虛擬世界大遷徙：VR元年引爆人類數字化生存革命

劉璇+馮一鳴

2016年7月7日，中國國際消費電子博覽會在青島舉行。會上，9D公司的虛擬游戲《野戰排》和海信公司的虛擬藝術創作現實狂賺眼球。2016年被稱為VR（Virtual Reality，虛擬現實）技術拓展與應用的爆發元年，國內外各大IT公司和互聯網企業紛紛涉足并加速在VR領域的布局。

國際方面，谷歌的Magic leap、Google glass、Project tango，微軟的HoloLens，英特爾的Daqri作為科技與視野的風向標引領VR主流市場。國內方面，BAT（百度公司、阿里巴巴集團、騰訊公司）也將VR擴張戰略的實施提上日程。阿里VR實驗室推出“造物神”計劃、“Buy+”計劃，建立3D商品庫；騰訊公布Tencent VR SDK及開發者支持計劃，并推出VR頭盔、VR眼鏡與VR一體機產品；百度則在視頻領域發力，推出VR頻道，旗下愛奇藝也推出VR頻道和VRAPP。此外，小米、樂視、奇虎360也不甘落后，在內容、設備等方面自主研發了各具特色的應用與產品。專注于VR設備研發的公司（如暴風科技、焰火工坊、睿悅信息、3Glasses、蟻視科技等）亦成為新秀，大有占據未來文化硬件市場之勢。

VR技術在早期主要被運用于軍事培訓和演練，隨著技術的不斷革新和設備的更新換代，其觸角逐漸延伸到虛擬教育、生物技術、醫療輔助、協同創新、游戲娛樂、電子商務、工作學習、城市規劃、古跡復原、文化遺產傳承等諸多領域。從當下的發展狀況來看，VR主要借助智能眼鏡、智能跑鞋、虛擬頭盔、數據手套等智能可穿戴設備向大眾呈現仿真的現實場景，其最顯著特征為高沉浸性、高代入感。2016年，各大VR公司普遍將產品經營的重點集中于頭戴式顯示器的研發與銷售，預計到2020年，全球頭戴VR設備年銷量將達4000萬臺左右，市場規模約400億元，加上內容服務和企業級應用，市場容量將超過千億元。

虛擬現實技術之概念

“虛擬現實”的概念（又譯作靈境、幻真）由美國VPL Research Inc.的董事長Jaron Lanier所創，是近年來出現的綜合性較強的高端模擬集成化技術，主要通過計算機仿真技術真實地還原現實世界中的三維坐標，并利用人眼視覺原理在屏幕中再現栩栩如生、令人完全沉浸其中的模擬世界。在VR營造的虛擬化三維空間中，開發者給使用者以視覺、聽覺、觸覺、感覺等感官上的模擬體驗，讓使用者如同身臨其境一般即時、真實、互動地觀察事物。這種新互動媒體恰似愛麗絲夢游所至的仙境一般豐富著人類的生活。

虛擬現實技術之發展歷程

1965年，美國著名計算機圖形學學者伊凡·蘇澤蘭（Ivan Sutherland）在IFIP（國際信息處理聯合會）會議上做了題為“終極的顯示”的報告，描繪出一種將虛擬環境轉化為真實感受的“模型現實世界”，標志著虛擬現實理念的誕生。20世紀80年代，美國VPL公司的創建人之一Jaron Lanier正式提出了“Virtual Reality”一詞，使“VR”成為描繪虛擬現實技術及相關領域的專用簡稱。

虛擬現實技術在初期主要被應用于軍事，如美國陸軍與國防部自20世紀80年代起便合作開發并應用SIMNET計劃，通過數百個模擬器來構建虛擬仿真的戰場系統，為軍隊的協同訓練提供方便。然而，體積大、造價昂貴、難以移動、易導致眩暈等弊端也使得虛擬現實技術開發者不得不重新思考VR的未來走向。直至20世紀90年代，伴隨著互聯網技術、計算機技術、交互技術、硬件設備水平的高歌猛進和人類消費需求的日趨多元化、擴大化演變，VR逐漸突破原有狹小的軍事、航天等應用領域，在醫學、娛樂、室內設計、游戲、文物保護、地質測量、能源等方面大有作為，進入快速發展時期，并呈現出典型的平民化應用趨勢。

虛擬現實技術之獨特魅力

VR技術作為新型互動媒體生存發展的重要依托，涉及計算機圖形學、視覺傳達、生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、語音識別與合成技術、人機接口技術、網絡技術及人工智能技術等多種高端技術。由于涉及多門學科，VR技術生來便具有其他模擬技術無可比擬的集成性優勢，其強大的交互性、構想性、沉浸性令其他媒體技術難以與之齊肩。

交互性主要體現在人與虛擬環境之間的交流互動，即用戶享受的環境不完全是由規劃者設計好的，而能隨著用戶做出的即時反應產生變化。用戶通過信息輸入設備（如手套、手柄等）將自身的動作轉化為信息流并輸入系統，虛擬環境中的事物在接收信號后產生數據調度及表征上的相應變化，更符合人類現實世界的即時反應性和持久變化性，從而使人產生處于逼真世界的直觀感受。數字兵器、VR眼鏡、飛行模擬器等案例皆是VR技術高度交互性的典范。

構想性一方面指用戶可以在虛擬現實空間充分發揮主觀能動性和天馬行空的想象力，具有充分自由；另一方面也意味著在虛擬現實中，整體世界與世界觀的營造如若離開人的積極創造、感知能力、認知能力等主觀因素，則將全方位崩塌，環境也將無法變化，問題也將無法解決。因此，虛擬現實在本質上是一種建立在主觀想象基礎上的虛無環境。

沉浸性是虛擬現實在交互性與構想性作用下的結果，指虛擬世界在用戶心中形成的如真似幻的強烈逼真感受。這種逼真感受恰恰是VR技術最吸引人之處，也正因如此，VR才能在現代人生活的大都會中建立一個沒有邊界的精神烏托邦，為渴望精神自由、精神解脫、精神逆反的摩登人群提供束縛相對較小的心靈棲息地。

虛擬現實的發展與應用現狀

獨一無二的個性藝術創作

藝術品的價值在于體現作者獨一無二的藝術創意與才華積淀。當藝術創作與VR技術碰撞出獨特火花，平民百姓也完全可以通過VR頭盔、VR手套等設備進行頗具個性的藝術創作。

谷歌強勢發布的繪圖應用Tilt Brush已被業界譽為“馬良的神筆”，軟件實質上是運用VR技術來構建可供人沉浸其中的虛擬作畫空間。體驗者在VR眼鏡的幫助下，可選擇各式各樣的奇幻作畫材料（如激光、彩虹、星星、云霧等），親自用畫筆構建城堡、動物等立體模型，還能實現更換作畫環境、換衣、裝修城堡等更高級功能，使“神筆馬良”的人類古老幻想成為現實。國內方面，著名互聯網藝術品平臺奇點藝術也緊跟時代潮流，利用HTC Vive及高端配置主機提供類似的VR繪畫創作體驗。

正如伯克所說的“藝術是人類的天性”，VR技術讓創作技巧薄弱的平民百姓擁有創作曼妙絕倫的藝術品的可能性，讓藝術創作的權利“下移”至素人層面，更使設計師、藝術家的創作空間和創作手段優化升級，整體上推動人類的創意迸發與藝術造詣的進步。

“上帝之眼”輔助生物醫療

VR技術的應用推廣在現代醫學發展中也有重要意義，這集中體現于虛擬化診斷、手術優化、康健系統等方面。

最具代表性的虛擬化診斷方式是遠程醫療，即結合VR技術和遙感、遙控、互聯網技術，將醫療中心的技術設備的應用空間無限擴展到邊疆、海島、艦船等遠距離之處，在此基礎上提供診斷、咨詢等服務。如美國聯合航空公司的遠程醫療系統，為飛行員提供從心臟、血壓到呼吸等全方位的監測，并連通移動通訊設備，獲得地球的醫療支持；保定市清苑區中醫院也已經聯合北京宣武醫院，在心醫國際數字醫療系統（大連）公司的技術協助下打破時空疆界，提供高水平的遠程診斷。除遠程醫療外，VR技術還可采集X光片的數據并上傳至PC顯示端，實現醫療輔助的虛擬化。VR技術在手術優化和康建系統方面的作用也不容小覷，主要通過建立虛擬人體器官模型、手術訓練器、手術優化器材等器械，實現醫生手術水平和病人手術的舒適度、安全度提升。華盛頓大學還推出一款VR視頻游戲 “SnowWorld”，讓手術中的患者在音樂中向企鵝扔雪球，可有效阻礙大腦中的疼痛通路，減輕傷口治療、燙傷治療、物理治療等過程中的劇烈疼痛。

科技發展的終極關懷是為人類服務。在人類消費水平持續提高的大背景下，人性化服務已經成為醫療的最高境界。VR技術如同楔子一般嵌入病痛與醫療之間原本較為生硬的間隙之中，成為提升醫療服務水平乃至緩和醫患關系的有效手段。

電子商務的在線體驗

虛擬現實應用井噴式發展，無限的商業機會也同時爆發。當VR技術遇上互聯網力量，歷經B to B、C to C、B to C、 O to O的電子商務傳統模式也順勢而動，羽化蝶變。

眾所周知，電子商務最大的優點是簡單快捷，可實現足不出戶式的購物。然而，這種優勢也伴生著電子商務的最致命缺陷，即極度缺乏類似于現實生活中實體店的購物體驗。利用虛擬現實技術即可解決此類難題：商場、貨架、物品乃至售貨員和店內裝飾均再現眼底，商品的360度觀察和現場試用也可實現，這將使顧客擁有身臨其境的購物感受。2016年上半年，阿里巴巴宣布成立VR實驗室并推出“Buy+”計劃，通過VR技術打造三維購物交互式場景。消費者戴上VR眼鏡并進入VR版淘寶界面即可挑選、試用商品，也可突破地域限制更換購物場地 （如紐約第五大道等）。阿里巴巴的“造物神計劃”將成為使世界商場虛擬化的巨大信息資料庫，已經突破原始單一的購物職能，成為眾多網民進行虛擬化休閑娛樂購物旅行的重要手段。

在以阿里巴巴“Buy+”為代表的VR電子商務計劃開啟并急速推進的趨勢下，商業生態多元化、商業服務娛樂化將成為引領電子商務購物體驗的大旗，實體店相關業務將進一步被電子商務蠶食，中國乃至全球的商業格局將產生巨變。虛擬現實與影視產業

優化視覺效果是VR技術的首要使命，其在影視領域的獨到運用超越了以往非立體的2D技術和非參與性的3D技術，必將成為未來諸多影視企業爭相搶奪的蛋糕。好萊塢及中國的視覺特效公司均已涉足甚至已經推出VR視角電影（如Oculus的《LOST》、《速度與激情》導演林詣彬的《HELP》等），且推出的作品基本皆屬于時長10分鐘左右的短片。

除影視作品外，在線直播媒體與VR技術結合的產物——VR直播也成為市場新寵。目前全球最大的虛擬現實直播平臺NextVR專注于提供高清晰立體賽事、文藝會演等高關注度項目的直播，如NBA的新賽季揭幕賽、美國總統民主辯論賽以及與Live Nation合作推出的演唱會直播皆已在此平臺誕生。國內方面，花椒直播平臺已開發VR直播渠道并免費發放10萬臺VR眼鏡、1000臺VR攝像設備用于推廣普及，大范圍平民化的VR直播呼之欲出。

鑒于成本高、拍攝難度大、視覺質量參差不齊、VR設備普及率低等現狀，VR與影視產業的全方位交融在短時間內仍難以實現。但不可否認的是，在“ 體驗+“”明星效應“”網紅經濟”“互聯網+”“文化科技+”等趨勢的推動效應下，VR影視必將以其他技術難以企及的集成性成為未來諸多影視企業的必備制勝法寶。

數字化生存——城市建設與室內設計

曼紐爾·卡斯特在其著作《信息化城市》中揭示出信息技術對人類生存空間的重塑，也啟示大眾運用VR技術在現代城市建設和室內設計領域有所作為。

孫江的《空間生產——從馬克思到當代》詳盡闡釋了厚重的大都會讓位于輕靈的虛擬城市空間的理念。將這種理念嵌套于VR技術的應用，便催生了“數字城市”“城市仿真”等現象。這不僅能直觀體現出城市建筑、道路、排水系統、湖泊溝渠等“硬環境”，還能使天氣、供電等柔性可變環境一目了然。隨著城市建設VR技術應用水平的持續提高，比 “數字城市”“城市仿真”等現象更為現代化的“智慧城市”應運而生——智慧城市即運用VR、云計算、大數據、互聯網等技術優化城市規劃與建設的模式。例如，江蘇無錫市政府在全市普及性建設上萬個無線WiFi接入點，還在各大社區和商業區設置顯示屏和觸摸終端，以諸如此類的終端構建出虛擬架空的“另一個無錫”；深圳市也在《關于轉變工業經濟發展方式的若干意見》中提出建設“智慧深圳”的目標并付諸實施。

VR技術不僅能完美地表現城市整體環境，在微觀層面還能形成仿真居室的三維空間，使人自由穿行其中，方便人們體驗居住效果以及規劃室內布局。瑞典著名家具品牌宜家家居推出虛擬現實體驗APP“IKEA VR Experience”，用戶可應用此款APP真實可感地體驗宜家廚房，且櫥柜等設施的顏色和高度可靈活調整。宜家通過可視化廚房的建立，讓更多顧客免去親身到實體店體驗的不便，極大擴展了產品宣傳的廣泛度。

創新文化遺產傳承方式

VR技術的合理運用可以將文化遺產的繼承、保護與創新發展模式進行整體更新。從當下來看，VR技術在文化遺產傳承中的功效發揮主要通過以下三種方式完成：第一，采集文化遺產的影像、數據、文字等信息，統一轉化并儲存為文化遺產信息庫或建立三維虛擬模型，以實現文物相關資料更完善、更科學的保存。例如，洛杉磯蓋蒂博物館于2016年依照莫高窟原貌制作了高科技復制仿真窟，游客戴上VR眼鏡進入大小、形狀與洞穴實體相仿的房間，即可在聚光投影技術的協助下享受虛實相生的精美壁畫。第二，利用虛擬現實檢測并復現文化遺產（尤其是物質文化遺產）的內外部原貌，方便檢測與修復文物裂痕、磨損、缺失等，提升檢測與修復效率。第三，建立文物的虛擬化形象，并利用互聯網傳播至大眾視野，使文化遺產打破時間與空間的藩籬，為更多人所了解、認同、傳承。如大英博物館攜手三星于2015年在“Virtual Reality Weekend”（虛擬現實周）活動中向游客提供VR眼鏡設備，游客可借此欣賞古樸華麗的虛擬穹頂和大英博物館內青銅文物的3D鏡像。

可持續性是文化遺產的保護原則之一。在傳統文化遺產保護方式越來越難以走進大眾視野、博取人類關注的境遇之下，VR技術使文化遺產更好地“活在當下”，助力于文化遺產的活態化傳承。

營造技能實訓的虛擬環境

重視實際操作的重大關鍵行業（如交通、航空航天、機械操作、外科手術、運動訓練等）在人員技能實訓的過程中時常面臨著實際操作難度大、效率低、成本高的困境。VR技術結合3D立體成像、動作捕捉等關鍵技術可以營造高仿真的技能訓練環境，受培訓者可在此環境中進行較為真實的實驗操作，積累工作經驗，增強對產品、工具器械、工作流程等要素的熟悉掌控。

例如，在軌道交通等領域，模擬汽車駕駛系統可助力駕駛員更快熟悉駕駛系統和道路狀況。以虛擬現實技術為基礎，結合即時生成技術、汽車動力學仿真物理系統、大視場顯示技術、六自由度運動平臺、立體聲音響、中控系統等，讓體驗者在一個虛擬的駕駛環境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗。此外，飛行員的模擬飛行、軍隊的模擬戰場、機械工業學員的模擬工業產品零部件拆分、公司模擬經營和人力資源管理、模擬炒股系統等應用皆是VR技術融會于技能實訓的典范。

VR技術顛覆傳統單一死板的工作實操培訓模式，突破經費、場地、培訓人員等硬件條件的限制，還能規避高危行業實際操作的安全風險（如飛機駕駛訓練中的機毀人亡悲劇），實現人性化技能培訓。

虛擬現實游戲——打造仿真交互娛樂新業態

游戲之所以成為大眾娛樂的主要途徑，恰是因為其能營造出建立在人類生活經驗基礎上而又脫離于現實生活的仿真環境。因此，越具備交互性、仿真性的游戲環境，越能得到游戲玩家的廣泛認可。而VR技術即憑借強大的感覺營造能力和對環境的高度復制能力，成為當下最為理想的視頻游戲改造技術。

從目前來看，發展最為成熟的VR游戲當屬眾人皆愛的射擊類。比如位于澳大利亞墨爾本的世界首個VR沉浸式競技店“Zero Latency”，為玩家提供的游戲便是在4300平方英尺的范圍內射擊僵尸、怪物的體驗，它已經成為當下大熱的休閑娛樂去處。在不久的將來，通過VR技術，玩家極有可能體驗在《求生之路》系列中突破喪尸圍困，在日式恐怖游戲《零》系列的荒村古宅幽會精靈鬼怪，在《模擬城市》中親自使用“上帝之手”搭建摩天大樓……

虛擬現實使教學趣味化

在以“自主學習”“探索式學習”替代“填鴨式學習”蔚然成風的教育領域，VR技術的運用能為教育者和學習者營造出清新別致的雙向教育生態環境，鼓勵學生通過加強環境認知、環境適應與環境互動來獲取知識、鍛煉技能、加深理解。

例如，交互式電子白板已經在全國各地學校逐步推開，此應用的基本原理如下：PC端分別與白板和投影儀連接，投影儀將PC數據傳遞至白板并形成聲光效果，同時教育者也可在白板書寫、繪畫并由其將信息傳送至PC端，實現PC與教育者的雙向互動和教育信息的立體展示，可以使枯燥的表格、數字和程序變得生動有趣，也能自動串聯若干知識點，起到匯總與系統化的作用。

此外，虛擬現實還能營造逼真生動的學習環境，盡可能使學生在教育水平和教育條件有限的境遇下達到“親身經歷”的學習效果。同濟大學土木工程虛擬仿真實驗教學中心在現實課堂基礎上結合土木工程專業學科特色，建立虛擬實驗系統和數值仿真系統，設置虛擬現實類實驗、虛實結合類實驗、結構性態仿真類實驗三大試驗板塊，內含“盾構施工過程”“工程建造體驗”等19個教學項目。教育水平借助VR之勢持續提升，內部教師連續5屆獲得7項國家級教學成果獎。這種虛擬現實學習環境能始終貫穿于學習理論與實踐，降低教育成本，提升教育質量，可謂一舉兩得。

虛擬旅游——足不出戶游天下

在現實觀光型旅游充斥旅游市場的境遇之下，VR技術在旅游業中的運用為廣大游客提供了一種“坐地日行八萬里”的獨特享受。許多大型現實觀光景點紛紛借助互聯網的傳播優勢開通虛擬觀光場景。以北京故宮博物院為例，其與IBM合作研發推出的“超越時空的紫禁城”虛擬旅游項目，運用高分辨率的3D建模技術，再現了紫禁城的精美建筑、歷史人物、珍貴文物，游客在此環境中還能以某種特定身份（如格格、隨從等）參與活動，與自定義角色交流、與其他用戶交流，實現了人與人、人與環境的雙重互動。此外，“超越時空的紫禁城”不僅在虛擬時空給予游客獨特享受，更在現實生活中予人以關照，系統通過高仿真地呈現紫禁城內部結構、路徑、布景等內容，為現場參觀故宮博物院的游客提供查詢場景信息、提前熟悉路徑、制定旅游方案、現場導航等方面的便捷，打通了線上線下的旅游資源。再如英國索普公園于2016年初宣布推出VR過山車、VR幽靈列車體驗等，游客佩戴VR顯示設備坐在真實的過山車上觀賞預先拍攝完畢的高仿真視頻，既有真實體驗，又保證了消費者的人身安全。

“文化+”已成為旅游產業的普遍轉化趨勢，而VR技術的運用恰可增添探索旅游景點歷史文化的有效途徑，更成為經濟下行狀況下旅游經營者拓展盈利業務的手段。

從整體上看，虛擬現實技術在爆發式增長的元年已進入飛速發展時期，各行各業都加速著“VR+”的宏偉布局，以便實現跨界融合與業態升級，推動企業戰略轉型與擴張。而由于成本高、技術不成熟等現實困境，虛擬現實在當下較為成熟的應用領域僅限于醫療、娛樂、軍事航天、城市與室內設計、文物、教育、旅游、地質測繪等行業，其平民化推廣也依然任重道遠。

文化與科技是推動人類文明進步的雙輪。作為文化與科技交融的集中代表，虛擬現實將成為人類提升未來生活水平、打造審美化生存空間、構建和諧大同社會的有效科技手段，并聯合同屬一體的AR（增強現實）技術、MR（混合現實）技術，將在未來成為引導世界經濟飛速發展的新的增長點，值得我們共同關注。