漫步在虛擬現實的輝煌科技路上

讓你擁有科技大片中主角的特權，讓虛擬和現實無縫結合，把這一切都交給虛擬與增強現實技術吧！虛擬與增強現實技術專家孫漢秋教授如是說。在計算機技術飛速發展的當下，虛擬與增強現實技術緊密結合在一起，已是人類計算機創新科技進步的一項飛躍，而虛擬現實技術在未來將展現無與倫比的科技價值和現實魅力，將為人類的真實生活提供更具想象力、更完美的服務。

前程似錦的虛擬現實技術是構建虛擬與現實的成功橋梁

所謂虛擬現實技術，是利用計算機生成一種逼真的視、聽、力、觸、動等感官的虛擬環境，在通過各種傳感設備以使用戶“沉浸”到該環境中，實現用戶和環境直接進行自然交互并以交互性和構想為基本特征的“計算機高級人機界面”的計算機技術。通過利用這樣一種技術，使用者不僅能借由虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中所經歷的“身臨其境”般的逼真性，還能突破空間、時間以及其他客觀條件的限制，感受到在真實世界中無法親身經歷的特殊體驗。而在增強現實的環境中，使用者在看到周圍真實環境的同時，還可以看到由計算機產生的增強信息。正是由于虛擬現實技術在增強虛擬現實與真實世界之間的溝壑上成功架通了一座橋梁，所以其在現實世界中的應用潛力也是相當大的。它可以廣泛應用于軍事、醫學、制造與維修、娛樂等眾多領域。比如增強技術已經運用在我們使用的Android和iPhone智能手機上，其呈現出的效果也讓大家驚艷不已，甚至有評論直指，此技術將是未來最熱的Web趨勢之一。

目前，增強現實的應用大體可以分為兩類：一類是基于圖像識別的，即先通過對現實環境中的任何物體或者特別設計的標志進行圖像識別和分析，再在這些物體或者標記上實時地呈現相應的3D或者2D信息；另一類是基于感應器的增強現實技術。這類增強現實應用無需對特定物體的識別來校正虛擬信息呈現的準確位置，而是通過GPS或者各種感應器（比如重力加速器、指南針等）來綜合判斷，在當前圖像上即時呈現出相應的數據。

據孫漢秋介紹，虛擬與增強現實可用來創造由虛擬物體和現實世界的圖像視頻融合而成的混合世界，而“與環境無關的高質量圖像的獲取，降低實時場景導航和交互計算”也是我們引以為傲的科研成果。虛擬環境中的動態表達可以保證交互運動在多元環境下的一致性，從而確保了“人機交流”的質量。

積極增強兩地交流融合，努力促進國內技術成熟

孫漢秋長期以來一直致力于和內地進行學術交流合作。作為一名有著深厚專業積淀的學者，她始終契合時代的發展潮流，將技術創新的視野和現實發展的趨勢有機結合，不斷在虛擬與增強現實技術領域迎風展翅，并帶領香港中文大學虛擬現實技術的團隊始終保持足夠的競爭力和強大的影響力。

除了保持自身科研技術水平的不斷提升外，孫漢秋也一直注意加強和內地專家的學術交流。她始終認為，“在虛擬與增加現實技術領域，必須和內地專家一起齊頭并進才是一個華夏兒女應有的社會擔當。”據孫漢秋介紹，自香港回歸以來，香港與內地各方面的人才交流日趨頻繁，不少內地學者紛紛來港訪問亦或在港擔任全職學者。在實行了多年的短期良好研究交流的氛圍下，香港、內地的學術水平均得到了極大的提升。

對于虛擬與增強現實技術領域未來的發展，孫漢秋認為，國內跟世界先進水平的計算機圖形學、VR研究的差距是存在的。但隨著近年來改革開放政策的落實，我們和國際學術交流項目的開展，使這些差距正在逐漸縮小。“最近，我們看到了越來越多的由中國人創作或合著的文章出現在權威的圖形學、VR期刊或國際會議上，例如TVCG和SIGGRAPH，這些均顯示出了國內學術界在對虛擬現實技術方面的研究已取得了優異的成果，因此，我們應進一步擴大與世界頂級研究所和大學問的學術訪問、交流和研究力度。”孫漢秋表示。

具體到虛擬與增強現實技術這個領域，孫漢秋介紹說，內地在該技術和學術水平的提高離不開與香港院校的廣泛交流。另外，孫漢秋也認為，政府投入了較多的研發資金用以支持電腦動畫業的發展，這是重要的，而發展需要擁有一個好的動機和推動力。如在日本和美國，電腦動漫和卡通目前已得到了很好的發展，并且被廣泛地運用到圖片、視頻制作上。而我國在這些領域起步較晚，并且相關的市場也沒有得到完全地開發，以上這些需要引起我們的重視。

對于虛擬和增強現實技術，我們的研究包括復雜自然景象的構造。在基于圖像的虛擬環境建模和渲染上，利用對外存網格的簡化并對高度復雜的自然景象進行實時渲染，如樹木、植物、雪景和風。與此同時，我們研究綜合多層映射技術，利用深度紋理模擬近距離覆蓋的雪層、用體紋理的質地來映射雪景中的灌木叢和樹林等遠景，我們用平行多陰影圖構造實時大規模動態虛擬場景，并用圖像技術處理動態陰影的誤差，從而提高在燈光、視角變化下對陰影進行實時渲染的反走樣。

值得一提的是，我們的研究還包括：觸覺層面的虛擬環境，使用小波的交互界面，以及手繪曲線的成像模擬。以上領域的研究目標是，讓使用者通過我們的觸覺模型，體驗到加載在虛擬物體上的各種材質，對變形物體的觸覺模擬提供直觀的三維動態交互；多分辨可變曲面的觸覺模型能應用于幾何建模、醫學影像、科學可視化等方面，并進一步擴展到基于物理貝塞爾體的空間中對變形物體的觸覺研究，而在視頻重組上，我們利用優化技術獲得精確清晰和平滑的動態效果。研發出以網格為導的圖片和視頻的再紋理應用，使這些圖片和視頻生成的變化和陰影效果，可應用于虛擬展示，藝術和工業設計，電子時尚和圖像、視頻的編輯，其動態紋理能真實呈現出事物的內在特征，如海浪、煙霧、落葉、旋風、人群和交通場景；通過壓縮減少多分辨模擬的計算，從而提高動態紋理的合成效果。在互動游戲和虛擬環境下物體毛發的表達中，我們建立了交互式毛發建模工具，利用多層次紋理來表示物體的毛發效果，并模擬陰影層圖以實現毛發體的動態自陰影，使用戶可創造虛擬物體的可動毛發形態，并實時看到交互效果。

美國《連線》雜志主編凱文·凱利曾闡述了一個觀點，無論對網絡服務提供商還是對最終個人用戶而言，“擁有”已不再重要，“得到”才更重要！這就意味著，虛擬與增強現實技術前景廣闊，擁有與否不重要，精準、智能、方便地使產品或服務與使用者見面才更為重要。誰找到了實現它的方法，誰就找到了下一座“金山”。作為該領域的專家，孫漢秋比誰都清楚虛擬與增強現實技術的重要性。對于未來，孫漢秋仍將在這個她鐘愛的領域中堅韌跨步前行，而在前進的同時，她仍希望在這個技術領域中能與內地“一同飛躍”。孫漢秋坦言，她將一如既往地關心和支持內地的相關技術領域的發展，并希望在黨中央各種政策的引領下，繼續深化和內地的交流與合作，共同邁向虛擬和增強現實技術領域的光明未來。