VR技術的發展現狀

李晗琳，張利敏，曾幸

1重慶郵電大學通信學院；2重慶郵電大學光電工程學院

VR技術的發展現狀

李晗琳1，張利敏2，曾幸2

1重慶郵電大學通信學院；2重慶郵電大學光電工程學院

虛擬現實技術是包含多學科集于一體的新型人機交互顯示技術。本文圍繞VR技術的發展現狀，詳細敘述了VR技術的基本特點以及技術瓶頸，對VR未來的應用和技術突破進行了展望。

VR；人機交互

1 VR技術綜述

VR是Virtual Reality的簡稱，即虛擬現實，又可以翻譯為靈境或幻真。虛擬現實是利用電腦模擬產生一個能提供給用戶視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬三維虛擬世界，允許用戶如身臨其境一般，及時和無限制地從三維觀察事物。這是一個綜合性的集成技術，在人類和計算機之間的交互、計算機圖形學和人工智能檢測都有應用。VR與計算機結合，可以生成逼真的視覺、聽覺和嗅覺，參與者通過適當的設備與虛擬世界交互。根據用戶的位置，計算機可以立即進行復雜的運算，精確的三維圖像給予使用者臨場感。

Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性）和Imagination（想象性）是VR技術的特征，具體解釋如下：

沉浸性，是指VR利用計算機生成的三維圖像，讓使用者處于一個虛擬的環境，但有一種身臨其境的感覺；

交互性，在計算機生成的虛擬環境中，人們用一系列的傳感器交替，感覺就像在現實世界中。比如：當用戶的手觸摸的虛擬環境中的物品時，用戶可以感覺到此物品及其重量；

想象性，虛擬環境的沉浸感和允許用戶獲取新知識，增強感性和理性的認識，從而深化概念的用戶和萌發新的聯想，因此，虛擬現實是可以激發創造性思維[1]。

2 VR技術的發展

VR經歷了三次熱潮：

⑴1960年代，VR技術原理確立；

⑵1990年代，VR試圖商業化但未能成功；

⑶2014年，Facebook 20億美元收購Oculus，開啟了VR技術的第三次熱潮，開始商業推廣VR技術。

我國自20世紀90年代開始研究和應用虛擬現實技術，由于技術和成本的限制，最開始只適用于高端的應用，如軍事和商業。在過去的幾年里，適用于普通消費者的產品芯片、顯示、人機交互技術才逐步進入市場。數據顯示，在2015年國內產值只有15.2億元的虛擬現實市場在2016年的市場規模達到67.4億美元，較去年翻了幾番。可見，由于VR硬件涉及的領域太過廣泛，一旦在任何一個領域大規模應用，都會產生巨大的市場增量，可以說，我國虛擬現實產業正在高速發展中。

3 VR的技術瓶頸

虛擬現實技術需要攻克的難點主要可以概括為下列幾個方面。

⑴硬件瓶頸。目前的CPU和GPU無法支持VR所要求的計算能力，也不能保證硬件的計算速度和足夠的磁盤空間，傳輸速度和耐力。

⑵圖像技術瓶頸。此項不成熟的技術在面對特別是復雜的、動態的圖片，特殊的場景圖形信息時，沒有適當的識別準確率和較足夠的精度以應對一類產品的推廣。并且，VR缺乏實時三維建模技術，精確定位技術誤差大，遠未到商用階段。

⑶數據瓶頸。在現實的環境中，大量的數據規模才可能實現相對準確的圖像視頻識別，如街道，臉和服裝等各種數據；目前，數據的采集、存儲、傳輸、分析技術都有難以解決的問題，對輸入數據本身進行凈化和輸入的項目規模之大[2]。

⑷感知延伸的瓶頸。眼睛可以說是人類最重要的感覺器官,因為人們從外界接收的各種信息中80%以上是通過視覺獲得的，但視覺并不是人類的唯一的感知通道。虛擬現實技術創建的一個模擬環境，不能局限于視覺上的刺激，還應該有其他的概念，例如觸覺，嗅覺等。

⑸減輕眩暈和人眼疲勞的瓶頸。所有的目前在售的VR產品都給佩戴者帶來了頭暈和眼睛疲勞的麻煩，不同的佩戴者對VR畫面的忍耐時間是不同的，并且與許多因素有關，例如VR的內容，一般來說，人們的耐受時間為5到20分鐘，假如VR畫面過度平緩，部分人群可以耐受數小時[3]。

4 VR技術的應用領域

⑴游戲。目前，市面常見的都是競速或者飛行的游戲使用到了動感座椅與VR眼鏡的搭配。VR游戲更注重行動和更多的互動，甚至大型多人在線角色扮演游戲也可能會出現。

⑵醫學。如虛擬人體、虛擬外科手術、虛擬治療室等。如英國的Patient VR是一部建議系列的醫學虛擬現實電影，它可以幫助醫生理解患者的情緒和感受。

⑶軍事航天。模擬訓練一直是軍事與航天工業中的一個重要課題，利用VR技術，可模擬零重力環境，代替非標準的水下訓練宇航員的方法等。

⑷影視。虛擬現實中電影和電視觀眾的角度是可以改變的，通過電影場景的移動來改變視場是與傳統的電視節目不一樣的。

⑸建筑設計。虛擬現實可以給設計師看到虛擬物體和環境，提高了質量和效率的設計和規劃。

5 結束語

雖然VR概念早在上個世紀就已經被提出，但目前仍然有很多用戶甚至還不知道有VR相關產品的存在，企業若要想為VR技術賺足關注，還需要有良好的創意和持久的耐心。雖然這一新的互動模式具有很大的發展潛力，但在所有條件還沒有成熟的情況下，仍然面臨著長期的發展之路。

[1]陳舜.基于OpenGL的三維房屋裝修系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2009.

[2]高娟,宛西原.虛擬現實的技術瓶頸及改進[J].中國現代教育裝備，2008,（1）：41-42.

[3]曹煊.虛擬現實的技術瓶頸[J].科技導報,2016，34（15）：94-103.