shè)備，獲取人體的各種影像數(shù)據(jù)，使用先進(jìn)的醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，重建和實(shí)現(xiàn)三維圖像，形成虛擬人體組織。然后把視點(diǎn)置入虛擬的人體器官中，進(jìn)行視點(diǎn)漫游，通過變動(dòng)視距，調(diào)整視角，對(duì)視點(diǎn)前方組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)繪制和顯示，從而達(dá)到輔助醫(yī)生在計(jì)算機(jī)屏幕上完成醫(yī)療檢查及診斷的功能。

利用虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，進(jìn)行遠(yuǎn)程可視化和輔助診療，支持遠(yuǎn)程可視化的交互展示、協(xié)同會(huì)診，以及對(duì)病灶區(qū)的識(shí)別、檢測(cè)與標(biāo)注，為醫(yī)生提供支持。改變傳統(tǒng)針灸技術(shù)，傳統(tǒng)中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)圖譜只是在人體二維圖像上進(jìn)行簡(jiǎn)單的勾畫，不能表現(xiàn)經(jīng)絡(luò)腧穴與真實(shí)人體在三維空間的立體分布關(guān)系，很難幫助學(xué)習(xí)者記憶和掌握經(jīng)絡(luò)腧穴學(xué)中取穴配穴的方法，而取穴的精度和配穴的合理性直接關(guān)系到針灸治療的效果和患者的安全，進(jìn)行虛擬針灸訓(xùn)練。未來遠(yuǎn)程的虛擬顯示環(huán)境下的診療，遠(yuǎn)程手術(shù)將成為一種主流的醫(yī)療模式。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)還有哪些問題和困難

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，它必將對(duì)未來的社會(huì)生活產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。然而，現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)周期長(zhǎng)、難度大、成本高、真實(shí)感和體驗(yàn)差，究其原因目前還沒有統(tǒng)一規(guī)范的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用體系與標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)應(yīng)用還缺乏殺手級(jí)應(yīng)用。

5.1 虛擬現(xiàn)實(shí)缺乏認(rèn)知、倫理和哲學(xué)社會(huì)學(xué)考慮

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)，從總體上還缺乏技術(shù)倫理、哲學(xué)層面的支撐。對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，對(duì)人類認(rèn)知的影響、對(duì)人類行為和情緒的影響，尚停留在實(shí)驗(yàn)室階段。虛擬環(huán)境和真實(shí)環(huán)境對(duì)人的影響究竟有何差別，缺乏準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。對(duì)類似網(wǎng)絡(luò)游戲中暴力因素帶來的社會(huì)負(fù)面影響，還沒有考慮虛擬環(huán)境中色情、暴力等等負(fù)面因素的管控策略。3D模型的數(shù)字知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理，缺乏技術(shù)手段支持。

同時(shí)缺乏對(duì)數(shù)字藝術(shù)審美規(guī)律與認(rèn)知規(guī)律的理論支持，缺乏對(duì)虛擬環(huán)境下人類審美感官及審美心理的了解，未能充分認(rèn)識(shí)虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境之間的認(rèn)知差異，對(duì)數(shù)字藝術(shù)的審美和認(rèn)知缺乏有效地評(píng)價(jià)手段；對(duì)人類藝術(shù)、審美的影響不容忽略。

5.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)期待工程化規(guī)范體系

信息時(shí)代的虛擬現(xiàn)實(shí)，仍然停留在個(gè)體創(chuàng)作者建模、開發(fā)的小作坊模式，大規(guī)模虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容企業(yè)缺乏有效的技術(shù)管理和控制規(guī)范。

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)缺乏有效的工程化體系方法，VR應(yīng)用系統(tǒng)包括數(shù)字場(chǎng)景構(gòu)建、人機(jī)交互、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)繪制、立體顯示等多方面功能，是一個(gè)集成多種功能的綜合應(yīng)用平臺(tái)，功能之間互相依賴又相互矛盾，缺乏面向需求質(zhì)量保障有效指導(dǎo)，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)效率低下，重復(fù)量大。造成建設(shè)成本高，虛擬現(xiàn)實(shí)工程質(zhì)量缺乏監(jiān)管，嚴(yán)重制約了其領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

5.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身急需突破

以真實(shí)感著稱的虛擬現(xiàn)實(shí)，在現(xiàn)階段缺乏現(xiàn)實(shí)世界中最基本的物理屬性、化學(xué)屬性和生命特征、社會(huì)特征因素，缺乏對(duì)三維模型物理屬性建模的考慮，未考慮復(fù)雜生命體的生命運(yùn)動(dòng)機(jī)理，沒有社會(huì)關(guān)系因素，不符合現(xiàn)實(shí)世界物體特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，無法滿足虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用的要求。

虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的主要理論、技術(shù)、方法需要進(jìn)一步研究，從模型和場(chǎng)景的繪制、虛擬交互手段、海量模型的參數(shù)化表示與檢索、海量模型的知識(shí)表達(dá)發(fā)現(xiàn)與挖掘、大規(guī)模場(chǎng)景的快速構(gòu)建方法等一系列問題急待突破解決。虛擬現(xiàn)實(shí)集成和融合的關(guān)聯(lián)技術(shù)，目前也僅僅是滿足基本需要，頭盔顯示器帶來嚴(yán)重的眩暈不適感、交互方式還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到自然方式、人的沉浸感也受到環(huán)境制約嚴(yán)重，需要進(jìn)一步發(fā)展。

5.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用缺乏針對(duì)性

現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)缺乏面向普通用戶的殺手級(jí)應(yīng)用。即使是企業(yè)及應(yīng)用，也因?yàn)槿鄙傩枨篁?qū)動(dòng)的有效服務(wù)平臺(tái)，主要面向具備相關(guān)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的人員，使用門檻高，普通產(chǎn)業(yè)界用戶尚不能直接方便的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)如何與行業(yè)進(jìn)一步結(jié)合，成為與CAD、CAGD一樣產(chǎn)業(yè)界不可或缺的工具，為用戶提供快速方便的使用途徑，已成為制約虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)落地的重要問題。

6 結(jié)語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展到現(xiàn)在，已取得一系列技術(shù)、應(yīng)用的突破，產(chǎn)業(yè)界已看到大規(guī)模應(yīng)用的曙光。我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用與世界同行幾乎同步啟動(dòng)，雖然在開發(fā)引擎、平臺(tái)設(shè)備、應(yīng)用模式，都還有很大差距，但隨著政府和產(chǎn)業(yè)界的共同重視，必將迎來中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)界的春天，成為另一項(xiàng)引領(lǐng)世界潮流風(fēng)向的新產(chǎn)業(yè)。