虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺設(shè)計

陳玉明 劉嘉祁

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虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺設(shè)計

陳玉明 劉嘉祁

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所）

針對目前市場上虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品性能參差不齊，消費者缺乏參考與引導(dǎo)，設(shè)計了虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺。通過分析產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，跟蹤市場主要產(chǎn)品性能，向消費者展現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀，從而引導(dǎo)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

虛擬現(xiàn)實；質(zhì)量評估；技術(shù)指標(biāo)分析

0　引言

虛擬現(xiàn)實（virtual reality，VR）技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術(shù)，利用計算機生成一種模擬環(huán)境，使用戶沉浸在實時動態(tài)的三維立體交互場景中[1]。隨著VR的軟硬件日益成熟，在可預(yù)見的將來，VR產(chǎn)品將從以家用娛樂為主的領(lǐng)域擴展到辦公及行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域[2-3]。VR產(chǎn)品與人體長期接觸，存在多種潛在安全風(fēng)險要素，如光刺激、電磁輻射、熱傷害和皮膚刺激等，其產(chǎn)品質(zhì)量與消費者息息相關(guān)。同時，VR產(chǎn)品對青少年的身心發(fā)育有潛在風(fēng)險，其安全性受到消費者的重點關(guān)注。目前VR產(chǎn)品市場規(guī)模巨大，生產(chǎn)參與者眾多，然而其標(biāo)準(zhǔn)體系尚未成形，產(chǎn)品性能參差不齊，消費者缺乏參考和引導(dǎo)。開展VR產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)分析，向消費者展示VR產(chǎn)品性能指標(biāo)與潛在風(fēng)險，對于VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

本文旨在介紹VR產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺的構(gòu)建，該平臺跟蹤市場主要產(chǎn)品性能指標(biāo)，以期向社會各方反饋該類產(chǎn)品的現(xiàn)況；同時融合產(chǎn)品質(zhì)量資訊、評測、論壇和百科等信息，以門戶網(wǎng)站和微信公眾號的方式為VR消費者提供一站式服務(wù)，引導(dǎo)VR產(chǎn)業(yè)的良性健康發(fā)展。

1　平臺功能分析

VR產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺為公眾用戶、質(zhì)量評測專家和評測自媒體3類用戶提供服務(wù)，服務(wù)方式基于Web門戶網(wǎng)站或微信公眾號進行訪問。公眾用戶可以查看產(chǎn)品信息，了解當(dāng)前主流VR產(chǎn)品的質(zhì)量測評和評分等級，在線提交產(chǎn)品體驗報告；質(zhì)量評測專家可在線維護產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)分類和評價模型定義；評測自媒體用戶可以根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量各項指標(biāo)要求對VR產(chǎn)品提交測評技術(shù)報告。

1.1 VR產(chǎn)品質(zhì)量評估指標(biāo)分析

當(dāng)前VR市場正處于初步形成階段，產(chǎn)品質(zhì)量面臨以下問題：1）虛擬環(huán)境眩暈，眩暈問題是目前VR產(chǎn)品大規(guī)模普及的最大阻礙因素之一；2）圖像清晰度低，強顆粒感，并且存在畫面畸變；3）有些產(chǎn)品眼部的透氣性較差，長時間佩戴容易產(chǎn)生視疲勞或視力衰減；4）有些產(chǎn)品過重、臃腫[4]。

針對以上問題，從消費者的關(guān)注和需求出發(fā)，本文制定了VR產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險評估模型，并將VR產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為核心功能類指標(biāo)、人體工程類指標(biāo)和品質(zhì)服務(wù)類指標(biāo)3類，如圖1所示。

圖1　產(chǎn)品質(zhì)量評估主要技術(shù)指標(biāo)

核心功能類指標(biāo)主要包括處理器型號、顯示屏尺寸、單眼分辨率、可視角度、延遲時間、運動監(jiān)測、電池續(xù)航時間、跟蹤模式和跟蹤范圍等性能指標(biāo)項；人體工程類指標(biāo)和用戶直觀感受相關(guān)，包括產(chǎn)品重量、產(chǎn)品外觀、視疲勞、暈動率、皮膚刺激、電磁輻射、運行時溫度、藍光輻射度、聲壓和邊界警示等指標(biāo)；品質(zhì)服務(wù)類指標(biāo)覆蓋服務(wù)保障、安全認證和客戶評價等其他描述。

為更好地進行指標(biāo)評價，根據(jù)不同指標(biāo)項的特點進行不同數(shù)據(jù)格式描述。如分辨率、重量、CPU、內(nèi)存和電池容量等指標(biāo)項數(shù)據(jù)格式為數(shù)值，根據(jù)數(shù)值大小，劃分為1級或2級，1級最佳；電磁兼容性指標(biāo)包括輻射騷擾和靜電放電子項目，其數(shù)據(jù)格式為圖片形式；溫升、聲壓和藍光輻照度等安全指標(biāo)項數(shù)據(jù)格式為數(shù)值，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值判定是否合格；邊界警示項目數(shù)據(jù)格式為文本；視疲勞所有子項目數(shù)據(jù)格式均為數(shù)值，該項目無標(biāo)準(zhǔn)限值或等級劃分要求。

1.2　平臺門戶網(wǎng)站功能分析

平臺門戶網(wǎng)站建設(shè)主要包括首頁、新聞資訊、產(chǎn)品中心、評測中心、產(chǎn)品對比、產(chǎn)品排行榜、評測自媒體、消費者口碑、VR百科和VR論壇等頻道，功能架構(gòu)如圖2所示。

1）新聞資訊：可實時抓取關(guān)注VR產(chǎn)品、資源、科技方面的主流新聞媒體發(fā)布的資訊，并分類顯示。

2）產(chǎn)品中心：可查看VR設(shè)備、軟件、資源內(nèi)容、視頻和圖片；可按品牌、時間、類型分類瀏覽各種VR產(chǎn)品；可查看產(chǎn)品配置、安全性、電磁兼容性和性能等各項指標(biāo)信息，并提供基于各項指標(biāo)取值的高級檢索。

3）評測中心：提供VR產(chǎn)品評測各級指標(biāo)、質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)和方法分類；同時根據(jù)VR產(chǎn)品的評價體系，對產(chǎn)品的各項指標(biāo)運用模型框架獲得產(chǎn)品的總評分；并以各種圖表如K線圖、雷達圖等將評測數(shù)據(jù)可視化。

4）產(chǎn)品對比：可對多種VR產(chǎn)品進行橫向比較，從參數(shù)配置、VR設(shè)備圖片、用戶口碑和評價以及虛擬場景下VR產(chǎn)品效果體驗4個維度進行比較。

5）評測自媒體：消費者個人或其他第三方檢測機構(gòu)可建立自媒體平臺，發(fā)布評測報告；并提供主題、產(chǎn)品和評測人等多種搜索方式，顯示熱門評測產(chǎn)品、熱門主題、熱門評測人等信息。

圖2　門戶網(wǎng)站功能架構(gòu)圖

1.3 微信公眾平臺功能分析

微信公眾平臺為用戶提供了更豐富的接入渠道，用戶可通過手機獲取VR產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺提供的各項核心服務(wù)。微信公眾號用戶服務(wù)菜單覆蓋了網(wǎng)站主要功能，可支持門戶地址跳轉(zhuǎn)；同時可對用戶進行熱點新聞推送，收集、分析用戶評論數(shù)據(jù)和用戶關(guān)注數(shù)據(jù)；并支持應(yīng)答機器人功能，實現(xiàn)實時頁面應(yīng)答響應(yīng)。

2　平臺架構(gòu)設(shè)計

為實現(xiàn)以上門戶網(wǎng)站和微信公眾平臺所需功能，本文設(shè)計了VR產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺的總體架構(gòu)，構(gòu)建了平臺支撐數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和后臺業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。平臺總體架構(gòu)分為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層、基礎(chǔ)設(shè)施層、信息資源層、平臺應(yīng)用系統(tǒng)層和界面訪問層，如圖3所示。

圖3　VR產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺總體架構(gòu)圖

1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層包括系統(tǒng)安全體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和運維管理體系。

2）基礎(chǔ)設(shè)施層包括虛擬化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、主機、存儲等基礎(chǔ)服務(wù)環(huán)境，通過對基礎(chǔ)設(shè)施的云化技術(shù)為服務(wù)提供透明的運行環(huán)境。

3）信息資源層包括產(chǎn)品型譜數(shù)據(jù)庫、評級評分數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫，采用集中存儲與處理方式，提供全面數(shù)據(jù)服務(wù)和分析應(yīng)用。

4）平臺應(yīng)用系統(tǒng)層根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則和需求，統(tǒng)一定義功能調(diào)用和請求處理響應(yīng)接口。其中后臺業(yè)務(wù)應(yīng)用提供新聞采集與管理、產(chǎn)品管理、評測與評級、消費者口碑和業(yè)務(wù)統(tǒng)計分析等服務(wù)；各項后臺應(yīng)用借助FTP、HTTPS、JMS和SOAP等應(yīng)用協(xié)議及底層的應(yīng)用支撐組件連接底層云設(shè)施平臺和數(shù)據(jù)源，支撐組件包括日志管理、數(shù)據(jù)抽取、分析報表、POI和上傳下載等，這些組件提供一定功能的封裝，統(tǒng)一、規(guī)范的調(diào)用接口，為系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的組件化提供解決方案。門戶網(wǎng)站的建設(shè)借助后臺應(yīng)用向用戶提供新聞資訊、產(chǎn)品評測、自媒體和消費者口碑等服務(wù)。

5）界面訪問層包括Web瀏覽器和微信公眾號2種終端訪問形式。

另外平臺為聯(lián)機實時處理應(yīng)用，數(shù)據(jù)具有時效性，過期數(shù)據(jù)會備份后清理，以保證系統(tǒng)性能，并節(jié)省系統(tǒng)空間。數(shù)據(jù)均通過存儲過程訪問，存儲過程預(yù)編譯存儲在數(shù)據(jù)庫中，以提高系統(tǒng)響應(yīng)時間；同時根據(jù)并發(fā)業(yè)務(wù)量情況考慮負載均衡架構(gòu)應(yīng)用，并支持平臺動態(tài)擴容，動態(tài)調(diào)整服務(wù)器規(guī)模以應(yīng)對業(yè)務(wù)訪問彈性化需求。

3　平臺關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

3.1　前后端分離的架構(gòu)設(shè)計

平臺采用前后端分離的架構(gòu)風(fēng)格，可實現(xiàn)前后端解耦，提高開發(fā)效率，增加代碼的可維護性和可讀性。前端負責(zé)頁面和交互的開發(fā)，專注于瀏覽器的兼容性和用戶體驗等；后端只需要負責(zé)提供API接口，專注于架構(gòu)的設(shè)計和業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)。

平臺前端中交互界面作為視圖層，遵循MVVM模式；后端劃分為控制層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。前后端交互基于Ajax/Json的形式，即前端向后端發(fā)起Ajax請求，后端返回Json數(shù)據(jù)。視圖層主要負責(zé)頁面的展示，采用Vue.js、Vue-router和ElememtUI等技術(shù)實現(xiàn)SPA單頁Web應(yīng)用，提供更為流暢的用戶體驗；控制層主要負責(zé)接收請求、解析參數(shù)、調(diào)用相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯，最后返回響應(yīng)數(shù)據(jù)，該層借助Spring-MVC框架開發(fā)；業(yè)務(wù)邏輯層負責(zé)實現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)服務(wù)，供控制層調(diào)用，需要時會調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層讀寫數(shù)據(jù)，該層使用Spring框架整合其他框架實現(xiàn)對象的依賴注入，并支持多環(huán)境參數(shù)配置；數(shù)據(jù)訪問層直接與數(shù)據(jù)庫進行交互，主要負責(zé)數(shù)據(jù)的增刪改查，使用開源ORM框架Mybatis訪問MySQL數(shù)據(jù)庫，支持定制化SQL以及高級映射等功能，提高開發(fā)效率。

3.2 VR產(chǎn)品新聞的自動爬取

平臺設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)爬蟲模塊，按既定規(guī)則自動抓取VR新聞信息。爬蟲模塊基于Scrapy開源應(yīng)用框架實現(xiàn)，通過配置文件的輸入，實現(xiàn)對特定新聞網(wǎng)頁特定數(shù)目的信息爬取。通過入口函數(shù)發(fā)送請求、壓入隊列、下載網(wǎng)頁內(nèi)容，并將網(wǎng)頁內(nèi)容返回給爬蟲；通過模式匹配解析提取需要的技術(shù)指標(biāo)等實體信息，其實現(xiàn)流程如圖4所示。

圖4　VR產(chǎn)品新聞自動爬取流程圖

3.3 VR產(chǎn)品評測自動分類算法設(shè)計

考慮到平臺對互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品評測文章的自動抓取和自媒體評測文章的開放性支持，為降低平臺運營階段的維護成本，根據(jù)VR產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)特性開發(fā)自動分類算法。該算法可有效判別評測數(shù)據(jù)所關(guān)注產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)類別屬于人體工程類、品質(zhì)服務(wù)類或核心功能類，是典型的文本多標(biāo)簽分類問題，分為分類模型離線訓(xùn)練和文本在線分類2個階段。

分類模型離線訓(xùn)練和生成使用Scikit-learn機器學(xué)習(xí)Python庫中的SVM支持向量機方法線下完成。首先使用平臺數(shù)據(jù)庫中保存的VR產(chǎn)品評測文章，通過人工分析加入指標(biāo)類別標(biāo)簽，構(gòu)建訓(xùn)練文本；然后對訓(xùn)練文本進行預(yù)處理和特征提取，基于ICTLAS對訓(xùn)練文本進行分詞，構(gòu)建詞典并去除停用詞和低頻詞；基于LSI隱性語義分析方法提取文本特征，構(gòu)建特征向量；將特征向量按照所屬指標(biāo)類別進行訓(xùn)練，使用svm_linear方法生成SVM指標(biāo)分類模型為在線分類時提供支持。

文本在線分類輸入實時抓取的未分類的評測文章，根據(jù)關(guān)鍵詞預(yù)先判別所屬VR產(chǎn)品類別，進一步利用訓(xùn)練好的SVM分類器獲得評測文章所關(guān)注的VR產(chǎn)品的指標(biāo)分類類別，從而為產(chǎn)品質(zhì)量多維度指標(biāo)評價提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4　結(jié)語

在未來幾年，VR相關(guān)產(chǎn)品種類和數(shù)量將呈指數(shù)增長。VR在硬件、軟件開發(fā)等領(lǐng)域都會面臨更加激烈的競爭，VR產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險也會隨之日益凸顯。VR產(chǎn)品質(zhì)量評估平臺可面向公眾展示VR產(chǎn)品性能指標(biāo)與潛在風(fēng)險，對VR產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有潛在意義。下一步考慮如何多方位獲取VR產(chǎn)品質(zhì)量信息，跟蹤VR產(chǎn)品演化事件，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險等級模型，改善平臺用戶體驗，更有效地為公眾提供質(zhì)量服務(wù)。

[1] 張鳳軍,戴國忠,彭曉蘭.虛擬現(xiàn)實的人機交互綜述[J].中國科學(xué):信息科學(xué),2016,46(12):1711-1736.

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[3] 商云濤,郭慧,李曉蕾.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的地質(zhì)科普實現(xiàn)與應(yīng)用[J].中國礦業(yè),2018,27(4):67-70.

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Design of Quality Evaluation Platform for Virtual Reality Product

Chen Yuming Liu Jiaqi

(China Electronic Product Reliability and Environmental Testing Research Institute)

At present the performance of virtual reality product is uneven and consumers lack references and guidance. In this paper we design and implement the virtual reality product quality evaluation platform. We try to show consumers the product quality situation and guide the benign development of virtual reality industry by analyzing the key technical indexes and checking the performance of main-stream product.

Virtual Reality; Quality Evaluation; Technical Index Analysis

陳玉明，女，1984年生，碩士，工程師，主要研究方向：質(zhì)量與可靠性。E-mail:cym@ceprei.biz

劉嘉祁，女，1988年生，碩士，主要研究方向：軟件工程。E-mail:ljq@ceprei.biz