VR技術(shù)在車輛駕駛培訓(xùn)中的應(yīng)用與設(shè)計分析

張鳳，岑少飛

（廣西城市職業(yè)大學(xué)，廣西 扶綏 532100）

0 引言

現(xiàn)如今，學(xué)車人數(shù)逐漸增多，并且絕大多數(shù)都是高校生。為了不耽誤進(jìn)入社會后的時間，很多高校生會選擇在校時考取駕照。所以，在全國各地大學(xué)周圍的駕校內(nèi)，報名人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比駕校容納量要多，引起逃課學(xué)車、拿駕照遲緩等情況，而且還給駕校及練車者帶來了巨大困擾?！疤摂M現(xiàn)實”簡稱VR，指讓使用者具有身臨其境的沉浸感與模擬真實場景的交互性，可以加深體驗、啟發(fā)認(rèn)知。伴隨移動互聯(lián)網(wǎng)科技、AI技術(shù)的進(jìn)步，加快了VR系統(tǒng)在工業(yè)、醫(yī)療、科教以及軍事等方面的使用，沉浸式VR產(chǎn)品由于實用便攜、更能體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實成果而慢慢今后主要的發(fā)展潮流，因為沉浸式交互系統(tǒng)、VR外設(shè)硬件系統(tǒng)的持續(xù)突破，VR系統(tǒng)也慢慢向著完善健全的產(chǎn)業(yè)化趨勢擴(kuò)展。

1 VR技術(shù)分析

VR虛擬駕駛，也被稱作車輛駕駛虛擬，或車輛模擬駕駛，即采取現(xiàn)代高科技方式如：3D圖形即時生成系統(tǒng)、車輛動力學(xué)虛擬物理軟件、大視場顯示系統(tǒng)、六自由度運(yùn)動系統(tǒng)、客戶輸入硬件軟件、立體音音響、中控平臺、VR科技等，使客戶在一個模擬的駕駛氛圍中，感覺到親近真實體驗的視覺、聽覺與體感的車輛駕駛。VR技術(shù)能夠為駕駛者創(chuàng)造一個模擬的練車環(huán)境，這種環(huán)境盡管使虛擬環(huán)境，但是可以給學(xué)員提供與實地練車相同的感受。上坡下坡可以讓學(xué)員感覺前傾和后仰，虛擬出的顛簸區(qū)段也可以讓學(xué)員產(chǎn)生真實體驗，搭配其煙霧系統(tǒng)，更加可以模擬出真實環(huán)境下的大霧天和大雨天。

2 車輛駕駛教學(xué)方面VR技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)點(diǎn)

2.1 創(chuàng)新車輛駕駛教學(xué)形式

將VR技術(shù)用于車輛駕駛教學(xué)方面，打破了原來駕駛教學(xué)受到的時空制約，如同將教學(xué)任務(wù)搬進(jìn)了課堂。培訓(xùn)不再僅僅使乏味的理論講述，多媒體培訓(xùn)不再局限在圖像與視屏方面，學(xué)員能夠直接參與培訓(xùn)過程，親自感受仿真學(xué)習(xí)氛圍。

2.2 增加學(xué)員學(xué)習(xí)興趣

使用VR系統(tǒng)的車輛駕駛教學(xué)工作擺脫了原來的教學(xué)形式，可以虛擬真實的教學(xué)場景，為學(xué)員創(chuàng)造了許多感官刺激。在培訓(xùn)過程，VR技術(shù)能夠帶來專業(yè)內(nèi)容的游戲培訓(xùn)方式，能夠激發(fā)學(xué)員強(qiáng)大的學(xué)習(xí)欲望，增加他們的學(xué)習(xí)興趣。所有學(xué)員都能夠參與進(jìn)虛擬顯示的場景中，處理了很多學(xué)員未參加動手的問題，如此能夠提升全體學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。

2.3 加大培訓(xùn)的深度及廣度

部分危險性高與很難開展的培訓(xùn)任務(wù)，且實際操作的任務(wù)無法面面俱到，這樣都能夠利用VR技術(shù)展開虛擬培訓(xùn)，由此能夠加大車輛駕駛訓(xùn)練的深度。汽車技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，要求及時采購新培訓(xùn)設(shè)備方可追上科技改進(jìn)的速度。利用虛擬仿真系統(tǒng)，只用拓展系統(tǒng)內(nèi)容，使學(xué)員對新科技產(chǎn)品展開學(xué)習(xí)與拆裝訓(xùn)練，由此加大了培訓(xùn)的廣度。

2.4 完善了培訓(xùn)考核模式

原來的培訓(xùn)對學(xué)員的考核形式重點(diǎn)是培訓(xùn)報告與培訓(xùn)操作，利用虛擬仿真系統(tǒng)，能夠克服傳統(tǒng)考核形式的弊端[1]。虛擬仿真系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)員虛擬拆裝處理的精準(zhǔn)度與速度視為評價標(biāo)準(zhǔn)，智能對其操作做出評分。虛擬系統(tǒng)還能夠安裝虛擬考試軟件，隨機(jī)抽出題目，系統(tǒng)將記錄學(xué)員在考試環(huán)節(jié)的操作，展開科學(xué)與客觀的評分。

3 VR技術(shù)的基本原理

計算機(jī)一種高速運(yùn)算的電子計算設(shè)備，人類大腦功能比較有限，新時期為研發(fā)規(guī)劃出一種幫助人類大腦做出大量先進(jìn)高級的成果，探究技術(shù)進(jìn)步的極限，VR技術(shù)誕生了。伴隨VR技術(shù)的推廣，其給人們帶來的良好享受必定是不能小視的，但是，這種東西被很多人認(rèn)為是一種把大量零件組裝形成的高級設(shè)備，其內(nèi)部存在高級計算系統(tǒng)能夠幫助人們完成許多困難的工作。新時期，盡管技術(shù)超前，但是逐漸的人們慢慢追求人性的無法取代行，人類追求著能夠把該種內(nèi)部高級科技使用得更為貼近人性，補(bǔ)充現(xiàn)代人們生活空虛的方面，即代表了VR系統(tǒng)產(chǎn)生的必然性?？菰锏纳鐣钆c現(xiàn)實壓力使得人們追求虛擬環(huán)境的生存模式，VR剛好迎合了人們該種需求，VR技術(shù)聚集了計算機(jī)高級科技，但其與計算機(jī)最明顯的區(qū)別在于，VR技術(shù)不僅具有視覺感知，其還具備聽覺、觸覺以及運(yùn)動感知，也包含味覺感知、嗅覺感知[2]。完美的虛擬現(xiàn)實要具備一切人所擁有的感知能力。但是，要達(dá)到身臨其境的效果很難，若想真正騙過人的大腦，基本上是無法完成的目標(biāo)，這同樣是VR技術(shù)幾十年后才邁向普及道路的原因。目前，VR產(chǎn)品能夠大體分為兩種，一是要利用外界硬件幫助計算的，例如Oculus Rift與HTC Vive，這些產(chǎn)品需要接入一臺高質(zhì)量計算機(jī)才可以運(yùn)行。另外一種就是依靠設(shè)備內(nèi)設(shè)硬件幫助計算的，例如Pico Neo VR整體機(jī)、大鵬VR整體機(jī)，這類VR產(chǎn)品的特征是不用其他設(shè)備幫助，可以完全獨(dú)立運(yùn)行。而這些產(chǎn)品均是許多技術(shù)的統(tǒng)一，包含實時3D電腦圖形系統(tǒng)，廣角立體顯示系統(tǒng)，對觀察人員頭、眼與手的追蹤系統(tǒng)，及其觸覺、力學(xué)顯示、立體音、在線傳送、語音輸入/輸出系統(tǒng)等等。

4 現(xiàn)代車輛駕駛現(xiàn)狀與培訓(xùn)要點(diǎn)

現(xiàn)代車輛駕駛選擇現(xiàn)實模式最真實的培訓(xùn)學(xué)員駕駛技巧。駕駛技巧根本上屬于培訓(xùn)與拓展學(xué)員多感官協(xié)調(diào)運(yùn)用的技能，其依靠車輛這個載體，從狹義方面來說便于人民交通出行，實際上不止這樣。個人覺得實際上培訓(xùn)了學(xué)員對車輛內(nèi)部設(shè)施的空管把控與協(xié)調(diào)技能、對外部環(huán)境危急相聲和視覺沖擊的處理能力、對區(qū)段情況的視覺判斷與認(rèn)知水平、對災(zāi)禍的處置能力，其實是對學(xué)員整體技能的考察[3]。但是，現(xiàn)代車輛駕駛教學(xué)消耗場地、車輛、汽油以及人員等資源的基礎(chǔ)上，無法給學(xué)員帶來全新的感受，甚至許多國家產(chǎn)生擁擠癱瘓情況，簡單地說，人們?yōu)榭捡{照而憂愁。這時，VR技術(shù)的使用就顯得十分重要了，其存在虛擬仿真系統(tǒng)環(huán)境的特征，用于車輛駕駛教學(xué)方面將是重要趨勢。

5 車輛駕駛教學(xué)方面VR技術(shù)的運(yùn)用

車輛駕駛教學(xué)方面VR技術(shù)的使用實質(zhì)上屬于車輛駕駛模擬系統(tǒng)，非常適宜。VR技術(shù)令學(xué)員融入仿真駕駛的虛擬場景下，達(dá)到了“身臨其境”的效果，能夠讓學(xué)員在享受VR這種新型科技達(dá)到順利學(xué)習(xí)駕駛技術(shù)的目的。

5.1 對于內(nèi)部設(shè)施

方向盤、剎車與油門、離合器操控實現(xiàn)觸覺反饋。高質(zhì)量的車內(nèi)包括自帶小型車輛設(shè)施，場地能夠自由選取，大都集中在家里。節(jié)約空間，新手能夠真正享受個人空間提供的滿足感，避免了外部交通擁擠造成的影響[4]。新手駕駛的基礎(chǔ)上，車內(nèi)獲得以上設(shè)備狀態(tài)與控制面板的開關(guān)輸入信號，利用傳感器電路調(diào)整成電信號，然后調(diào)整成數(shù)字信號傳入電腦內(nèi)。電腦自帶識別軟件判斷和模擬該信號，真正達(dá)到了計算機(jī)與VR系統(tǒng)的有效融合。

5.2 對于外部聲音

雨聲、雷擊，外部騎車?yán)龋獠颗鲎驳穆犛X反應(yīng)。車內(nèi)借助聲音傳導(dǎo)系統(tǒng)，新手的車內(nèi)除了一般操作外還需戴上刺激聽覺神經(jīng)的全新高級耳麥，其連接聲音傳導(dǎo)器，然后連接電腦。電腦加載逼真的雷擊、雨聲、汽車?yán)群团鲎猜曇?，傳?dǎo)進(jìn)人耳，產(chǎn)生立體聲，考察了學(xué)員的應(yīng)變技能。

5.3 對于外部視野

外部汽車和本汽車、路況區(qū)段、紅綠燈、每種氣候的視覺應(yīng)變。車內(nèi)選擇Agent創(chuàng)模系統(tǒng)與適當(dāng)物理因素創(chuàng)建汽車3D模型和紅綠燈效果。

基于圖形渲染系統(tǒng)更新路況區(qū)段，并體現(xiàn)虛擬車輛針對周邊物體的部位，把實時物理虛擬狀態(tài)體現(xiàn)在三臺電腦屏幕上，學(xué)員按照屏幕上提示的內(nèi)容展開操作，接著圖形渲染系統(tǒng)按照其操作展開計算形成新狀態(tài)，及時更新然后傳送至屏幕上，以此重復(fù)。而VRAY渲染設(shè)備與C4D均可以得到較好的圖形渲染成效。而且，借助粒子系統(tǒng)仿真雨天效果。

5.4 對于外部意外災(zāi)禍

汽車碰撞等問題的解決能力。而且模擬汽車嚴(yán)重碰撞時的火藥味，營造氛圍。完全能夠使用美國某VR公司研制的一種Cyrano圓形產(chǎn)品。擴(kuò)散特殊的火藥氣味，但是，要選擇適宜的匹配手機(jī)APP store確定其氣味[5]。氣味屬于一種較強(qiáng)的情緒催化劑，可以讓人們聯(lián)想到許多事情并出行真實感受，該種嗅覺刺激會比視覺及聽覺好很多。所以，它在車輛駕駛教學(xué)方面的使用非常重要。

5.5 VR系統(tǒng)的巔峰使用

智能糾正軟件。車輛駕駛教學(xué)不可或缺的是對學(xué)員的科學(xué)引導(dǎo)，則既然無真人指導(dǎo)，VR系統(tǒng)必將依靠本身優(yōu)勢取得這種成效。評判軟件會在電腦中智能形成一套規(guī)范人性化的車輛駕駛流程，科學(xué)的對學(xué)員操作展開對比并及時打分，體現(xiàn)在右上角的屏幕中，低于該標(biāo)準(zhǔn)會對學(xué)員提供指導(dǎo)，顯示準(zhǔn)確應(yīng)對措施，取得面向訓(xùn)練的車輛駕駛效果，讓學(xué)員主動完成駕駛練習(xí)。

6 結(jié)語

現(xiàn)如今，VR在車輛駕駛教學(xué)中的使用非?？捎^,但從整體來說，其有些發(fā)展阻礙依舊不得忽視。首先，其不能讓人類真正進(jìn)到虛擬世界，于OculusRift開發(fā)圈存在一個典型的笑話,每當(dāng)有人使用戶站著走走時，對方一般不敢隨便走動，由于Oculus Rift依舊要借助線纜連入計算裝置上,由此極大限制了用戶的行動范圍。他們的行動范圍比較限，畢竟不能營造真實的自然氛圍給人帶來的舒適感受。其次，虛擬現(xiàn)實最大的問題可能是怎樣在虛擬環(huán)境下和目標(biāo)展開互動。輸人設(shè)備依舊尚待優(yōu)化。最后，其帶給人們疲勞的感覺,VR有些產(chǎn)品的鏡頭若應(yīng)用不當(dāng)會使人產(chǎn)生惡心感[6]。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，女性一般會比男性更容易形成惡心感。所以，這些問題還是當(dāng)下人類改進(jìn)VR技術(shù)需要克服的瓶頸。而且，如何讓VR技術(shù)得到普及，不管老少，不管男女皆宜，會是一個難題。

從某種含義上來講，VR屬于一種普遍的創(chuàng)新觀念，比如特別是在當(dāng)下車輛駕駛教學(xué)方面就非常適合融入該種鮮活的觀念，其是人類進(jìn)步思想的產(chǎn)物。VR技術(shù)打破原來現(xiàn)實的車輛駕駛對自然環(huán)境的浪費(fèi)，機(jī)器人性的疲勞，基于新型的VR技術(shù)給當(dāng)代人一種新型的多感官、人性化感受，非常難得。基于VR環(huán)境，人們必定全面尋求且享受這種新的生活模式。