基于VR技術(shù)的視頻會議設(shè)計

蒙劍

（廣東省高級技工學(xué)校 廣東 惠州516100）

基于VR技術(shù)的視頻會議設(shè)計

蒙劍

（廣東省高級技工學(xué)校 廣東 惠州516100）

基于人們對有圖有真相的需求，相距遙遠(yuǎn)的雙方僅有語音的聯(lián)系是不夠的，能捕捉到對方的音容笑貌、甚至真切地感受到對方的喜怒哀樂則會更加滿足現(xiàn)實的需要，因此，時代召喚著VR技術(shù)的報到。本文所提及的視頻會議是運用三維掃描技術(shù)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計出一種輕巧可穿戴式的視頻會議工具，解決雙方由于空間距離產(chǎn)生的阻隔問題。通過VR工具的視頻會議試驗，參與實驗者親身體驗感受了VR視頻系統(tǒng)的神奇效應(yīng)。因此，得出了基于VR技術(shù)所設(shè)計的視頻會議在市場推行是切實可行的結(jié)論。

虛擬技術(shù)；視頻會議；系統(tǒng)；和諧

根據(jù)VR[1]（Virtual technology）技術(shù)在目前的應(yīng)用程度和實際需求來分析，這需要改變普通民眾的常規(guī)生活習(xí)慣，也就意味著要打破現(xiàn)有的基本手段，同時，相關(guān)的專家和學(xué)者也認(rèn)為它本身的三維視點以及交互式的場景等獨特優(yōu)勢也成為視頻會議值得重點考慮的問題?！敖换ナ健盵2]的場景設(shè)置技術(shù)如何才能保證視頻會議的連續(xù)性和統(tǒng)一性。大部分人對VR技術(shù)在視頻會議方面的應(yīng)用都持觀望態(tài)度，認(rèn)為目前的VR技術(shù)只適用于電影的拍攝，而不適宜全景的視頻會議。但是，無論怎樣，視頻會議這門技術(shù)肯定能在科技的進(jìn)步中不斷發(fā)展變化，就如十年前大部分人都不怎么看好數(shù)字電影在電影院的前景，但如今數(shù)字電影卻將膠片電影從神圣的神壇上拉下來了，成為當(dāng)代電影的主流。

1 VR技術(shù)視頻會議選題概述

根據(jù)我國2000年11月底第五次人口普查的結(jié)果表明[3]，65歲以上的老年人口已超過8000萬人，占總?cè)丝?%左右，60歲以上人口達(dá)1.3億人，占總?cè)丝?0%左右。按照國際標(biāo)準(zhǔn)的衡量比例，以上數(shù)據(jù)顯示我國已經(jīng)進(jìn)入了老年型社會，當(dāng)然，老齡化也已經(jīng)成為21世紀(jì)不可逆轉(zhuǎn)的世界性趨勢，這是社會進(jìn)步的具體表現(xiàn)。2009年10月26日，在中國具有濃郁特色的傳統(tǒng)節(jié)日――“重陽節(jié)”到來之際，中國政府組織相關(guān)方面正式啟動了一項應(yīng)對人口老齡化戰(zhàn)略研究，用以積極應(yīng)對我國人口老齡化社會所帶來的危機(jī)。這是國家層面的解決辦法，同時更多的需要是普通家庭一起面對和化解老齡化社會帶給公眾的巨大壓力。特別是對于空巢老人的寂寞問題，如果沒有妥善地進(jìn)行解決，則將引發(fā)更多后果不堪設(shè)想的事件，類似的新聞報到也不絕于耳。因此，基于現(xiàn)代先進(jìn)的VR技術(shù)，設(shè)計和開發(fā)一系列可穿戴的設(shè)備，讓廣大老年朋友能在適當(dāng)?shù)臅r候真切地感受到親人的存在，享受到應(yīng)有天倫之樂，則將是一項千秋萬業(yè)的豐功偉績。因此，VR技術(shù)是非常有能力應(yīng)用在視頻會議之中，讓參與視頻會議的相關(guān)人員真實地體驗到現(xiàn)場的真情實景。

1.1 虛擬現(xiàn)實的概念

虛擬現(xiàn)實是由美國VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾（Jaron Lanier）在20世紀(jì)80年代初提出的。其主要內(nèi)容是：合理利用與整合計算機(jī)圖形系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊控制等接口設(shè)備，在微電腦的芯片中生成和可交互的三維環(huán)境中提供虛擬的沉浸感覺的技術(shù)[4]。關(guān)于微電腦的芯片中生成的、人機(jī)對話的三維環(huán)境成為虛擬環(huán)境（即 Virtual Environment，VE）[5]。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的載體是虛擬現(xiàn)實仿真平臺，即（Virtual Reality Platform，VRP）[6]。

1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)[7]是一種通過創(chuàng)建微電腦芯片的仿真系統(tǒng)，并利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，使用戶能“真實”體驗虛擬世界的多源信息融合的交互式的三維動態(tài)場景[8]。目前來說是一門非常富有挑戰(zhàn)性的前沿學(xué)科，其研究領(lǐng)域的前景值得暢想。目前對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的認(rèn)識來看，主要包括模擬環(huán)境、用戶的體驗感知和傳感設(shè)備等[9]。模擬環(huán)境主要是通過微電腦芯片生成的、動態(tài)的3D圖像。用戶的體驗感知是指用戶能由虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的應(yīng)該具有一切人所具有的體驗感知場景[10]。以上這些內(nèi)容除了計算機(jī)系統(tǒng)的圖形技術(shù)所能生成的視覺感知以外，還可以有聽覺和觸覺、運動的場景等感知，還可能會有嗅覺和味覺等體驗出現(xiàn)。基于以上多層次的用戶體驗和感知，這種技術(shù)所提供的感覺也稱為立體感知能力。自然技能是指人的頭部自然轉(zhuǎn)動、眼睛的眼神、必要的手勢、臉部表情、或其他人體部位隨情景而產(chǎn)生的行為動作，都會由微電腦芯片對所有參與者的動作進(jìn)行計算處理后得出具體的數(shù)據(jù)，同時對用戶的任何一個微妙信息輸入作出快速實時的響應(yīng)，恰當(dāng)準(zhǔn)確地反饋到用戶的大腦和其他身體部位中進(jìn)行體驗。

2 虛擬視頻會議的設(shè)計構(gòu)想

對于快節(jié)奏生活的都市人來說，工作壓力巨大是自然的，同時，高房價也是目前面臨的現(xiàn)實問題，很多老年人都沒辦法和年輕人住在一起。即使是年輕人想孝順自己的父母也會是有心無力，而老年人隨著年齡的增長更是希望能和自己的親人住在一起，這種想法也只能壓抑在心中，日長月久之后就會引發(fā)許多意想不到的后果，因此，這是一個非常矛盾的問題。現(xiàn)有技術(shù)如何破解這些難題呢？而現(xiàn)在的VR技術(shù)如果善加開發(fā)利用的話則可以很好地解決這一系列的問題。當(dāng)然，本文所提到的VR技術(shù)不是那些高不可攀的技術(shù)，是能夠在老年朋友中簡單易行的可穿戴設(shè)備，在合適的時機(jī)隨時隨地都可以進(jìn)行虛擬視頻會議，以實現(xiàn)親人之間無縫連接，一方面可以滿足老年人對親人的思念之情，同時還可以使年輕人不用浪費兩地來回奔波的寶貴時間就實現(xiàn)敬老愛老的孝順之心，真可謂是一舉多得。

基于中國和世界廣闊的市場來說，VR視頻技術(shù)是有著足夠豐富的想象空間和美好的前景，美國在線集團(tuán)戰(zhàn)略部副主管PeterRojas曾經(jīng)這樣評論道：關(guān)于虛擬現(xiàn)實可能成為下一個大事件的原因，常常讓我陷入沉思[11]。VR這種技術(shù)不僅有能力和超強(qiáng)的潛力沖破其目前只能局限地應(yīng)用于娛樂功能的單一地位，進(jìn)而有實力成為新一代計算應(yīng)用型平臺。而且，一旦VR技術(shù)這波浪潮閃亮登場之時，人類與微電腦之間的對話和交互方式也會發(fā)生翻天覆地變化。對于嗅覺敏感的商業(yè)經(jīng)理人來說，正是由于這種交互形式的巨大變化，使虛擬現(xiàn)實技術(shù)成為又一個高附加價值的熱門商業(yè)話題。這種悄然無聲的變革，必然會引起新一輪顛覆者的異軍崛起。在不久的未來，我們的日常生活中也許會經(jīng)常穿戴一種虛擬現(xiàn)實設(shè)備，在虛擬逼真而又不可或缺的世界中沉浸、交互，在充滿無限想象力的環(huán)境中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對話、休閑購物、學(xué)習(xí)和生活等，充分地為有需要的人群提供超值的服務(wù)。因為虛擬技術(shù)很有可能顛覆當(dāng)下流行的部分移動平臺。谷歌、蘋果等領(lǐng)頭企業(yè)在這個新的領(lǐng)域中不一定占有優(yōu)勢，一大片的VR技術(shù)宇宙空間等待著后來者的開發(fā)與占領(lǐng)，強(qiáng)勁地體現(xiàn)著虛擬現(xiàn)實社交的巨大潛力。

3 VR視頻系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 視頻通信的基本要求

集聲音、圖像、感知等多角度信息于一體的多媒體技術(shù)在目前來說已經(jīng)廣泛應(yīng)用于普通的視頻會議系統(tǒng)中，只是這種會議還不能最大程度地滿足人們的需求。隨著嵌入式[12]技術(shù)和多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)器人由于其配合程度可以大大滿足人類溝通交流所需的情感能力等優(yōu)點而得到廣泛的關(guān)注。文中主要對多媒體通信過程中的視頻采集、編碼技術(shù)以及基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)進(jìn)行機(jī)構(gòu)和電控進(jìn)行研究。在本文中，視頻的采集則采用通用的Video for Linux2接口和Tiny6410自帶的硬件編碼器實現(xiàn)視頻編碼[13]。傳輸模塊中使用基于RTP實時傳輸協(xié)議的oRTP庫，并結(jié)合使用基于SIP會話控制協(xié)議的osip庫和擴(kuò)展庫eXosip庫，實現(xiàn)了傳輸過程中的會話管理。文中通過對基于嵌入式的通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，結(jié)合VR技術(shù)的需求，用以滿足其所需的視頻通信質(zhì)量要求，并達(dá)到視頻通信的基本條件，保證視頻通信的流暢和真實感。

3.2 音頻通信的考量點

音頻即時通信是簡單的通信方法之一。它可以機(jī)動地實現(xiàn)多種通信方式，因為工藝技術(shù)的相當(dāng)成熟，這些服務(wù)供給商也在全方位的提供通信所需的各種機(jī)能。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，音頻即時通訊在各個行業(yè)中的應(yīng)用也表現(xiàn)得日趨普遍。

1）音頻通訊系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、成熟性、開放性，與接口的標(biāo)準(zhǔn)化、通訊質(zhì)量的高度可靠與穩(wěn)定性是確保音頻通訊系統(tǒng)運行的最基本要求之一。

2）音頻通訊系統(tǒng)的安全性及其高度的保密性、可擴(kuò)展性是為應(yīng)對系統(tǒng)升級變化的要求，同時還應(yīng)充分考慮實現(xiàn)虛擬系統(tǒng)的靈活維護(hù)要求。

3.3 VR技術(shù)的形體建模

原始的形體掃描技術(shù)所獲得的數(shù)據(jù)僅能提供一張連續(xù)曲面圖，不符合實際的人體結(jié)構(gòu)，無法用于虛擬技術(shù)場景。針對此問題，經(jīng)過反復(fù)的試驗和探討，提出了一種由三維掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行形體建模[14]的方法，新開發(fā)的三維掃描儀可以實現(xiàn)準(zhǔn)確地獲取不同形體人類的幾何紋理要求，將一個具備完整結(jié)構(gòu)的形體模型與微電腦中的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行初步適配，再采用細(xì)節(jié)構(gòu)建技術(shù)逐步恢復(fù)特定形體的相關(guān)細(xì)節(jié)和皮膚紋理。實驗結(jié)果表明，通過該方法建立的三維形體模型具備真實感強(qiáng)，結(jié)構(gòu)相當(dāng)完整，同時還可以連續(xù)生成表情自然豐富的動畫。人類的各個形體是表達(dá)情感至關(guān)重要的組成部分，建立具有真實感的三維形體模型對于虛擬技術(shù)來說有著廣泛應(yīng)用的空間。近年來，隨著三維掃描技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，現(xiàn)在有許多的開發(fā)研究團(tuán)隊著手使用三維數(shù)字掃描儀，用它可以直接獲取目標(biāo)形體的多維數(shù)據(jù)。筆者推薦使用閃鑄科技的“observer觀察家”三維掃描儀，這款立體掃描儀可以實現(xiàn)彩色人像掃描、肢體掃描、逆向建模、物體掃描等功能。

3.4 VR技術(shù)的形體動畫

虛擬視頻會議的關(guān)鍵點是最大程度地滿足與會者的真實感知度，如果只有普通視頻還是不能滿足人們的需求。因此，除了能 “看見”對方以外，還要能確切地感受到對方就在自己的身邊。這里需要增加的是虛擬的可穿戴設(shè)備，讓虛擬的技術(shù)在這里展現(xiàn)獨特的魅力和大放光彩。綜合運用法向量變化率、高斯曲率、高斯紋理模型[15]等參數(shù)研究三維形體的幾何及紋理特征的快速檢測方法，設(shè)計基于鄰域生長和候選點聚類分析的識別算法來識別人類形體各個部位的特征點。在以上研究的基礎(chǔ)之上，可穿戴設(shè)備能自動捕捉和確定各種形體的位置結(jié)構(gòu)、工作區(qū)域和計算參數(shù)，實現(xiàn)形體動畫所需的肌肉模型構(gòu)造和識別的智能化。應(yīng)用工作結(jié)果表明，基于特征識別的三維形體動畫肌肉模型自動構(gòu)造方法移植性好、精度較高，提高了形體動畫有效識別的工作效率。

4 虛擬視頻會議系統(tǒng)的前景

智能的高效適時溝通方式已經(jīng)成為全新的虛擬技術(shù)需求最為迫切的領(lǐng)域之一。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在智能的適時溝通的各個方面，并且為精明的商家?guī)砬袑嵖捎^的經(jīng)濟(jì)利益。通過虛擬技術(shù)來展示虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中智能的沉浸感和高保真的互動性[16]，不但能夠給用戶帶來翻天覆地強(qiáng)烈和逼真的多感官沖擊體驗，營造真實場境的氛圍，還可以通過其數(shù)據(jù)接口在實時的虛擬環(huán)境中隨時獲取項目所需的數(shù)據(jù)資料，有利于公司的大型會議交流，還更加有利增進(jìn)家庭成員的親情感，解決空巢老人由于身邊沒有親人孤寂感。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的智能虛擬情況是由基于公司或家庭的真實場景所創(chuàng)立的，是切除空間間隔，傳神地“再現(xiàn)”三維真實場景，營建了人類交流的基本環(huán)境[17]。用戶在三維場景中任意漫游，人機(jī)交互，這樣就有效地避免了由于現(xiàn)實生活中存在年輕人的工作地點與老年人的生活住所造成空間隔離的問題，減少了由于年輕人不能隨時隨地孝順父母而帶來遺憾，大大提高了人們的生活質(zhì)量。良性地運用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，親人之間可以很輕松地隨意進(jìn)行交流，整個社會的和諧程度也隨之提升。隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展[18]，構(gòu)建一個和諧逼真的VR世界是社會發(fā)展的必然趨勢。

5 結(jié)束語

對于VR技術(shù)，由于諸多原因，直至當(dāng)今對VR技術(shù)的大眾化運用才真正走向了一個新的高度。筆者親身參與了一場VR技術(shù)新產(chǎn)品的體驗活動[19]，深切感受到作為目前炙手可熱的技術(shù)，虛擬技術(shù)以其靈活多樣的虛擬現(xiàn)實、高保真的全景內(nèi)容以及相當(dāng)嫻熟的方式展示在人們的面前，作為新時代其特有的優(yōu)勢，一定能為人類的現(xiàn)實生活模式掀起新的風(fēng)潮，更加提升人們的幸福指數(shù)。文中提出的基于VR技術(shù)的視頻會議設(shè)計，將三維掃描與可穿戴式的感官系統(tǒng)進(jìn)行完美的結(jié)合，從視頻會議的選題到實現(xiàn)視頻會議的具體要求和實現(xiàn)作了一個詳細(xì)的介紹，以實現(xiàn)人類生活和諧而又愉悅的體驗，并為改善現(xiàn)有的生活方式作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

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Design of video conference based on virtual technology

MENG Jian
（Guangdong Province Senior Technical School，Huizhou 516100，China）

Based the desire of'no picture， no truth'，it is not enough for two people in vast distance to keep in touch with both by the sound.To catch each other's voice and expression，and even feel each other the Joys and sorrows will be more to meet the needs of the actuality， therefore， the era is calling the appearance of the VR technology.The video conference mentioned in this paper is to design and develop a portable and wearable video conferencing tool by using 3D scanning technology to solve the problem of the distance between the two sides.Through the video conference test of VR tool，participants experience the magic effect of VR video system.Therefore，it is concluded that the video conference based on VR technology is feasible in the market.

virtual technology；video conferencing；system；harmonious

TN-9

A

1674－6236（2017）12-0166-04

2016-10-07稿件編號：201610009

蒙 劍（1969—），男，江西贛州人，工程師。研究方向：電子技術(shù)。