淺談VR技術

羅家繁

（廣州達訊網絡科技有限公司）

摘 要： 在科學技術飛速發展的今天，互聯網與其他社交網絡的出現與不斷發展，將這個大千世界通過網絡的聯系凝聚成一個小世界，時間與空間的限制不再成為人與人之間距離的阻礙，互聯網已經成為人類生活中不可或缺的一部分，隨著互聯網不斷走向成熟，許多人已不滿足科技水平止步于此，停滯不前了，由此，人們將會產生一系列的疑問：什么會成為下一個繼互聯網之后具有時代性的科技爆點？它會在哪里？答案已經顯現出來了，那就是虛擬現實，它將會在社會、生活、科技、軍事等相關領域對人類產生重大的影響。縱觀電話、移動通訊設備手機、電視、計算機等的出現，我們能說人與人之間的信息傳遞、交互方式不受這些設備出現的改變和影響嗎？當然不能。同理，我相信，VR的出現以及普及，將會掀起一場巨大的時代浪潮，促使整個社會在信息、科技、經濟等領域上邁向另一個新的世界，創造出一個屬于我們的VR時代。

關鍵詞： 虛擬現實；技術；應用領域；發展

隨著信息技術產業的快速發展，人類對于一些源自于夢想的科技創新產品進行研究，運用當代先進的技術水平、相關知識理論與先進設備一步步將其從虛擬的變成了現實，VR就是其中一員。VR的淵源是出現在中國戰國時期《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》中提到的頭戴設備能與電影中人物交流等，終于在1956年，美國人完成了對古代虛擬夢想的目標，研究發明了世界上第一臺VR設備。直到近幾年，VR終于真正爆發了，在業界的大力推廣之下，逐漸成為當今時代的熱點。因此，在這個VR時代，企業要做的便是認清VR在國內外的局勢，抓住機遇，讓VR在各個領域釋放出它最原始的美。

1、虛擬現實的概述

VR，其英文全稱為Virtual Reality，中文意思是“虛擬現實”。我們可以分段來理解這個詞，“虛擬”即可理解為一個不真實的時間，不現實的環境，所聞所見都是虛擬的，這些都是通過計算機技術實現的，我們在這里看到的也是屬于計算機為我們構建出來的世界。“現實”是指我們所處的真實的世界，具有真實的時間、現實的環境，可以觸碰、真實感知到的。“虛擬現實”即是利用當代一些高新技術設備及手段，如計算機等，為人類提供一個三維的虛擬立體空間，創造出一個可以讓人從視覺、聽覺等感官中體驗到的逼真效果并且仿佛置身于現實世界的一個全新的世界。而虛擬現實技術，則指的是將虛擬信息通過以計算機技術等手段進行搭建、層層疊加并融入到虛擬與現實的空間中，這樣，一個具有綜合性的交互式計算機平臺就形成了。虛擬現實技術實際上不只只有VR，它還包括AR，即增強現實（Augmented Reality），而后來又衍生出MR，即混合現實（Mixed Reality），我們將其稱為3R產業。

2、虛擬現實的特點及技術原理

完全沉浸式是虛擬現實的一大特征，此類VR系統為用戶開放一個具有完全沉浸的體驗平臺，讓用戶如同身處一個真實的大千世界中，實際上，這個“世界”是計算機創造出來的，它通過一定的技術手段，讓用戶感受周身360°的一切事物，完全沉浸其中，這種系統是較為理想的、也是較為高層次的虛擬系統。

它通常使用的顯示器設備類型是頭盔式的，其原理是：在供給使用者一個虛擬空間之前，要對使用者的感官先進行封閉，然后利用一系列的輸入設備和具有感官特性的設備，如空間位置定位器，三維鼠標等，使使用者在使用過程中產生一種投入感、置入感，身入其境。它具有4個方面的特點：高度沉浸感、高度實時性與高度交互性、良好的系統集成度與整合性能、良好的開放性。正是有這4方面的特征，才不會使前期出現的眩暈感成為其發展的阻礙因素，才能對虛擬現實系統以更加簡便、更加靈活的方式進行構造，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的呢？又是如何運作的呢？

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

二是3D建模，它在動畫、影視、工業設計和建筑設計中得到了廣泛的運用，3D建模是在虛擬的三維空間中通過各類三維設計軟件，如3Dmax、Maya、Lightwave 3D等，建造出一個有三維數據的模式，構建出一系列栩栩如生的人物與場景，給人以強烈的立體視覺沖擊感。

三是多感知自然交互技術，主要實現動作捕捉、眼動追蹤、語音交互、觸覺技術等幾個方面。那么，它們涉及到哪些方面呢？又是如何實現的呢？首先，動作捕捉，就是要實現捕捉人體的包括各類身體、肢體動作，這是為了更加自然的實現現實世界與虛擬世界之間的交互，它通常包括傳感器、數據處理設備等，通過這些外在設備的輔助，才能更好的感知真假世界的變化，做出確切的數據處理。眼動追蹤，它利用攝像頭進行捕捉，再用算法實現對人臉的識別、定位與追尋，從而確定目標的活動范圍。語音交互需要對使用者聲音特征的獲取并進行匹配的相關識別技術，還需要對語音內容的理解技術。觸覺技術則是通過某些設備或技術手段，給使用者一種觸覺上的感受，如向使用者施力等等。這幾種技術的結合運用，會使虛擬中的世界更加真實，更加豐富自然。

3、虛擬現實的國內外現狀

（1）國內現狀

我國真正開始在VR方面進行研究要追溯到20世紀90年代，在那時，應用僅僅只存在于小范圍內，如高檔商品上，存在這樣情況是由于當時技術不夠先進，設備不夠完善、成本太高。直到近幾年，隨著人機交互技術的引入與不斷發展，再加上一些顯示設備的完善，VR技術真正進入國內市場。

就目前中國市場而言，VR企業有哪幾類呢？主要有2大類，分別從傳統和新型產業入手。一些在市場上趨向于成熟或者已經成熟的企業會從傳統的軟硬件等方面向VR 領域擴展，深入；而一些新型的企業則會從平臺的搭建、軟硬件的應用、與生態的聯系等方面進行完整的布局規劃，主要有騰訊/阿里巴巴、樂視網等。

國內VR的現狀如此，那么，國外又會是哪番格局呢？

（2）國外現狀

上世紀90年代，外國在VR領域上已領先于我國，那時，外國市場上已經出現了3D游戲了，如任天堂的Virtual Boy游戲機，也有諸多電影也引進了VR技術，如《異度空間》、《捍衛機密》等，雖然在當時引發了很大的關注度，但仍存在著一些技術上和設備上限制，許多用戶對畫質、價格、時間延遲等表示不太滿意。直到近幾年，外國技術逐漸邁向成熟，計算機擁有足夠強大的運算能力去渲染VR世界，解決了90年代的諸多阻礙因素，據有關數據顯示，國外VR市場將會在未來五年內飛速發展。

4、虛擬現實在不同領域的應用

VR正在悄悄地走進我們的世界，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視角或者說另外一個世界去探尋我們在現實生活中想要探尋卻無法探尋的東西。無論是在教育事業還是醫療事業，航天、社交、購物或是游戲行業，VR這只無形的手時刻伸向我們，以下就虛擬現實技術在教育事業方面進行探究。

對教育事業來說，虛擬現實的引入將會給教育帶來一個前所未有的繁榮發展的局面，無論是對于教育者還是學習者，將會在更深的層次理解知識。“紙上得來終覺淺”，隨著VR設備的引入，我們可以在VR的世界里找尋我們想要的答案，多方位感知真實世界中難以得到的體驗。

其主要應用有模擬訓練、VR教學環境、VR實驗室等，這些方面的運用，消除了時間與空間的阻礙因素，也減少了成本和時間，同時，在一些存在危險因素的項目學習中，有效地避免了某些威脅成分。VR技術的應用，可以讓學習者或使用者更加放心的進行操作，如虛擬的化學實驗室教學系統，可以免除學員因操作不當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。在虛擬的醫學教學系統，將人體的結構以VR的形式展現，讓學生更加清晰地了解人體的基本架構，了解各器官的運作機制，較之傳統的教學方式，顯得直觀、易懂、生動。

針對VR在多領域的應用，在未來的幾年內，企業應該思考如何讓VR深入到生活的方方面面，并帶動產業的升級與發展。

5、虛擬現實的未來展望

針對目前國內外市場所處的階段，VR技術還不夠成熟，機遇與挑戰并存。在技術方面，需要考慮的不僅僅在計算機方面，而且要放眼大范圍的科學技術，諸如人腦科技，生態平衡知識技術、醫學技術。在消費市場上，有些消費者對VR還沒有完全的認知，得不到很大的推廣。在面對這些挑戰，許多公司CEO紛紛作出回應，FaceBook——Mark Elliot Zuckerberg表示，VR將是引領下一個風尚潮流中最突出的計算機通信與社交平臺。騰訊——馬化騰認為VR很大可能會成為顛覆微信的下一代信息的終端。

虛擬現實作為一個新興產業，在未來市場上有很大的發展潛力，它將會像互聯網或智能手機初現時一樣，在社會上掀起一陣全球化智能熱潮。VR將會對傳統產業產生重大的影響，讓傳統與新興產業結合，引發一場巨大的社會變革，同時，VR技術的實現，會為其他產業的生產模式、生產技術等方面帶來便利，降低企業生產成本、生產時間，甚至讓企業的整體經濟、技術水平上升到更高的層次，全面推動產業的升級，邁向一個更大更寬的世界，真正實現屬于我們的VR時代。

參考文獻

[1] 宋海濤、陳韻林、安樂、文均雷 《虛擬現實+：平行世界的商業與未來》.

[2] 王斌 《VR+：融合與創新》.

[3] 王寒 《虛擬現實：引領未來的人機交互革命》.