中国VR技术发展现状、应用前景与对策研究

周丹

摘要：VR技术是Virtual Reality的缩写，也被称为新型交互式虚拟现实技术。这个概念来源于美国，是最好的计算机技术和传感器技术的融合，通常取得这种技术的特点是让人们将虚拟现实环境中的计算机技术图形，计算机模拟技术和显示技术等科学技术融入实现人与机器的交互中，激发人们对事态预览的思考。这种技术主要是从三个因素开始设计的，开始掌握的意图是通过技术的可用性向用户传达信息，通过叙述因素向用户介绍虚拟现实技术体验深刻的细微差别，最后一个因素是通过数据呈现出所需的信息图像和想法。目前虚拟现实技术不仅在网络技术，计算机分布式计算技术等领域的计算机图形学领域取得了很大的进步，现在视频会议网络也在推广，这就是技术和虚拟现实技术在新产品开发中的作用。拥有低成本的技术，高性能，快速转移的巨大利润的VR技术已经在很多经济和生产性的海外研究国家取得了很大的进步，拥有良好的前景。

关键词：VR技术；应用前景；对策研究

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）20-0254-03

1 VR技术概述

虚拟现实（VR）的概念是由美国VPL 研究的创始人Jaron Lanier于1989年提出的，目前在业界得到广泛的使用。虚拟现实技术（也称沉浸式计算技术）提供了一种与新兴数字世界互动的独特方式。VR技术也经常被描述为一组技术，它允许一个人感知参与者的位置和行动，改变或增强一个或多个感官反馈，从而在模拟环境（虚拟世界）中创造精神沉浸或对外观事物的感觉。应用虚拟现实的计算机技术创建了一个含有三维物体的三维环境。对于用户而言，三维环境中的物体对空间存在着强烈的意识，用户与三维维度对象和图像或电影的感知度也是非常不同的。

虚拟现实的特点包含四个主要元素：网络空间，沉浸感，感官反馈和交互性。

网络空间是利用计算机技术在计算机内部建立一个虚拟环境，网络空间的建设是其他虚拟现实活动进行的基础。虚拟世界可以通过模拟真实环境来形成非常逼真的三维模型。还可以根据不同用户的不同想法来创建现实世界中并不存在的一些科幻场景，之后再在网空中执行交互式虚拟现实操作。沉浸感是虚拟现实体验中最重要的特征需求，它也反映了用户与虚拟世界交互时的真实用户体验水平。但是，由于硬件和软件的限制，真实存在的虚拟现实技术要想完全实现模拟真实世界感知效果，是不太可能的，最多只能让用户体验沉浸的感觉。感官反馈也是VR技术的一个特征。VR技术不同于传统的互动界面，不仅提供视觉和听觉反馈，还提供触摸，风格，气味，味道等全方位反馈。满足不同的用户身临其境的需求。交互性的特性反映在人与虚拟现实系统之间的相互交流的过程中。通过不同的传感器，计算机可以很快识别用户的自然交互行为并作出适当的回应。实时相互交流的本质对于虚拟现实技术来说非常重要。如果用户非常重视延迟与虚拟世界的交互，它会产生非常不切实际的感觉并且极大地影响交互体验。

2 VR技术的发展现状

虚拟现实的兴起可以追溯到1962年，美国Morton Heilig发明了Sensorama模拟器，这是一个早期的虚拟视频现实设备，用户可以通过这个模拟器观看纽约夜间的街道景色。1965年，Ivan Sutherland在他的文章中提出了虚拟现实的最早概念。他用“主要观点”来形容它。本文介绍的信息不仅显示在眼睛上，还显示在耳朵，鼻子，嘴和手上。他提出了一些在当时并不被接受的技术来支持他自己的主要观点，例如交互式3D设备，动态渲染，眼睛跟踪和凝视。在接下来的30年里，与虚拟现实相关的软件和硬件得到广泛的开发。当然这也要归功于美国军方积极地开发了新型的数字模拟器，因为第一个虚拟现实系统是由美国宇航局的科学家开发的。在20世纪80年代的后期，是Jaron Lanier成立了第一家开始销售虚拟现实设备的公司。

但直到20世纪初，支持伊万·萨瑟兰想法的技术才开始增长。1993年，John A. Adam在卡特彼勒，克莱斯勒，波音，美国宇航局和一所研究型大学发表了一篇文章，解释VR技术，指出当时VR技术无法完全支持真正的沉浸式体验。

1999年，Fred Brooks教授根据他在工业应用方面的经验，美国国家航空航天局和其他组织的经验，在美国国家科学基金会资助支持下实施工业VR研究应用，结果表明几乎没有使用VR技术，固定VR技术的挑战。自布鲁克斯教授发表调查报告以来，VR技术研究已经开始发展，工业界和学术界開始致力于VR技术创新和工业应用知识建设。 VR技术已被各行业广泛采用以满足各种需求。

中国的虚拟现实技术在80年代才推出，跟发达国家相比差距巨大，但是其发展的巨大前景也使有关的科学家和研究人员把注意力放在国家重大研究项目上。20世纪90年代，国内研究机构开始关注虚拟现实技术。1996年，王先生成为研究员，于2002年在浙江大学CAD&CG;国家重点实验室获得VR虚拟现实技术第一部分“虚拟现实理论（VR）技术”，北京航空航天大学，北京理工大学，上海交通大学等中国大学也在开展虚拟现实技术和工业应用研究。2008年，北航成立了教育部技术与虚拟现实系统国家重点实验室。这期间VR技术也赢得了很多国内企业的投资，尤其是2014年，Facebook收购了Oculus Rift头盔，掀起了VR商业普及浪潮，国内产业也有VR产业链布局，VR 2016年被称为第一年。北京航空航天大学计算机科学与技术系是VR学科研究的权威机构之一，在虚拟环境和虚拟网络设计环境中物理特征的表示和处理等领域取得了较好的发展。我国各大高校最早的立体显示技术专用图像合成与压缩编码技术取得了显著成果。计算机动画制作技术的运用就是其中的具体体现。

目前，VR技术已经被国内外众多国家所研究。美国作为虚拟现实技术的发源地，在国际上代表了这项技术的一定水平的技术，在全球范围内取得了许多发展，并在认知，用户界面，后台软件和硬件方面进行了广泛的研究。虚拟现实技术已在航空，卫星等领域得到应用。虚拟现实系统训练站空间虚拟现实训练系统技术已在全国范围内建立了VR教育系统。在军事领域开展虚拟战场环境和各种形式的模拟训练，提高作战能力和军事水平。与此同时，英国，日本等国家在工业设计，虚拟现实知识库，虚拟现实游戏等领域也取得了良好的效果。

3 VR技术的应用前景

现在VR技术已经应用于教育，建筑，娱乐，影视等多个领域，具有很好的发展前景。目前，人们对娱乐和影视尤为关。虚拟现实技术不仅在娱乐和影视领域取得成就，而且在其他领域也有很好的发展。在教育领域，Google开发了一种“远征”系统，该系统使用虚拟现实技术让边远山区的儿童能够浏览他们以前从未见过的多种世界范围内的VR设备。在建筑工程方面，房地产公司可以使用VR技术在家中顯示图像和客户模型。客户可以穿VR头盔，并通过房地产公司设计的体验来创造真实感受。在医学上，虚拟现实技术可以应用于疾病的诊断和治疗以及数据的可视化，如恐高症治疗，痉挛等。在慢慢接受指导下，这种方法可以使患者得到更好的护理并改善他们的生活环境。可视化数据意味着医生将患者数据输入到VR设备中，并且医生佩戴VR头盔通过这种虚拟现实方法，可以观察患者身体内部并且可以从各个角度观察，例如查看肿瘤的大小以及在哪里使用哪种手术方法。

在政策方面，VR技术得到了“创业与大众创新”政策的支持。在国家和政府的大力支持和推动下，“互联网+”和人工智能等新技术进入了“创业与大众创新”阶段。许多VR公司也希望依靠政策支持来开发更多领域的新概念和新技术。虚拟现实技术是中国乃至世界科学技术界的一项新技术，它也创造了新的消费领域，因为它引起了许多公司和资本家的关注。

在资本市场上，VR技术已经获得了许多公司的信任，并且VR技术的商业系统也已经建立。近年来，越来越多的公司加入虚拟现实领域。目前，中国至少有100家公司已经开始研发VR设备。这样看来，中国VR技术发展的未来还是比较大的。通过数据收集，发现2016年中国虚拟现实行业总收入约为56亿元人民币，预计到2020年将达到550亿元人民币。

根据实际需要，虚拟现实行业在未来可以分为双向发展。一个是虚拟桌面的开发，另一个则是高性能，身临其境感觉的虚拟实现。在未来，这两种虚拟现实系统主要对交互方法，建模与图像方法和系统组件的研究存在着不同的要求，并主要提出了一些新的技术特点和技术要求，体现在以下几个方面：

（1）动态环境建模技术：虚拟环境的建立是虚拟现实技术的一大技术趋势。建模技术旨在从实际环境中获取三维数据并创建模型。根据实际需要选择不同的虚拟环境。

（2）实时3D图形和显示技术的创建：3D图形生产技术现在已经非常成熟，现在的技术难点在于可以知道如何生成实时图像，但确不能保证图像的质量和复杂性。另外，虚拟现实对图像和立体声传感器也有很高的要求。今天的虚拟设备已经不能满足系统的需求，虚拟现实的设计师需要进一步开发三维图形和新的显示技术。

（3）虚拟语音现实建模：建模虚拟现实其实是一个非常复杂的过程，需要耗费大量的时间和精力。如果可以将虚拟现实技术与智能技术和语音识别技术相结合，虚拟现实的系统问题就可以很好的得以解决。可以利用语音识别技术，属性描述和一般建模特征转换成建模所需的数据。然后，使用计算机图形和人工智能技术来设计建模过程，导航和评估模型对象。

现如今，虚拟现实技术还存在一些问题值得被探讨。2016年，专家Leif P. Berg发表了有关虚拟现实应用研究的报道。他指出了一些技术存在很大的挑战，比如：3D建模和便捷数据模型的转换过程，在虚拟世界里存在的几何模型环境和建模逼真的物理模拟，高效的碰撞检测和感知功率反馈和性能表现，符合人体工学的VR头盔还有待改进。目前的VR产品价格也太高。通过不断深化VR对产业资本的认知和投资，VR设计参与者认为VR技术和行业将会越来越好，学术界和工业界将在未来共同推广。

4 VR技术的对策研究

4.1 创新，生产，自主学习和研究相结合

VR技术是一项日益增长的技术，开发人员需要更强大的创新能力，并需要生产，教育和研究相结合。目前，中国虚拟现实技术的发展并不完善，存在一定的不足，特别是与一些发达国家相比，技术相对落后，存在较大差距，同时还有商业化和市场化方面的不足，目前还不能依靠高质量的虚拟现实技术产品走向国际市场。

对于中国来说，VR技术是一项新技术，未来的发展还需要漫长的路程，这样各个学科之间必须相互配合，相互协调，整合现有的科技力量。在资源方面，它们相辅相成，使VR技术变得更好。创新时要注意生产和研究相结合，避免研发重复，浪费资源。我国在虚拟现实技术上投入的资金越来越多，VR企业不仅要从观念和蓝图上吸引客户，吸引投资者，还要深入研究技术和知识产权，创造自己的核心产品。

4.2 完善相关法律和政策

VR技术是一项新技术。要打造一个健康，可持续的VR产业，必须改善相关法律和政策。国外有几个国家制定了一系列管理VR行业的法律和政策。美国是信息技术遥遥领先的国家，其VR技术已与战略规划相关联。此外，美国政府的下属部门已经制定了适合VR技术的发展计划，并建立了健全的政策体系。当然，中国也非常重视VR技术的发展。虚拟现实技术已列入“十三五”等一系列重点发展规划，但部分重点领域尚未制定详细的发展规划。因此，要整合虚拟现实技术的开发和应用，必须从我国基本国情出发，优先考虑技术发展，制定长远发展规划，同时在虚拟现实技术领域做出合理安排的法律和政策。制定发展计划。

5 结论

VR发展的前景无疑受到目前VR技术及相关市场的许多因素制约，许多领域仍处于试验和探索阶段，无法融入消费市场。VR的受欢迎程度还在继续，VR公司应更加关注研发产品。未来，随着VR硬件设备的发展和丰富的内容和人才的生产，VR技术势必会发起一波新浪潮，应用程序将变得更大更强。21世纪理应是虚拟技术发展的时代。

总之，VR技术作为一种新型技术很难发展，在各个行业不断成熟的过程中将会得到更广泛的应用，对未来科技发展具有很大的推动作用，因为这加强了对未来的研究。发展做好充分准备，在国家舞台未来发展中有自己的优势，发挥更好的便民生活和促进经济发展的潜力。

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