淺談VR虛擬之境及其應用

陳學忠?周命凱?彭曉良

隨著科技的發展，我們的生活已經離不開互聯網技術。即使在互聯網高度與現代設施結合的今天，大多數設施依舊在被低效的使用著，并且有著高昂的的成本，效果也不是很理想。虛擬之境利用VR技術模擬一個有視覺，觸覺，嗅覺，聽覺，味覺等具有真實感的環境，利用VR技術解決一些科研，教學，娛樂，醫療等方面的。

一、引言

你可曾想過？自己身處硝煙的戰場，面對兇狠的敵人，英勇的拋頭顱灑熱血;一轉身發現自己身處于明亮的教室，面對可愛的學生，盡責的傳授畢生所學;再一轉身，又身處廣闊的太空，面對浩瀚的宇宙，進行星際穿梭，暢快的遨游著。這些夢幻般的情景看似不可能發生在我們每個人的身上，然而這些卻離我們越來越近，這都歸功于VR技術的發展，虛擬之境即選擇一塊地域，利用虛擬技術將地域虛擬化，讓人們進入一個域鏡般的虛擬世界。在這虛擬之鏡里面，上九天攬月，下九洋捉鱉將不再是幻想。

虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學人機接口技術多媒體技術傳感技術網絡技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。虛擬現實技術（VR）主要包括模擬環境、感知、自然技能和傳感設備等方面。模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，并對用戶的輸入作出實時響應，并分別反饋到用戶的五官。傳感設備是指三維交互設備。

二、用到的一些技術

計算機圖形技術（工程圖，等高線地圖，曲面的線框圖，明暗圖等），應用仿真技術，三維虛擬聲音的實現技術，碰撞檢測技術，三維建模技術，三維顯示技術，力反饋技術，動作捕捉技術，環境建模技術，立體聲合成與顯示技術，交互技術，系統集成技術，實時三維圖形生成技術，立體顯示和傳感技術，時繪制技術等

三、虛擬技術的應用領域

工業制造行業療行業，航天軍工行業，房地產行業，教育行業，城市規劃，社交通訊，電子商務等。

四、虛擬技術的發展現狀

1965年，Sutherland在篇名為<<終極的顯示>>中首次提出了包括具有交互圖形顯示、力反饋設備以及聲音提示的虛擬現實系統的基本思想，從此，人們正式開始了對虛擬現實系統的研究探索歷程。

在美國，美國是VR技術的發源地，波音777運輸機采用無紙化設計，運用虛擬技術使元件加工簡單化，處于世界領先。在歐洲，分布式并行處理，輔助設備設計與應用，TNO研究所的物理電子實驗室模擬系統，建筑和科學可視化計算的應用以處于世界前列。在中國，清華大學國家光盤工程研究中心所作的“布拉達宮”，浙江大學國家重點實驗室開發的虛擬建筑環形實時漫游系統等處于世界一流水平。

五、虛擬技術未來發展趨勢

（一）動態環境建模技術

（二）實時三維圖形生成和顯示技術

（三）適人化，智能化人機交互設備的研制

（四）大型網絡分布式虛擬現實的研究與應用

小結：為今后的發展和產品的研發制定走向。

六、虛擬技術面臨的困境

（一）軟硬設備技術不成熟，需進一步發展。

（二）三維建模技術有待提高，大數據傳輸有待整合與提高。

（三）維價格昂貴且普及率低。

（四）現在的技術主要以視覺居多，缺少聽覺，觸覺等感覺，交互性不強。

七、市場分析

虛擬之鏡是一個新興技術，可以應用方面很廣，如：可以運用到教育，用VR技術教學，使學生更加集中注意力，更真實快速的了解所學的知識。再如：用于醫學的教學，戰場的演習，可以減少成本的同時獲得同樣的效果甚至獲得更好的效果等等。我們以運用最多的游戲領域為例。

據不完全統計，2017年中國游戲玩家的數量接近3億人，位列世界第一。2017年，我國娛樂產業達到驚人的一萬億規模。而與之相比的是，傳統的娛樂模式的單調和缺乏的體感讓人們越來越厭倦，已進入飽和。而虛擬新技術僅剛剛起步，發展空間極大，是良好的機會。此外，傳統娛樂有局限性，很多家長不玩，有的家長反對孩子玩。而VR技術可以制造不同的虛擬之境來滿足兒童，大人，老人都適合的產品。據一份調查統計：16%子女與家長共同玩游戲，33%與好友玩游戲，17%與伴侶或其他重要親人玩游戲，34%與其他家庭成員玩游戲，89%的家長在子女游戲消費和體驗中的投入程度超過以往。

八、結語

VR虛擬之境是一個龐大的計劃，涉及的行業及技術復雜，需要很多的人才及資金的支持，不是一朝一夕就能實現的，它的出現將不僅能提高人類的整體生活層次，甚至會改變大眾的生活方式，帶動了科技革新，出現一個新的行業，也拉動了新興的就業方式，將會使社會取得巨大的經濟效益，希望能將這樣的技術早日實現。（作者單位：懷化學院）