淺談VR技術(shù)

羅家繁

（廣州達(dá)訊網(wǎng)絡(luò)科技有限公司）

摘 要： 在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)與其他社交網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)與不斷發(fā)展，將這個(gè)大千世界通過網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系凝聚成一個(gè)小世界，時(shí)間與空間的限制不再成為人與人之間距離的阻礙，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人類生活中不可或缺的一部分，隨著互聯(lián)網(wǎng)不斷走向成熟，許多人已不滿足科技水平止步于此，停滯不前了，由此，人們將會(huì)產(chǎn)生一系列的疑問：什么會(huì)成為下一個(gè)繼互聯(lián)網(wǎng)之后具有時(shí)代性的科技爆點(diǎn)？它會(huì)在哪里？答案已經(jīng)顯現(xiàn)出來了，那就是虛擬現(xiàn)實(shí)，它將會(huì)在社會(huì)、生活、科技、軍事等相關(guān)領(lǐng)域?qū)θ祟惍a(chǎn)生重大的影響。縱觀電話、移動(dòng)通訊設(shè)備手機(jī)、電視、計(jì)算機(jī)等的出現(xiàn)，我們能說人與人之間的信息傳遞、交互方式不受這些設(shè)備出現(xiàn)的改變和影響嗎？當(dāng)然不能。同理，我相信，VR的出現(xiàn)以及普及，將會(huì)掀起一場巨大的時(shí)代浪潮，促使整個(gè)社會(huì)在信息、科技、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域上邁向另一個(gè)新的世界，創(chuàng)造出一個(gè)屬于我們的VR時(shí)代。

關(guān)鍵詞： 虛擬現(xiàn)實(shí)；技術(shù)；應(yīng)用領(lǐng)域；發(fā)展

隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人類對(duì)于一些源自于夢(mèng)想的科技創(chuàng)新產(chǎn)品進(jìn)行研究，運(yùn)用當(dāng)代先進(jìn)的技術(shù)水平、相關(guān)知識(shí)理論與先進(jìn)設(shè)備一步步將其從虛擬的變成了現(xiàn)實(shí)，VR就是其中一員。VR的淵源是出現(xiàn)在中國戰(zhàn)國時(shí)期《墨子？魯問》中記載的削竹為鵲，讓其在天上飛行三天不落的史籍，后來外國小說《美麗新世界》和《皮格馬利翁的眼鏡》中提到的頭戴設(shè)備能與電影中人物交流等，終于在1956年，美國人完成了對(duì)古代虛擬夢(mèng)想的目標(biāo)，研究發(fā)明了世界上第一臺(tái)VR設(shè)備。直到近幾年，VR終于真正爆發(fā)了，在業(yè)界的大力推廣之下，逐漸成為當(dāng)今時(shí)代的熱點(diǎn)。因此，在這個(gè)VR時(shí)代，企業(yè)要做的便是認(rèn)清VR在國內(nèi)外的局勢(shì)，抓住機(jī)遇，讓VR在各個(gè)領(lǐng)域釋放出它最原始的美。

1、虛擬現(xiàn)實(shí)的概述

VR，其英文全稱為Virtual Reality，中文意思是“虛擬現(xiàn)實(shí)”。我們可以分段來理解這個(gè)詞，“虛擬”即可理解為一個(gè)不真實(shí)的時(shí)間，不現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，所聞所見都是虛擬的，這些都是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，我們?cè)谶@里看到的也是屬于計(jì)算機(jī)為我們構(gòu)建出來的世界。“現(xiàn)實(shí)”是指我們所處的真實(shí)的世界，具有真實(shí)的時(shí)間、現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，可以觸碰、真實(shí)感知到的。“虛擬現(xiàn)實(shí)”即是利用當(dāng)代一些高新技術(shù)設(shè)備及手段，如計(jì)算機(jī)等，為人類提供一個(gè)三維的虛擬立體空間，創(chuàng)造出一個(gè)可以讓人從視覺、聽覺等感官中體驗(yàn)到的逼真效果并且仿佛置身于現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)全新的世界。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，則指的是將虛擬信息通過以計(jì)算機(jī)技術(shù)等手段進(jìn)行搭建、層層疊加并融入到虛擬與現(xiàn)實(shí)的空間中，這樣，一個(gè)具有綜合性的交互式計(jì)算機(jī)平臺(tái)就形成了。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)際上不只只有VR，它還包括AR，即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality），而后來又衍生出MR，即混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality），我們將其稱為3R產(chǎn)業(yè)。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)及技術(shù)原理

完全沉浸式是虛擬現(xiàn)實(shí)的一大特征，此類VR系統(tǒng)為用戶開放一個(gè)具有完全沉浸的體驗(yàn)平臺(tái)，讓用戶如同身處一個(gè)真實(shí)的大千世界中，實(shí)際上，這個(gè)“世界”是計(jì)算機(jī)創(chuàng)造出來的，它通過一定的技術(shù)手段，讓用戶感受周身360°的一切事物，完全沉浸其中，這種系統(tǒng)是較為理想的、也是較為高層次的虛擬系統(tǒng)。

它通常使用的顯示器設(shè)備類型是頭盔式的，其原理是：在供給使用者一個(gè)虛擬空間之前，要對(duì)使用者的感官先進(jìn)行封閉，然后利用一系列的輸入設(shè)備和具有感官特性的設(shè)備，如空間位置定位器，三維鼠標(biāo)等，使使用者在使用過程中產(chǎn)生一種投入感、置入感，身入其境。它具有4個(gè)方面的特點(diǎn)：高度沉浸感、高度實(shí)時(shí)性與高度交互性、良好的系統(tǒng)集成度與整合性能、良好的開放性。正是有這4方面的特征，才不會(huì)使前期出現(xiàn)的眩暈感成為其發(fā)展的阻礙因素，才能對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以更加簡便、更加靈活的方式進(jìn)行構(gòu)造，更加人性化。

說了它那么多的特性之后，它到底是采用何種技術(shù)的呢？又是如何運(yùn)作的呢？

一是立體顯示技術(shù)，其主要原理是依據(jù)人眼的立體視覺，利用人的兩只眼睛所形成的視覺差的原理和運(yùn)用一些技術(shù)手段將其還原成三維立體效果。但是，要怎樣才能實(shí)現(xiàn)這種立體三維效果呢？有哪些技術(shù)呢？就目前來說，有幾種方式可以實(shí)現(xiàn)，分別是：偏振光分光3D顯示、圖像分色立體顯示、分時(shí)顯示、HDM頭戴顯示技術(shù)等。

二是3D建模，它在動(dòng)畫、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)中得到了廣泛的運(yùn)用，3D建模是在虛擬的三維空間中通過各類三維設(shè)計(jì)軟件，如3Dmax、Maya、Lightwave 3D等，建造出一個(gè)有三維數(shù)據(jù)的模式，構(gòu)建出一系列栩栩如生的人物與場景，給人以強(qiáng)烈的立體視覺沖擊感。

三是多感知自然交互技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)動(dòng)作捕捉、眼動(dòng)追蹤、語音交互、觸覺技術(shù)等幾個(gè)方面。那么，它們涉及到哪些方面呢？又是如何實(shí)現(xiàn)的呢？首先，動(dòng)作捕捉，就是要實(shí)現(xiàn)捕捉人體的包括各類身體、肢體動(dòng)作，這是為了更加自然的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界之間的交互，它通常包括傳感器、數(shù)據(jù)處理設(shè)備等，通過這些外在設(shè)備的輔助，才能更好的感知真假世界的變化，做出確切的數(shù)據(jù)處理。眼動(dòng)追蹤，它利用攝像頭進(jìn)行捕捉，再用算法實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉的識(shí)別、定位與追尋，從而確定目標(biāo)的活動(dòng)范圍。語音交互需要對(duì)使用者聲音特征的獲取并進(jìn)行匹配的相關(guān)識(shí)別技術(shù)，還需要對(duì)語音內(nèi)容的理解技術(shù)。觸覺技術(shù)則是通過某些設(shè)備或技術(shù)手段，給使用者一種觸覺上的感受，如向使用者施力等等。這幾種技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，會(huì)使虛擬中的世界更加真實(shí)，更加豐富自然。

3、虛擬現(xiàn)實(shí)的國內(nèi)外現(xiàn)狀

（1）國內(nèi)現(xiàn)狀

我國真正開始在VR方面進(jìn)行研究要追溯到20世紀(jì)90年代，在那時(shí)，應(yīng)用僅僅只存在于小范圍內(nèi)，如高檔商品上，存在這樣情況是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)不夠先進(jìn)，設(shè)備不夠完善、成本太高。直到近幾年，隨著人機(jī)交互技術(shù)的引入與不斷發(fā)展，再加上一些顯示設(shè)備的完善，VR技術(shù)真正進(jìn)入國內(nèi)市場。

就目前中國市場而言，VR企業(yè)有哪幾類呢？主要有2大類，分別從傳統(tǒng)和新型產(chǎn)業(yè)入手。一些在市場上趨向于成熟或者已經(jīng)成熟的企業(yè)會(huì)從傳統(tǒng)的軟硬件等方面向VR 領(lǐng)域擴(kuò)展，深入；而一些新型的企業(yè)則會(huì)從平臺(tái)的搭建、軟硬件的應(yīng)用、與生態(tài)的聯(lián)系等方面進(jìn)行完整的布局規(guī)劃，主要有騰訊/阿里巴巴、樂視網(wǎng)等。

國內(nèi)VR的現(xiàn)狀如此，那么，國外又會(huì)是哪番格局呢？

（2）國外現(xiàn)狀

上世紀(jì)90年代，外國在VR領(lǐng)域上已領(lǐng)先于我國，那時(shí)，外國市場上已經(jīng)出現(xiàn)了3D游戲了，如任天堂的Virtual Boy游戲機(jī)，也有諸多電影也引進(jìn)了VR技術(shù)，如《異度空間》、《捍衛(wèi)機(jī)密》等，雖然在當(dāng)時(shí)引發(fā)了很大的關(guān)注度，但仍存在著一些技術(shù)上和設(shè)備上限制，許多用戶對(duì)畫質(zhì)、價(jià)格、時(shí)間延遲等表示不太滿意。直到近幾年，外國技術(shù)逐漸邁向成熟，計(jì)算機(jī)擁有足夠強(qiáng)大的運(yùn)算能力去渲染VR世界，解決了90年代的諸多阻礙因素，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，國外VR市場將會(huì)在未來五年內(nèi)飛速發(fā)展。

4、虛擬現(xiàn)實(shí)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用

VR正在悄悄地走進(jìn)我們的世界，一步一步地深入到我們的生活中，它讓我們可以從另外一個(gè)視角或者說另外一個(gè)世界去探尋我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中想要探尋卻無法探尋的東西。無論是在教育事業(yè)還是醫(yī)療事業(yè)，航天、社交、購物或是游戲行業(yè)，VR這只無形的手時(shí)刻伸向我們，以下就虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育事業(yè)方面進(jìn)行探究。

對(duì)教育事業(yè)來說，虛擬現(xiàn)實(shí)的引入將會(huì)給教育帶來一個(gè)前所未有的繁榮發(fā)展的局面，無論是對(duì)于教育者還是學(xué)習(xí)者，將會(huì)在更深的層次理解知識(shí)。“紙上得來終覺淺”，隨著VR設(shè)備的引入，我們可以在VR的世界里找尋我們想要的答案，多方位感知真實(shí)世界中難以得到的體驗(yàn)。

其主要應(yīng)用有模擬訓(xùn)練、VR教學(xué)環(huán)境、VR實(shí)驗(yàn)室等，這些方面的運(yùn)用，消除了時(shí)間與空間的阻礙因素，也減少了成本和時(shí)間，同時(shí)，在一些存在危險(xiǎn)因素的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，有效地避免了某些威脅成分。VR技術(shù)的應(yīng)用，可以讓學(xué)習(xí)者或使用者更加放心的進(jìn)行操作，如虛擬的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)系統(tǒng)，可以免除學(xué)員因操作不當(dāng)或手誤等情況而造成的大小型人員受傷的事故，保障人員安全。在虛擬的醫(yī)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)，將人體的結(jié)構(gòu)以VR的形式展現(xiàn)，讓學(xué)生更加清晰地了解人體的基本架構(gòu)，了解各器官的運(yùn)作機(jī)制，較之傳統(tǒng)的教學(xué)方式，顯得直觀、易懂、生動(dòng)。

針對(duì)VR在多領(lǐng)域的應(yīng)用，在未來的幾年內(nèi)，企業(yè)應(yīng)該思考如何讓VR深入到生活的方方面面，并帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)與發(fā)展。

5、虛擬現(xiàn)實(shí)的未來展望

針對(duì)目前國內(nèi)外市場所處的階段，VR技術(shù)還不夠成熟，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在技術(shù)方面，需要考慮的不僅僅在計(jì)算機(jī)方面，而且要放眼大范圍的科學(xué)技術(shù)，諸如人腦科技，生態(tài)平衡知識(shí)技術(shù)、醫(yī)學(xué)技術(shù)。在消費(fèi)市場上，有些消費(fèi)者對(duì)VR還沒有完全的認(rèn)知，得不到很大的推廣。在面對(duì)這些挑戰(zhàn)，許多公司CEO紛紛作出回應(yīng)，F(xiàn)aceBook——Mark Elliot Zuckerberg表示，VR將是引領(lǐng)下一個(gè)風(fēng)尚潮流中最突出的計(jì)算機(jī)通信與社交平臺(tái)。騰訊——馬化騰認(rèn)為VR很大可能會(huì)成為顛覆微信的下一代信息的終端。

虛擬現(xiàn)實(shí)作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，在未來市場上有很大的發(fā)展?jié)摿?，它將?huì)像互聯(lián)網(wǎng)或智能手機(jī)初現(xiàn)時(shí)一樣，在社會(huì)上掀起一陣全球化智能熱潮。VR將會(huì)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大的影響，讓傳統(tǒng)與新興產(chǎn)業(yè)結(jié)合，引發(fā)一場巨大的社會(huì)變革，同時(shí)，VR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，會(huì)為其他產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式、生產(chǎn)技術(shù)等方面帶來便利，降低企業(yè)生產(chǎn)成本、生產(chǎn)時(shí)間，甚至讓企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平上升到更高的層次，全面推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，邁向一個(gè)更大更寬的世界，真正實(shí)現(xiàn)屬于我們的VR時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

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