《頭號玩家》：如“綠洲”般的虛擬世界離我們還有多遠

廖邁倫雨

近些年來，我們不難發(fā)現，電影的題材正在呈現愈加多樣化的態(tài)勢，除了常見的都市情感、懸疑推理、歷史軍旅題材外，還增加了一些跳脫于現實世界之外的仙俠、魔幻、科幻主題，但不論何種題材，背景多是在現實世界與虛幻世界之間擇其一。

3月30日在中國上映的電影《頭號玩家》就是通過在游戲里建設一個名為“綠洲”的虛擬世界，完美地實現了虛實之間的無縫切換。在虛擬世界“綠洲”里，玩家?guī)缀跄茏鋈魏问虑?，當戴上VR眼鏡進入游戲，全身的一舉一動皆能精準地體現在游戲人物身上，擁有X1體感套裝的高端玩家更是能夠真實感受人物在游戲世界里的所有觸感。相信游戲發(fā)燒友們都很期待這款游戲的“上線”，但以目前的科技水平，我們距離享受這個虛擬世界還有多遠呢？

VR技術，帶你領略“綠洲”之美

影片中，最初映入觀者眼簾的是一個在貧民窟中前行的普通男孩，放眼望去，四周破敗不堪，隨處可見斷壁殘垣。但當他戴上VR眼鏡的那一刻，仿佛帶我們進入了一個全新的世界，現代感的各種店鋪林立其間，街道上打扮時尚前衛(wèi)的玩家亦比比皆是。雖然潛意識里知道這一切其實都是游戲情境，但眼之所見確是完美到真實。這恐怕就要歸功于近幾年一直大火的VR技術了。

或許多數人都聽說過VR，但可能鮮有人真正了解它。其實它就是我們常說的虛擬現實技術，也稱靈境技術，主要就是利用計算機圖形系統(tǒng)和各種現實及控制等接口設備，模擬現實存在或未知不存在的環(huán)境及事物，讓使用者從視覺、聽覺、觸覺等感官及時、無限制地觀察三度空間內的事物，獲得一種身臨其境的感覺。

然而，想要借助VR技術進行復雜場景的完美呈現，卻并非易事。首先必須掌握虛擬現實的核心技術。首要是實時三維圖形生成技術，三維圖形生成技術并不是太難，只要有足夠準確的模型，又有足夠的時間，就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但關鍵是如何實現“實時”的三維效果。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，進入不同的大氣層，飛機飛行速度或者狀態(tài)就要發(fā)生變化，圖像也需實時調整。若要達到真實環(huán)境下的飛行狀態(tài)，至少要保證圖形的刷新率不低于15幀/秒，最好是高于30幀/秒。出于對圖像質量的要求，再加上非常復雜的虛擬環(huán)境，實現起來就變得很困難，這可能是目前VR游戲視覺觀感弱于真實情境的重要原因。

其次是系統(tǒng)集成技術，即根據應用的需求，將不同的系統(tǒng)有機地組合在一起，形成一個功能更強大、一體化的新型系統(tǒng)的過程和方法，包括信息的同步技術、模型的標定技術、數據轉換技術、數據管理模型、識別和合成技術等。

除以上兩種技術之外，虛擬現實的核心技術還有能讓用戶獲得較好的沉浸感和交互感的立體顯示和傳感器技術，以及動態(tài)環(huán)境建模技術。

可見，若想將如“綠洲”般規(guī)模龐大的虛擬世界完美地呈現在玩家面前，還需要對虛擬現實技術進行更加深入的研究，不斷提升對其核心技術控制力的精準程度，進而使玩家們更清晰地感受虛擬世界之美。

觸覺現實，讓你在游戲中享受真實觸感

同很多沉浸在虛擬世界中的玩家一樣，影片中的男主人公最初進入游戲中的主要原因，也是希望暫時忘卻現實世界中的不美好，遠離狹窄小屋里嘮叨的姑媽和她的人渣男友。但在游戲的過程中，他收獲了友情，有了一群一起并肩作戰(zhàn)的兄弟。不僅如此，還在解開“綠洲”創(chuàng)始人留下的謎題過程中，幸運地獲得了大量游戲幣，進而購買了諸多“神級裝備”，其中讓人印象最深刻的要屬高級虛擬現實衣—X1體感套裝。這套裝備讓他能夠真實地感受到虛擬世界里的觸感，不論是和女主人公在“綠洲”里相擁起舞的觸感，還是打架時的痛感，均會和游戲角色一樣，感同身受。

實際上，影片中的X1體感套裝運用的是觸覺反饋技術，此前在虛擬現實手柄中應用較多，上面多帶有按鈕和震動反饋，模擬真實的觸感，使玩家不再局限于用視覺感受虛擬世界。2015年，國外一家初創(chuàng)公司就發(fā)布了一款虛擬現實手套，通過把觸覺轉化為震動感，人們就可以在虛擬現實環(huán)境中觸摸物品。如在游戲中暴打敵人，手就能感知到拳頭的力量反饋；若看到一條河，就可以伸手感受河水的冰冷；如果看到一個西瓜，也可以感知它的重量與表皮的光滑程度。

隨著技術的進步，觸覺反饋技術已不再局限于手柄、手套等手部裝備，而是進一步擴大到背心、腰帶、褲子，乃至和影片中X1體感套裝類似的虛擬現實衣。來自蘇格蘭的一家公司就開發(fā)了一款名為Teslasuit的虛擬現實衣，這是一套可以機洗的設備，包括一條總控制中心腰帶和背心、褲子、手套。這套設備采用了電觸感技術，當玩家觸碰到某些東西的時候，這種觸感就會以電脈沖的形式，通過神經系統(tǒng)傳遞到大腦之中。除此之外，它還運用了模塊化設計，允許用戶隨時添加模塊。玩家可為其添加溫度感應、力反饋等功能。如果添加了溫度感應模塊，就可以感受到虛擬世界里下雪、下雨時的溫度變化；添加了力反饋功能，就可以感受到虛擬世界中拳擊、狠踢、點穴等多種動作的不同力道。

雖然Teslasuit的功能已較為完善，但相比影片中的X1體感套裝還是缺少了一定的整體性，其由背心、褲子等分開的個體組成，而并非一件連體服，故一些身體部位可能依然存在觸感空白。

動作捕捉，令你和游戲角色合二為一

作為電影《頭號玩家》的主線，“綠洲”創(chuàng)始人哈利迪留下的“彩蛋”究竟為何，一直牽動著大家的心，在男主角將要用水晶鑰匙開啟第三道門的時候，全世界的玩家們都在觀看直播，希望盡快一窺真相。孰料當時的男主角為躲避反派IOI公司的追捕，正在飛馳的房車里進行游戲，身體一直左搖右晃，故他的角色在游戲中也遲遲不能把鑰匙插入鎖孔，引得觀看直播的眾人暗暗著急。從另一面來看，這個情節(jié)也從側面說明了影片中的游戲設備具有良好的動作捕捉功能。

事實上，動作捕捉就是通過記錄真實運動實踐中的一系列空間關鍵點，并且將它們合并，得到獨立的數學參數并最終呈現的過程。大體上相當于一個將實際現場表演轉換為計算機圖像動畫的數字表演過程，其難度更多在于如何縮短轉換的時間，甚至實現實時轉換。

除了上述的擺動性動作，影片中還有很多需要前進、后退以及任意方向行進的走動或跑動，此時想要實現真人和游戲角色的同步性，就需要一臺全方位跑步機。美國一家公司就出品了這樣一臺虛擬現實全向跑步機。游戲中，玩家可以自由地在上面轉向，朝任何一個方向前進，玩家的運動速率和方位也會被記錄下來并同步反饋到游戲中，使他們得以通過腳步來控制游戲角色的行走和運動，體驗逼真的第一人稱視角游戲。