陳學(xué)忠?周命凱?彭曉良

隨著科技的發(fā)展，我們的生活已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。即使在互聯(lián)網(wǎng)高度與現(xiàn)代設(shè)施結(jié)合的今天，大多數(shù)設(shè)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(shù)模擬一個有視覺，觸覺，嗅覺，聽覺，味覺等具有真實(shí)感的環(huán)境，利用VR技術(shù)解決一些科研，教學(xué)，娛樂，醫(yī)療等方面的。

一、引言

你可曾想過？自己身處硝煙的戰(zhàn)場，面對兇狠的敵人，英勇的拋頭顱灑熱血;一轉(zhuǎn)身發(fā)現(xiàn)自己身處于明亮的教室，面對可愛的學(xué)生，盡責(zé)的傳授畢生所學(xué);再一轉(zhuǎn)身，又身處廣闊的太空，面對浩瀚的宇宙，進(jìn)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(fā)生在我們每個人的身上，然而這些卻離我們越來越近，這都?xì)w功于VR技術(shù)的發(fā)展，虛擬之境即選擇一塊地域，利用虛擬技術(shù)將地域虛擬化，讓人們進(jìn)入一個域鏡般的虛擬世界。在這虛擬之鏡里面，上九天攬?jiān)?，下九洋捉鱉將不再是幻想。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)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(zhuǎn)動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計(jì)算機(jī)來處理與參與者的動作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備是指三維交互設(shè)備。

二、用到的一些技術(shù)

計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)（工程圖，等高線地圖，曲面的線框圖，明暗圖等），應(yīng)用仿真技術(shù)，三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，碰撞檢測技術(shù)，三維建模技術(shù)，三維顯示技術(shù)，力反饋技術(shù)，動作捕捉技術(shù)，環(huán)境建模技術(shù)，立體聲合成與顯示技術(shù)，交互技術(shù)，系統(tǒng)集成技術(shù)，實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)，立體顯示和傳感技術(shù)，時(shí)繪制技術(shù)等

三、虛擬技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)制造行業(yè)療行業(yè)，航天軍工行業(yè)，房地產(chǎn)行業(yè)，教育行業(yè)，城市規(guī)劃，社交通訊，電子商務(wù)等。

四、虛擬技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)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(shè)備以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本思想，從此，人們正式開始了對虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究探索歷程。

在美國，美國是VR技術(shù)的發(fā)源地，波音777運(yùn)輸機(jī)采用無紙化設(shè)計(jì)，運(yùn)用虛擬技術(shù)使元件加工簡單化，處于世界領(lǐng)先。在歐洲，分布式并行處理，輔助設(shè)備設(shè)計(jì)與應(yīng)用，TNO研究所的物理電子實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，建筑和科學(xué)可視化計(jì)算的應(yīng)用以處于世界前列。在中國，清華大學(xué)國家光盤工程研究中心所作的“布拉達(dá)宮”，浙江大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的虛擬建筑環(huán)形實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)等處于世界一流水平。

五、虛擬技術(shù)未來發(fā)展趨勢

（一）動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)

（二）實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)

（三）適人化，智能化人機(jī)交互設(shè)備的研制

（四）大型網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)的研究與應(yīng)用

小結(jié)：為今后的發(fā)展和產(chǎn)品的研發(fā)制定走向。

六、虛擬技術(shù)面臨的困境

（一）軟硬設(shè)備技術(shù)不成熟，需進(jìn)一步發(fā)展。

（二）三維建模技術(shù)有待提高，大數(shù)據(jù)傳輸有待整合與提高。

（三）維價(jià)格昂貴且普及率低。

（四）現(xiàn)在的技術(shù)主要以視覺居多，缺少聽覺，觸覺等感覺，交互性不強(qiáng)。

七、市場分析

虛擬之鏡是一個新興技術(shù)，可以應(yīng)用方面很廣，如：可以運(yùn)用到教育，用VR技術(shù)教學(xué)，使學(xué)生更加集中注意力，更真實(shí)快速的了解所學(xué)的知識。再如：用于醫(yī)學(xué)的教學(xué)，戰(zhàn)場的演習(xí)，可以減少成本的同時(shí)獲得同樣的效果甚至獲得更好的效果等等。我們以運(yùn)用最多的游戲領(lǐng)域?yàn)槔?/p>

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年中國游戲玩家的數(shù)量接近3億人，位列世界第一。2017年，我國娛樂產(chǎn)業(yè)達(dá)到驚人的一萬億規(guī)模。而與之相比的是，傳統(tǒng)的娛樂模式的單調(diào)和缺乏的體感讓人們越來越厭倦，已進(jìn)入飽和。而虛擬新技術(shù)僅剛剛起步，發(fā)展空間極大，是良好的機(jī)會。此外，傳統(tǒng)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(shù)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(chǎn)品。據(jù)一份調(diào)查統(tǒng)計(jì)：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(fèi)和體驗(yàn)中的投入程度超過以往。

八、結(jié)語

VR虛擬之境是一個龐大的計(jì)劃，涉及的行業(yè)及技術(shù)復(fù)雜，需要很多的人才及資金的支持，不是一朝一夕就能實(shí)現(xiàn)的，它的出現(xiàn)將不僅能提高人類的整體生活層次，甚至?xí)淖兇蟊姷纳罘绞剑瑤恿丝萍几镄?，出現(xiàn)一個新的行業(yè)，也拉動了新興的就業(yè)方式，將會使社會取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，希望能將這樣的技術(shù)早日實(shí)現(xiàn)。（作者單位：懷化學(xué)院）