VR技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域綜述及其發(fā)展前景分析

韓志宏+王上輝+常振國(guó)+黃飛+劉金芳+王曦成

摘 要：本文對(duì)各種VR技術(shù)的分類情況進(jìn)行了比較說明，對(duì)未來的發(fā)展前景進(jìn)行了分析；對(duì)VR技術(shù)在軍事、影視記錄、旅游、文化保護(hù)和文化教育等領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了論述；介紹了VR技術(shù)應(yīng)用普及的限制條件，并提出了VR技術(shù)與云平臺(tái)相結(jié)合是解決方案。

關(guān)鍵字：VR技術(shù)；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展前景

0 引言

作為新一代的信息交互技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality， 簡(jiǎn)稱VR）已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟并迅速在各行行業(yè)中實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，改善并提升著人們的知覺體驗(yàn)。VR技術(shù)的基本特征就是利用計(jì)算機(jī)仿真、智能傳感器與圖形顯示等多種科學(xué)技術(shù)的綜合運(yùn)用，構(gòu)建與人類真實(shí)世界感知方式完全相同的虛擬空間，從而給使用者以沉浸式的體驗(yàn)。特別是隨著終端設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)用門檻不斷降低，體驗(yàn)效果更逼真、更舒適、更靈活，VR技術(shù)不僅在計(jì)算機(jī)圖像領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展迅猛，更與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，更是在影視傳媒、工業(yè)設(shè)計(jì)、電子商務(wù)、教育、游戲、旅游等領(lǐng)域不斷拓展應(yīng)用。特別是2015年，不少上市公司開始涉足VR行業(yè)，一年內(nèi)涌現(xiàn)出上百個(gè)初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)，2015年也被認(rèn)為是中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)的“元年”。2016年8月26日印發(fā)的《關(guān)于請(qǐng)組織申報(bào)“互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)的通知》中提出：未來2-3年，要建成一批“互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域創(chuàng)新平臺(tái)，為“互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新提供支撐和服務(wù)[1]。通知中特別提及虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用為國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室的專項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容。

1 VR技術(shù)的發(fā)展

VR技術(shù)的概念最早起源于上世紀(jì)50年代的美國(guó)，而且世界上第一個(gè)具有VR特征的原型機(jī) “The Sword of Damocles”，是由被譽(yù)為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父和虛擬現(xiàn)實(shí)之父的著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家Ivan Sutherland設(shè)計(jì)的。VR技術(shù)的分類也主要是根據(jù)人機(jī)交互終端設(shè)備的發(fā)展和體驗(yàn)效果來劃分的，見下表1。

在終端體驗(yàn)產(chǎn)品的發(fā)展上，目前VR 眼鏡盒子已經(jīng)在市面上大量銷售，特別是智能手機(jī)嵌合鏡片方式的推出，更是推動(dòng)著VR應(yīng)用的快速普及，相應(yīng)地的移動(dòng)開發(fā)環(huán)境已經(jīng)非常成熟且活躍。雖然VR眼鏡的沉浸感較差、體驗(yàn)適度并不是很好，但年輕人對(duì)該技術(shù)人熱情使得其迅速成為當(dāng)前可穿載設(shè)備的主流形態(tài)；VR頭盔的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了體驗(yàn)環(huán)境的較好封閉，特別是可感知手套的出現(xiàn)對(duì)觸感的補(bǔ)充，取代了傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和操控桿等方式，擁有更好的體驗(yàn)感和舒服度，正受到了VR技術(shù)發(fā)燒友的擁泵。隨著頭盔的硬件價(jià)格和應(yīng)用的開發(fā)成本的下降，未來將有望成為企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的主流；VR一體機(jī)是為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)分布式應(yīng)用而推出的高端設(shè)備，目前正處于技術(shù)發(fā)展階段，由于開發(fā)與應(yīng)用成本均較為巨大，需要未來VR消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的形成以后才能得到普及。

當(dāng)前制約VR技術(shù)普及的另一個(gè)因素就是內(nèi)容資源的缺乏，現(xiàn)有的內(nèi)容的質(zhì)量也不高。市面上的VR體驗(yàn)內(nèi)容還主要集中在UGC、PGC的短片、風(fēng)景和廣告，用于秀場(chǎng)、體育直播的VR錄像，與影院發(fā)展相配套的VR動(dòng)漫、電影、電視劇，以及服務(wù)小眾需求的VR游戲等，由于技術(shù)開發(fā)周期較長(zhǎng)、市場(chǎng)起步較晚，從量的豐富到質(zhì)的提高都需要市場(chǎng)的不斷培育。

2 VR技術(shù)的領(lǐng)域應(yīng)用

VR技術(shù)作為信息科學(xué)領(lǐng)域中的新興技術(shù)，其深厚的技術(shù)內(nèi)涵和寬闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)引起各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域?qū)W者的高度關(guān)注，并不斷涌現(xiàn)出新的應(yīng)用案例和成果，而且各類應(yīng)用的溢出效應(yīng)也極為明顯。

（1）軍事領(lǐng)域

VR技術(shù)的發(fā)展最早的推動(dòng)力來自于航空航天和軍工部門的需求。VR系統(tǒng)由于具有良好的高效性、可控性、安全性、無破壞性、使用靈活性、易于修改、不受氣候影響、不受空間和場(chǎng)地的限制、可多次重復(fù)使用及系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低等特點(diǎn)，已經(jīng)成為21世紀(jì)軍事科技發(fā)展的重要依賴技術(shù)之一[2]。VR技術(shù)將為武器裝備從確定需求、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制作樣機(jī)、批量生產(chǎn)，到開展部隊(duì)的模擬訓(xùn)練、開展戰(zhàn)備，到制定合成作戰(zhàn)條令和應(yīng)急作戰(zhàn)計(jì)劃，為戰(zhàn)后評(píng)估及戰(zhàn)史分析等幾乎全部軍事活動(dòng)提供一種一體化的模擬。VR技術(shù)以全息的顯示和超前的訓(xùn)練方式使未來的部隊(duì)能在和平時(shí)期進(jìn)行有效備戰(zhàn)和評(píng)估，在戰(zhàn)前進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)演練和科學(xué)預(yù)判，進(jìn)而掌握戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)。VR技術(shù)對(duì)各種軍事活動(dòng)的影響將是極為深遠(yuǎn)的，有著極為廣泛的軍事應(yīng)用前景。

（2）影像記錄領(lǐng)域

VR技術(shù)走進(jìn)大眾的視野是從影視動(dòng)漫等切入的，因?yàn)槠渥钅苤庇^反映VR技術(shù)與傳統(tǒng)信息交互方式的不同。傳統(tǒng)影像記錄的目的就是最大限度地再現(xiàn)真實(shí)，而 VR紀(jì)錄片恰恰擴(kuò)展了影像記錄中視覺、聽覺的范圍，讓觀看者更加直觀的是，再現(xiàn)了完整的場(chǎng)景，沒有了令人懷疑的景別變化和剪輯。最大限度地通過 VR 技術(shù)保證了現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的完整性，讓影像記錄與真實(shí)世界自然過渡，從而提升了臨場(chǎng)感、增強(qiáng)了真實(shí)感[3]。由于VR電影是360度無死角的呈現(xiàn)方式，且可以通過終端設(shè)備進(jìn)行觀眾視野與感觀的場(chǎng)景植入，配合以感觀發(fā)生裝置（如味覺、嗅覺、聽覺等），如5D電影一樣，讓體驗(yàn)身臨其境且印象深刻。甚至可以同劇情融合，通過聲音、手勢(shì)等手法引導(dǎo)觀眾與角色互動(dòng)。VR技術(shù)已經(jīng)在推動(dòng)著電影電視行業(yè)的新發(fā)展，并推動(dòng)了影視產(chǎn)業(yè)衍生產(chǎn)品（如電影場(chǎng)景體驗(yàn)、同名游戲、電影角色扮演等）的不斷豐富。

（3）旅游產(chǎn)業(yè)

在地理信息系統(tǒng)的集成和融合之下，VR技術(shù)與GIS 技術(shù)相互融合和集成可達(dá)到真實(shí)化的數(shù)字旅游可視化效果。通過創(chuàng)設(shè)出虛擬的旅游場(chǎng)景，為旅游者提供虛擬的旅游體驗(yàn)和實(shí)現(xiàn)，讓人們足不出戶感覺世界各地的旅游景點(diǎn)[4]。特別是對(duì)一些殘障人士和高端或極限的旅游者，而虛擬旅游可以最大程度上滿足這些特殊人群的旅游需求。對(duì)一些旅游業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，像國(guó)家級(jí)的博物館、古民居、考古現(xiàn)場(chǎng)、大型博覽會(huì)等，可以通過開發(fā)虛擬旅游系統(tǒng)，提升旅游服務(wù)能力，提供浸入式先驗(yàn)感受，提高品的形象和知名度。不僅方便與游客提前規(guī)劃旅游線路，明確相關(guān)服務(wù)資源，讓出行更安全、有序、順暢，同時(shí)也有利于以更便捷、寬渠道地宣傳旅游產(chǎn)品，吸引更多的游客。

（4）文物保護(hù)領(lǐng)域

將VR技術(shù)應(yīng)用于文物的保護(hù)上，借由網(wǎng)絡(luò)，既有利于資源的共享，又有效拓寬了民眾的文物知識(shí)[5]。相關(guān)應(yīng)用主要包括：一是考古現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)現(xiàn)和文物的修復(fù)?？脊磐诰虿豢杀苊鈺?huì)帶來一定程度上的文物破壞，通過全息錄像技術(shù)可以完整保留現(xiàn)場(chǎng)的所有圖像和挖掘的全過程。將考古現(xiàn)場(chǎng)制作成VR影像產(chǎn)品，通過附加的專業(yè)講解，讓觀眾近距離的感覺考古的魅力，而且這種觀眾的參與不會(huì)帶來任何的破壞。二是考古文物的真實(shí)復(fù)現(xiàn)。文物在展出時(shí)所需的保護(hù)措施，會(huì)對(duì)文物的欣賞帶來一定的不便，只有在虛擬空間中才能實(shí)現(xiàn)360度的真實(shí)展示，且支持實(shí)時(shí)的細(xì)節(jié)的放大觀察角度調(diào)整。三是文物的修復(fù)上。大量的易損文物，像秦兵馬俑、敦煌石窟、寺廟佛像、古籍殘片等，可利用 VR 技術(shù)，進(jìn)行修復(fù)后的效果圖制作，便于檢驗(yàn)修復(fù)計(jì)劃的可行性，提高修復(fù)的成功率，便于科研的開展。

（5）文化教育領(lǐng)域

VR技術(shù)是繼多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之后，在教育領(lǐng)域內(nèi)最具有應(yīng)用前景的一項(xiàng)技，基于VR技術(shù)構(gòu)建在線的實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)已經(jīng)在一些高校開始得到應(yīng)用。通過VR進(jìn)行學(xué)習(xí)和教育，不光可以減少現(xiàn)實(shí)空間中開展實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)時(shí)的困難和危險(xiǎn)，硬件的建設(shè)成本更低且可方便支持二次升級(jí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新調(diào)整[6]。在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生可以更清晰地觀察體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工作的原理、操作過程和運(yùn)行狀態(tài)等。通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，學(xué)?？梢源蚱茖?shí)驗(yàn)室的地理和空間制約，選擇合適的時(shí)間段與課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，并借助網(wǎng)絡(luò)與指導(dǎo)老師進(jìn)行溝通交流。老師也可以通過記錄回查，監(jiān)督檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果。

3 云服務(wù)公共平臺(tái)建設(shè)是發(fā)展基礎(chǔ)

VR技術(shù)成長(zhǎng)需要應(yīng)用的不斷豐富，而市場(chǎng)培育的重點(diǎn)在于給用戶更便捷、更舒適的體驗(yàn)和更多更豐富的VR內(nèi)容。考慮到VR技術(shù)本身對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和成像技術(shù)的極高依賴性，實(shí)現(xiàn)VR應(yīng)用的大眾普及的首要就是降低成本，包括終端設(shè)備的制造成本和使用成本。

終端設(shè)備價(jià)格的下降已經(jīng)極為明顯，智能手機(jī)、PAD等電子產(chǎn)品的極大普及和穿戴設(shè)備價(jià)格的不斷下降已經(jīng)解決了硬件門檻問題。而使用成本的居高不下，則主要來源于VR內(nèi)容制作的巨大投入。云平臺(tái)的發(fā)展可為解決這一問題提供了解決方案。在云平臺(tái)上，產(chǎn)品投資方可以通過發(fā)布研發(fā)任務(wù)來吸引大量的VR發(fā)燒友參與到項(xiàng)目制作中來；大量具有VR技術(shù)研發(fā)能力的創(chuàng)客可以在參與中實(shí)現(xiàn)收益，這些創(chuàng)客將既是研發(fā)者，又是推廣者，更是未來的用戶；開發(fā)完的產(chǎn)品可以通過云端訪問的方式進(jìn)行營(yíng)銷，將整體的成本分擔(dān)到終端的計(jì)次可計(jì)時(shí)消費(fèi)，從而降低了使用的門檻。在這一支持VR應(yīng)用的云平臺(tái)上，蘊(yùn)含著大量的電子商務(wù)機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

韓志宏（1975-），男，副教授，就職于景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)。

王上輝（1995-），男，本科生，就讀于景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)。

常振國(guó)（1994-），男，本科生，就讀于景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)。

黃飛（1994-），男，本科生，就讀于景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)。

劉金芳（1996-），男，本科生，就讀于景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)。

王曦成（1997-），男，本科生，就讀于景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)。