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日前，第一屆全球虛擬現(xiàn)實(shí)大會(huì)在上海召開。2016年被業(yè)內(nèi)人士稱作“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)元年”，據(jù)預(yù)計(jì)，我國(guó)VR市場(chǎng)規(guī)模幾年內(nèi)將快速成倍增長(zhǎng)，2020年將達(dá)到556億元人民幣。

人人都在談虛擬現(xiàn)實(shí)，那么虛擬現(xiàn)實(shí)到底是什么?我們特邀著名專家、武漢理工大學(xué)博士生導(dǎo)師陳定方教授向讀者做個(gè)解析。

從記事起，幻想就伴隨著我們。在觀看演唱會(huì)時(shí)，你是否幻想過在炫目舞臺(tái)上表演的那個(gè)人就是你;在讀武俠小說時(shí)，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(shí)呈現(xiàn)該有多好!

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR)是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，亦稱靈境或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)軟硬件、傳感器和網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生一個(gè)包括幾何空間三維和時(shí)間維的四維空間虛擬世界，提供視覺、聽覺、觸覺以及嗅覺、味覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，及時(shí)、沒有限制地觀察和觸摸4D空間內(nèi)的事物。

虛擬現(xiàn)實(shí)有以下幾個(gè)特性：

沉浸感 沉浸感又稱為臨場(chǎng)參與感，是指使用者作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度，如實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)實(shí)更理想化的照明和音響效果等。在虛擬環(huán)境中，使用者的視覺、觸覺、嗅覺等感覺上的反應(yīng)與現(xiàn)實(shí)世界完全一樣，有種身臨其境之感。要實(shí)現(xiàn)這種感覺，必須對(duì)人類的視、聽、觸、嗅、味覺進(jìn)行恰如其分的模擬，而這些感覺的模擬，很大程度上是通過虛擬現(xiàn)實(shí)的外部設(shè)備來完成的。

交互性 交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最主要的特征。在虛擬環(huán)境中用戶不僅可以控制其中的3D對(duì)象，甚至還可以互相通訊。對(duì)于那些想尋求刺激運(yùn)動(dòng)但是又害怕的人來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為其提供了一個(gè)享受的平臺(tái)，比如在交互操作滑翔裝置中，你用手操作在屏幕中虛擬出的滑翔裝置，既不用擔(dān)心自己的安全又能體驗(yàn)參與其中的樂趣，同時(shí)可以掌握滑翔的技術(shù)，可謂一舉三得。

構(gòu)想性 構(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有廣闊的可想象空間，用戶沉浸在虛擬環(huán)境中通過交互可以獲得新知識(shí)，不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，還可以隨意構(gòu)想、設(shè)計(jì)客觀上不存在的環(huán)境。

視覺 聽覺 觸覺 嗅覺 味覺 “武裝部”全方位提供感覺

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)的“武裝部”，實(shí)際上就是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)需要的工具部門。

這個(gè)武裝部中最重要的成員是計(jì)算機(jī)。因?yàn)橛?jì)算機(jī)的存在讓虛擬世界得以構(gòu)建，讓人們可以通過計(jì)算機(jī)與虛擬世界交互并進(jìn)行信息的傳遞。計(jì)算機(jī)可以幫助我們把武裝部成員有機(jī)地聯(lián)合起來，讓武裝部成為一個(gè)不斷壯大的隊(duì)伍。

視覺 俗話說，眼見為實(shí)，可是在虛擬世界里，眼見并非為實(shí)，都是虛幻的事物。而這些虛幻的事物有時(shí)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“數(shù)據(jù)頭盔”，也稱為頭盔式顯示器。

聽覺 虛擬世界是一個(gè)耳聽為虛的世界，在虛擬世界中聽見的聲音，都是由計(jì)算機(jī)生成，并通過揚(yáng)聲器播放出來的。例如，當(dāng)揚(yáng)聲器播放頭頂有一架飛機(jī)從左至右飛過的聲音時(shí)，你閉上雙眼，就真的感覺到頭頂有一架飛機(jī)從左至右飛過。這就是聲音帶給你的刺激。

觸覺 在現(xiàn)實(shí)生活中，當(dāng)我們伸手去觸摸物體時(shí)，你會(huì)有一種觸碰的感覺，覺得物體也給了你相應(yīng)的信息。那么，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是怎樣讓我們有這種感覺的呢?這正是力反饋的作用。在虛擬現(xiàn)實(shí)世界中，力反饋能帶給我們真實(shí)的觸感，這種反饋的產(chǎn)生得益于力反饋裝置。

此外，嗅覺甚至味覺，也都是通過各種工具部門產(chǎn)生出來。

半個(gè)世紀(jì)前就產(chǎn)生了初步設(shè)想 技術(shù)正處于突飛猛進(jìn)期

那么，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是怎樣產(chǎn)生的呢?

1965年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究規(guī)劃署信息處理技術(shù)辦公室主任在一篇文章中指出：“應(yīng)該將計(jì)算機(jī)現(xiàn)實(shí)屏幕作為‘一個(gè)觀察虛擬世界’的窗口，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠使窗口中的景象、聲音、事件和行為非常逼真”，不久，虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)運(yùn)而生。

1968年，有虛擬現(xiàn)實(shí)“先鋒”之稱的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)創(chuàng)始人伊凡·薩瑟蘭使用兩個(gè)可以戴在眼睛上的陰極射線管，研制出了第一臺(tái)頭盔式立體顯示器，并發(fā)表論文，對(duì)頭盔式三維顯示裝置的設(shè)計(jì)要求、構(gòu)造原理進(jìn)行了深入討論，繪出了這種裝置的設(shè)計(jì)原型，成為三維立體顯示技術(shù)的奠基工作。

1975年，邁倫·克呂格爾提出了“人工現(xiàn)實(shí)”的思想，展示了“并非存在的一種概念化環(huán)境”。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)宇航局及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了令人矚目的研究成果，從而引起了人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的廣泛關(guān)注。

1985年，斯科特·費(fèi)舍爾等研制了著名的稱之為VIEW的“數(shù)據(jù)手套”，該裝置可以測(cè)量手指關(guān)節(jié)的動(dòng)作、手掌的彎曲以及手指間的分合，從而可通過編程實(shí)現(xiàn)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數(shù)據(jù)手套的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VIEW。這是世界上第一個(gè)較為完整的多用途、多感知虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它使用了頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套、語言識(shí)別與跟蹤等技術(shù)，并應(yīng)用于空間技術(shù)、科學(xué)計(jì)算可視化、遠(yuǎn)程操作等領(lǐng)域。

20世紀(jì)90年代以來，在“需求牽引”和“技術(shù)推動(dòng)”下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并將技術(shù)成果成功地集成到一些很有實(shí)用前景的應(yīng)用系統(tǒng)中。

延伸閱讀

VR技術(shù)應(yīng)用

“無所不能”

VR技術(shù)在軍事、藝術(shù)、文化娛樂、交通工業(yè)、安全、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用。

在軍事領(lǐng)域，單兵模擬訓(xùn)練與評(píng)判，士兵可以通過立體頭盔、數(shù)據(jù)服、數(shù)據(jù)手套等做出或選擇相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，體驗(yàn)不同的作戰(zhàn)效果，進(jìn)而像參加實(shí)戰(zhàn)一樣，鍛煉和提高技術(shù)水平、快速反應(yīng)能力和心理承受能力。指揮決策虛擬系統(tǒng)則利用VR技術(shù)，根據(jù)偵察情況資料合成出戰(zhàn)場(chǎng)全景圖，讓受訓(xùn)指揮員通過傳感裝置觀察雙方兵力部署和戰(zhàn)場(chǎng)情況，以便判斷敵情。

VR技術(shù)在娛樂藝術(shù)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。3D游戲利用VR技術(shù)讓游戲玩家有身臨其境的感覺，這既是VR技術(shù)重要的應(yīng)用方向，也對(duì)VR技術(shù)的快速發(fā)展起到巨大的需求牽引作用。

VR技術(shù)通過文物模型構(gòu)建、文物模型修復(fù)，最后將這些文物資料整合，利用網(wǎng)絡(luò)及其他多媒體便可將無法實(shí)物展示的文物栩栩如生地展現(xiàn)在我們眼前。

建設(shè)中的國(guó)家“超級(jí)工程”港珠澳大橋在主體工程設(shè)計(jì)、施工過程中的安裝碰撞檢查、人工島和通航孔橋的設(shè)計(jì)中，亦充分應(yīng)用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

愛美之心人皆有之，買衣服對(duì)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(shù)已將其變得十分簡(jiǎn)單。顧客根據(jù)自己的體態(tài)特征，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，模特就會(huì)自動(dòng)穿上我們選擇的衣服為我們展示穿著效果。但還不止于此，一種交互性沉浸性強(qiáng)的虛擬試衣技術(shù)隨之而生，人只要站在距離合適的位置，通過手勢(shì)動(dòng)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(yīng)技術(shù)捕捉人的輪廓和手勢(shì)控制技術(shù)進(jìn)行觸點(diǎn)選擇，根據(jù)人距離的遠(yuǎn)近和身材的大小將衣服貼合地“穿”在身上，讓顧客從取、脫、換、穿中解脫出來。

汽車駕駛模擬器可以讓人足不出戶學(xué)開車。駕駛者能真實(shí)地感受到實(shí)際的各種車況和路況信息，甚至能讓處于不同地域的多個(gè)用戶在同一個(gè)虛擬世界中進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，交流駕駛經(jīng)驗(yàn)，完成各種駕駛?cè)蝿?wù)。

VR技術(shù)在醫(yī)療方面的應(yīng)用包括數(shù)字醫(yī)院、虛擬手術(shù)、醫(yī)療教學(xué)等。在虛擬環(huán)境中，可以建立虛擬的人體模型，同時(shí)借助于跟蹤球、頭戴式可視設(shè)備、數(shù)據(jù)手套，學(xué)習(xí)者可以很容易了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，比看教科書的方式要有效得多。

（來源：北京日?qǐng)?bào)）