【号外】VR虛拟現實正在走來

　　日前，第一屆全球虛拟現實大會在上海召開。2016年被業内人士稱作“虛拟現實技術元年”，據預計，我國VR市場規模幾年内将快速成倍增長，2020年将達到556億元人民币。　　人人都在談虛拟現實，那麼虛拟現實到底是什麼？我們特邀著名專家、武漢理工大學博士生導師陳定方教授向讀者做個解析。　　從記事起，幻想就伴随着我們。在觀看演唱會時，你是否幻想過在炫目舞台上表演的那個人就是你；在讀武俠小說時，你是否幻想過你就是其中俠骨柔情的主人公。幻想帶給你幸福的感覺，在幻想中你可以成為任何你想要的自己。要是能有一種科技，讓我們的種種幻想最大程度地真實呈現該有多好！　　虛拟現實（Virtual Reality，簡稱VR）是近年來出現的高新技術，亦稱靈境或人工環境。虛拟現實技術利用計算機軟硬體、傳感器和網絡，産生一個包括幾何空間三維和時間維的四維空間虛拟世界，提供視覺、聽覺、觸覺以及嗅覺、味覺等感官的模拟，讓使用者如同身臨其境一般，及時、沒有限制地觀察和觸摸4D空間内的事物。　　沉浸感 互動性 構想性 不是現實勝似現實　　虛拟現實有以下幾個特性：　　沉浸感 沉浸感又稱為臨場參與感，是指使用者作為主角存在于虛拟環境中的真實程度。理想的模拟環境應達到使使用者難以分辨真假的程度，如實作比現實更理想化的照明和音響效果等。在虛拟環境中，使用者的視覺、觸覺、嗅覺等感覺上的反應與現實世界完全一樣，有種身臨其境之感。要實作這種感覺，必須對人類的視、聽、觸、嗅、味覺進行恰如其分的模拟，而這些感覺的模拟，很大程度上是通過虛拟現實的外部裝置來完成的。　　互動性 互動性是虛拟現實技術最主要的特征。在虛拟環境中使用者不僅可以控制其中的3D對象，甚至還可以互相通訊。對于那些想尋求刺激運動但是又害怕的人來說，虛拟現實技術為其提供了一個享受的平台，比如在互動操作滑翔裝置中，你用手操作在螢幕中虛拟出的滑翔裝置，既不用擔心自己的安全又能體驗參與其中的樂趣，同時可以掌握滑翔的技術，可謂一舉三得。　　構想性 構想性強調虛拟現實技術具有廣闊的可想象空間，使用者沉浸在虛拟環境中通過互動可以獲得新知識，不僅可再現真實存在的環境，還可以随意構想、設計客觀上不存在的環境。　　視覺 聽覺 觸覺 嗅覺 味覺 “武裝部”全方位提供感覺　　所謂虛拟現實的“武裝部”，實際上就是實作虛拟現實需要的工具部門。　　這個武裝部中最重要的成員是計算機。因為計算機的存在讓虛拟世界得以建構，讓人們可以通過計算機與虛拟世界互動并進行資訊的傳遞。計算機可以幫助我們把武裝部成員有機地聯合起來，讓武裝部成為一個不斷壯大的隊伍。　　視覺 俗話說，眼見為實，可是在虛拟世界裡，眼見并非為實，都是虛幻的事物。而這些虛幻的事物有時需要我們通過某種“利器”才能很好的感受并沉浸其中，這就是“資料頭盔”，也稱為頭盔式顯示器。　　聽覺 虛拟世界是一個耳聽為虛的世界，在虛拟世界中聽見的聲音，都是由計算機生成，并通過揚聲器播放出來的。例如，當揚聲器播放頭頂有一架飛機從左至右飛過的聲音時，你閉上雙眼，就真的感覺到頭頂有一架飛機從左至右飛過。這就是聲音帶給你的刺激。　　觸覺 在現實生活中，當我們伸手去觸摸物體時，你會有一種觸碰的感覺，覺得物體也給了你相應的資訊。那麼，虛拟現實技術是怎樣讓我們有這種感覺的呢？這正是力回報的作用。在虛拟現實世界中，力回報能帶給我們真實的觸感，這種回報的産生得益于力回報裝置。　　此外，嗅覺甚至味覺，也都是通過各種工具部門産生出來。　　半個世紀前就産生了初步設想 技術正處于突飛猛進期　　那麼，虛拟現實技術是怎樣産生的呢？　　1965年，美國國防部進階研究規劃署資訊處理技術辦公室主任在一篇文章中指出：“應該将計算機現實螢幕作為‘一個觀察虛拟世界’的視窗，計算機系統能夠使視窗中的景象、聲音、事件和行為非常逼真”，不久，虛拟現實應運而生。　　1968年，有虛拟現實“先鋒”之稱的計算機圖形學創始人伊凡·薩瑟蘭使用兩個可以戴在眼睛上的陰極射線管，研制出了第一台頭盔式立體顯示器，并發表論文，對頭盔式三維顯示裝置的設計要求、構造原理進行了深入讨論，繪出了這種裝置的設計原型，成為三維立體顯示技術的奠基工作。　　1975年，邁倫·克呂格爾提出了“人工現實”的思想，展示了“并非存在的一種概念化環境”。　　20世紀80年代，美國宇航局及美國國防部組織了一系列有關虛拟現實技術的研究，并取得了令人矚目的研究成果，進而引起了人們對虛拟現實技術的廣泛關注。　　1985年，斯科特·費舍爾等研制了著名的稱之為VIEW的“資料手套”，該裝置可以測量手指關節的動作、手掌的彎曲以及手指間的分合，進而可通過程式設計實作各種手語。　　1986年，研制成功了世界上第一套基于頭盔式顯示器和資料手套的虛拟現實系統VIEW。這是世界上第一個較為完整的多用途、多感覺虛拟現實系統，它使用了頭盔式顯示器、資料手套、語言識别與跟蹤等技術，并應用于空間技術、科學計算可視化、遠端操作等領域。　　20世紀90年代以來，在“需求牽引”和“技術推動”下，虛拟現實技術取得了突飛猛進的發展，并将技術成果成功地內建到一些很有實用前景的應用系統中。　　延伸閱讀　　VR技術應用“無所不能”　　VR技術在軍事、藝術、文化娛樂、交通工業、安全、教育、醫療等領域均有重要的應用。　　在軍事領域，單兵模拟訓練與評判，士兵可以通過立體頭盔、資料服、資料手套等做出或選擇相應的戰術動作，體驗不同的作戰效果，進而像參加實戰一樣，鍛煉和提高技術水準、快速反應能力和心理承受能力。指揮決策虛拟系統則利用VR技術，根據偵察情況資料合成出戰場全景圖，讓受訓指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰場情況，以便判斷敵情。　　VR技術在娛樂藝術領域也有着廣泛的應用。3D遊戲利用VR技術讓遊戲玩家有身臨其境的感覺，這既是VR技術重要的應用方向，也對VR技術的快速發展起到巨大的需求牽引作用。　　VR技術通過文物模型建構、文物模型修複，最後将這些文物資料整合，利用網絡及其他多媒體便可将無法實物展示的文物栩栩如生地展現在我們眼前。　　建設中的國家“超級工程”港珠澳大橋在主體工程設計、施工過程中的安裝碰撞檢查、人工島和通航孔橋的設計中，亦充分應用了虛拟現實技術。

　　愛美之心人皆有之，買衣服對于女性朋友來說，既是一件快樂的事，也是一件非常辛苦的事。而如今VR技術已将其變得十分簡單。顧客根據自己的體态特征，設定相應參數，模特就會自動穿上我們選擇的衣服為我們展示穿着效果。但還不止于此，一種互動性沉浸性強的虛拟試衣技術随之而生，人隻要站在距離合适的位置，通過手勢動作就可以完成各類衣服的選擇，并可“穿”在人的身上。它是通過紅外感應技術捕捉人的輪廓和手勢控制技術進行觸點選擇，根據人距離的遠近和身材的大小将衣服貼合地“穿”在身上，讓顧客從取、脫、換、穿中解脫出來。　　汽車駕駛模拟器可以讓人足不出戶學開車。駕駛者能真實地感受到實際的各種車況和路況資訊，甚至能讓處于不同地域的多個使用者在同一個虛拟世界中進行實時互動，交流駕駛經驗，完成各種駕駛任務。　　VR技術在醫療方面的應用包括數字醫院、虛拟手術、醫療教學等。在虛拟環境中，可以建立虛拟的人體模型，同時借助于跟蹤球、頭戴式可視裝置、資料手套，學習者可以很容易了解人體内部各器官結構，比看教科書的方式要有效得多。