虛擬現(xiàn)實技術(shù)與VR游戲

楊晨源

摘 要 隨著人類社會的發(fā)展，人們對于生活體驗的要求越來越高，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也由此而生，現(xiàn)在其在技術(shù)上已經(jīng)得到實質(zhì)性的突破。虛擬現(xiàn)實技術(shù)有著沉浸感強(qiáng)，體驗真實，構(gòu)想豐富等特點。因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也在很多領(lǐng)域得以應(yīng)用，目前而言，其最主要的應(yīng)用是在游戲領(lǐng)域。本文主要介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基本概念與特征原理和VR游戲的現(xiàn)狀與問題、解決方法及前景。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實；VR；游戲

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）203-0089-02

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實技術(shù)，又稱VR技術(shù)，是通過計算機(jī)的圖形與仿真技術(shù)、立體顯示技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、語音輸入輸出技術(shù)、空間定位技術(shù)等相關(guān)技術(shù)集合發(fā)展而成的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，具有沉浸性、交互性和構(gòu)想性這三大基本特征。其中沉浸性主要指使用者在虛擬環(huán)境中的感知程度，以及對周圍環(huán)境的真實性的認(rèn)可；而交互性主要是指在虛擬環(huán)境中對物體的可操作程度以及從物體所得到的反饋的自然程度；構(gòu)想性指的是開發(fā)者可以將各種各樣的事物展現(xiàn)在虛擬環(huán)境中，不僅可以使使用者感受到現(xiàn)實世界客觀存在的物象，而且還能體驗到僅存于幻想世界的環(huán)境。該技術(shù)最大的特點是通過模仿使用者嗅覺、聽覺、視覺和觸覺，創(chuàng)造出一個虛擬的環(huán)境，并讓使用者在這個環(huán)境中接受到真實環(huán)境的感覺，并且能夠與該環(huán)境中的事物進(jìn)行交互，最終給予讓使用者認(rèn)為環(huán)境中的一切都是真實的。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)起源于美國，最早的設(shè)備是一款集成體感裝置的3D互動終端“Sensorama”，之后有世人熟知的“達(dá)摩克利斯之劍”，以及后來用于模擬太空作業(yè)等方面的NASA頭盔，還有就是2009年發(fā)布的Oculus Rift，這是一款真正意義上的消費級別的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品。而發(fā)展到目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已在游戲、影視、醫(yī)學(xué)、軍事、航空航天、設(shè)計等領(lǐng)域有深入應(yīng)用。

電子游戲最初講求的是交互性，使玩家得到良好的游戲體驗，而隨著從黑白游戲，再到二維、三維大型游戲的游戲畫面質(zhì)量與操作系統(tǒng)的不斷升級，游戲的沉浸性與構(gòu)想性也在不斷提高。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)完美的契合了電子游戲的設(shè)計與體驗需求，因此其在游戲領(lǐng)域有著極大的發(fā)展空間與良好的前景。近年來，由于游戲市場的火爆，各大游戲廠商“兵戈相見”，競爭十分激烈，而因為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的交互性、沉浸性、構(gòu)想性的特征可以給消費者帶來更高的游戲體驗，各大廠商也紛紛將目光投向了VR游戲，也從而促進(jìn)了VR游戲的發(fā)展。

2 沉浸性與交互性原理

2.1 VR技術(shù)沉浸感產(chǎn)生的原理

現(xiàn)在的電子游戲都追求更好的視覺效果，究其原因，是為了給玩家更強(qiáng)的沉浸感，使玩家深深代入游戲的世界中，享受游戲的樂趣。而VR技術(shù)所帶來的沉浸感是到現(xiàn)在為止最為出色的，這主要跟立體顯示與三維虛擬聲音生成技術(shù)有著密不可分的關(guān)系。作為可以給使用者帶來強(qiáng)烈沉浸感的最重要VR設(shè)備部件，

VR頭顯主要憑借下述3個方面使使用者沉浸于虛擬世界中：第一，通過凸透鏡來擴(kuò)大使用者的視野，使其能接受到更大的即時圖像范圍，目前所能提供的視野范圍大約在90°～120°，這已經(jīng)可以達(dá)到市面上性能優(yōu)良的投影系統(tǒng)的所能提供的視野水平，而且VR頭顯更為出眾的是使用者幾乎不會被外界影像干擾；第二，通過固定在頭部的螺旋儀，感知使用者頭部的運動，并將該信息處理并交由圖像生成軟件，從而使呈現(xiàn)的人眼前的三維圖像能以很高的頻率實時更新，給與使用者更為真實的視覺感受，讓人沉浸其中；第三，通過呈現(xiàn)給人左右眼不同的圖像，讓使用者獲得跟為真實的立體感，使虛擬環(huán)境中的三維效果更為突出。除了視覺上更加符合實際，聲音的“真實性”對于沉浸性而言也尤為重要，這主要與三維虛擬聲音有關(guān)。三維虛擬聲音與人們熟悉的立體聲音最大的不同是立體聲音只是來自于聽者的某一個平面，可是三維虛擬聲音能使聽者感受到四面八方的聲音，相當(dāng)于整個聲音系統(tǒng)像一個球形空間圍繞著聽者的雙耳。因此，三維虛擬聲音可以增強(qiáng)空間信息，讓聽者能夠判斷出聲源的確切空間位置，而當(dāng)其與立體顯示技術(shù)結(jié)合在一起時，會給使用者帶來視覺感受、聽覺感受的雙重信息享受，使人沉浸在虛擬世界中，增強(qiáng)臨場效果，從而極大提高使用者的沉浸感。

2.2 VR技術(shù)交互性

交互感是玩家獲得游戲體驗最基礎(chǔ)的方面，玩家通過可輸入輸出的外部設(shè)備進(jìn)行一系列操作來達(dá)到自己的目的，然后得到游戲的反饋，最終從游戲中得到愉悅感和成就感。目前市面上的大部分游戲都是通過鍵盤、鼠標(biāo)、手柄和可觸屏幕等設(shè)備來完成人與游戲之間的交互，這種方式較為局限，只是通過一些按鍵來完成行走、奔跑、擊打等行為，無法讓玩家得到某種操作的真實體驗，限制了游戲體驗的進(jìn)一步提高。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)可通過動作捕捉及空間定位技術(shù)，提高游戲與玩家之間交互的真實性，符合客觀規(guī)律，大大提高了玩家的游戲體驗?，F(xiàn)在市面上常見的動作捕捉與空間定位技術(shù)有以HTC LIVE為代表的激光定位技術(shù)，以O(shè)culus Rift為代表的紅外光學(xué)定位技術(shù)，以PS VR為代表的可見光定位技術(shù)以及以Leap Motion為代表的計算機(jī)視覺捕捉技術(shù)，這些技術(shù)都通過相關(guān)的追蹤設(shè)備獲取相關(guān)信息，然后由后續(xù)的程序處理這些信息，來獲得所有物體的空間信息，最終通過對所有空間信息的整合來捕捉使用者的動作，而虛擬環(huán)境會根據(jù)不同的動作做出相應(yīng)的反饋，從而完成玩家與游戲之間的交互。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)與VR游戲

3.1 VR游戲的現(xiàn)狀及問題

由于HTC、Oculus與Sony消費級的三大頭顯的相繼發(fā)售，2016年被公認(rèn)為“VR元年”。從這以后，各種消費級VR頭顯也陸續(xù)發(fā)布，包括著從幾十美元的入門級產(chǎn)品到幾千美元的一體式頭顯的不同定位。雖然VR頭顯得到了蓬勃發(fā)展，市場規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，但是相比其他游戲設(shè)備，VR頭顯的普及率非常低，目前基本上僅是那些VR愛好者或游戲發(fā)燒友才擁有可以運行大型游戲的VR頭顯。而且，鑒于VR游戲需要構(gòu)建十分逼真的場景和非常高的FPS（每秒傳輸幀數(shù)），以及三維虛擬聲音的合成與處理等，其對于運行設(shè)備的要求極高，比如目前的絕大部分依靠電腦運行處理的VR頭顯，就需要電腦配置更高性能的顯卡、CPU、運行內(nèi)存等。這些基礎(chǔ)設(shè)備方面的問題與限制使得VR游戲的消費人群難以擴(kuò)大。目前VR游戲的消費力較弱，市場需求較少，這又導(dǎo)致了VR游戲的開發(fā)受阻。在VR領(lǐng)域的投資方面，游戲投資所占比重最大，可大部分游戲項目都處于虧損狀態(tài)，尤其是一些大型VR游戲， 獲得的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于開發(fā)與維護(hù)所需的費用。目前僅有少數(shù)的VR游戲能夠給開發(fā)者帶來收益。難以盈利的現(xiàn)狀以及較大的開發(fā)難度令很多想開發(fā)VR游戲的人望而卻步。另外，VR技術(shù)做不了所有類型的游戲，例如，目前世界上最為火熱的游戲之一的《英雄聯(lián)盟》，因為其需要固定在第三方視角進(jìn)行操作而難以在VR設(shè)備上呈現(xiàn)，這種第三方視角的游戲主要強(qiáng)調(diào)操作性與競技性，而不是真實性與沉浸性，VR技術(shù)并沒有什么優(yōu)勢。在游戲機(jī)制上，由于傳統(tǒng)游戲操作的方式的深入人心，人們更習(xí)慣于用鍵盤、鼠標(biāo)、手柄等進(jìn)行操作，這也使得人們需要更長的時間來學(xué)習(xí)與適應(yīng)VR游戲的交互方式。

3.2 VR游戲現(xiàn)存問題的解決辦法

為使VR游戲得到更好的發(fā)展，最重要的是提高VR設(shè)備的普及率，這需要VR技術(shù)的不斷完善與提高，以及VR設(shè)備產(chǎn)品在質(zhì)量與價格的升級。只有質(zhì)量優(yōu)良的VR設(shè)備的價格符合現(xiàn)階段大眾的購買力時，才有可能出現(xiàn)家家戶戶都擁有VR設(shè)備的情況。其次，就是VR游戲的開發(fā)方面。雖然現(xiàn)階段VR游戲的收益狀況很差，但是必須有優(yōu)秀的游戲內(nèi)容才能吸引更多的人擺脫電腦、手機(jī)、PS4，來玩VR游戲，從而擴(kuò)大VR游戲的消費人群與市場，加快VR游戲盈利的進(jìn)程，才能促進(jìn)VR游戲的蓬勃發(fā)展。而優(yōu)秀的VR游戲應(yīng)該讓玩家感覺舒適，獲得良好的游戲體驗，這樣才能使玩家投入更多的時間與金錢；并且應(yīng)該簡化游戲機(jī)制，縮短上手時間，提高游戲的可重玩性，使得玩家在上手后便深深被該游戲吸引??；更重要的是，優(yōu)秀的VR游戲應(yīng)充分展現(xiàn)VR技術(shù)的沉浸性、交互性、構(gòu)想性三大特征，選擇適合VR技術(shù)的游戲類型，比如說能使玩家有強(qiáng)烈的身臨其境感的第一人稱的游戲，并且要跟傳統(tǒng)的游戲不一樣，這樣才能提高人們玩VR游戲的興趣。

3.3 VR游戲的前景

如今是一個不斷發(fā)展與創(chuàng)新的時代。鑒于人們消費能力與游戲需求的會不斷提高，以及VR技術(shù)的優(yōu)勢，VR游戲的前景可以說是光明的，雖然部分預(yù)測機(jī)構(gòu)認(rèn)為到2020年VR游戲的市場規(guī)模占比將接近50%，可從目前的情況看，距離VR游戲與傳統(tǒng)游戲分庭抗禮還需要很長一段時間。可毋庸置疑的是，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會成為繼計算機(jī)技術(shù)后下一代計算平臺，屆時虛擬游戲的時代也會來臨。相信VR游戲的明天會更加美好。

參考文獻(xiàn)

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