混合現(xiàn)實頭盔體感交互技術(shù)研究

方廣東，陳鳳翔

混合現(xiàn)實頭盔體感交互技術(shù)研究

方廣東，陳鳳翔

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司輸電運行檢修分公司，貴州 貴陽 550005）

目前，虛擬技術(shù)的發(fā)展如火如荼，在此基礎(chǔ)上，發(fā)展演變出了一種新技術(shù)——混合現(xiàn)實技術(shù)。混合現(xiàn)實技術(shù)通過在現(xiàn)實場景呈現(xiàn)虛擬場景信息，在現(xiàn)實、虛擬世界和用戶間建起了一個交互反饋的平臺，進一步增強了用戶體驗的真實感。同樣作為新技術(shù)的體感交互技術(shù)，可以讓使用者用肢體動作與周邊環(huán)境或裝置進行互動，不需要復(fù)雜的控制設(shè)備。新型研發(fā)產(chǎn)品混合現(xiàn)實頭盔讓人們感受到了VR、AR和MR結(jié)合的力量，三者的結(jié)合讓使用者能夠更好地感受虛擬與現(xiàn)實的結(jié)合。目前來看，虛擬現(xiàn)實頭盔研發(fā)商中微軟占據(jù)著世界領(lǐng)先地位。通過混合現(xiàn)實頭盔可以自主檢測周圍的環(huán)境，讓體驗者看到真實環(huán)境，同時使用者能夠在真實環(huán)境中感受虛擬樣機或者是3D模型，不論從哪個方面來說，混合現(xiàn)實頭盔都是先進產(chǎn)品的代表，是虛擬技術(shù)發(fā)展中的一大進步。

混合現(xiàn)實；VR頭盔；UE4；體感交互技術(shù)

虛擬現(xiàn)實頭盔最初是由哈佛大學(xué)的某位學(xué)者于1968年提出的，并設(shè)計出虛擬現(xiàn)實立體頭盔，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實立體頭盔已經(jīng)得到了巨大的進步和廣泛的應(yīng)用，在某些領(lǐng)域已經(jīng)成為不可或缺的存在。混合現(xiàn)實頭盔的迅速發(fā)展離不開其先進的構(gòu)想，對于多方面都有幫助，因此才能得到重視，最終發(fā)展迅速，不斷更新完善。然而在高校中，實踐教學(xué)投入資金大，所耗費的人力、物力也比較多，利用虛擬模仿真技術(shù)可以減少許多不必要的支出，同時也解決了傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式難以滿足現(xiàn)階段教育需要的難題，可以說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為高校的教育解決了一個困擾多年的難題，其未來發(fā)展圖景也是一片大好。

1 混合現(xiàn)實頭盔相關(guān)介紹

1.1 混合現(xiàn)實頭盔介紹及原理

混合現(xiàn)實頭盔是在虛擬技術(shù)基礎(chǔ)上的進一步發(fā)展，在利用人的左右眼獲取信息差異的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)用戶產(chǎn)生一種身在虛擬環(huán)境中的感覺，而混合現(xiàn)實即在現(xiàn)實環(huán)境中進行虛擬，將現(xiàn)實環(huán)境與虛擬環(huán)境相結(jié)合的一種新型技術(shù)。虛擬現(xiàn)實頭盔應(yīng)用廣泛，運用在虛擬駕駛、虛擬城市、軍事訓(xùn)練中，利用的是虛擬現(xiàn)實頭盔封閉性強的特點。

虛擬現(xiàn)實頭盔主要運用的是光學(xué)系統(tǒng)放大顯示器所產(chǎn)生影響的原理，具體地說，頭盔內(nèi)的小型顯示器發(fā)射的光線經(jīng)折射產(chǎn)生類似遠方的效果，從而達到全像視覺，總的來說是一種視覺效果。虛擬現(xiàn)實頭盔技術(shù)仍在不斷發(fā)展與完善之中，不僅可以作為個人應(yīng)用顯示器，同時還被普遍運用于現(xiàn)代軍事中，成為單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)必需裝備，另外仿真電子游戲機也開始使用混合現(xiàn)實頭盔，這便使得混合現(xiàn)實頭盔技術(shù)涉及了多個領(lǐng)域。

1.2 混合現(xiàn)實頭盔的使用方法及相關(guān)應(yīng)用

也許很多人并不了解，混合現(xiàn)實頭盔是不能單獨使用的，單獨使用時體驗效果并不是很好，配合一些設(shè)備才能達到最好的使用效果。混合現(xiàn)實頭盔需要配合3D虛擬現(xiàn)實真實場景，同時配合大屏幕立體現(xiàn)實屏幕，當(dāng)然3D立體眼鏡也是不可或缺的，這一系列的設(shè)備混合使用，彼此搭配起來才能使混合現(xiàn)實頭盔達到最佳使用效果。虛擬現(xiàn)實頭盔的運用范圍極廣，主要是體驗視覺圖像變化時投入的臨場感，軍事上的模擬訓(xùn)練、醫(yī)學(xué)上遠程醫(yī)療和手術(shù)或在單兵作戰(zhàn)時的傳達命令都可以利用混合現(xiàn)實頭盔技術(shù)。

1.3 混合現(xiàn)實頭盔的進一步發(fā)展

混合現(xiàn)實頭盔能夠捕捉到人的身體動作，經(jīng)過一段時間的發(fā)展，英國的某創(chuàng)業(yè)公司設(shè)想用VR頭盔捕捉到人們的面部情緒變化，它通過在VR頭盔上安裝一系列小型傳感器，通過這些傳感器來獲取使用者的心率變化，最終將獲取的信息轉(zhuǎn)化成情緒投射到虛擬現(xiàn)實的人物頭像中，由此來看，頭像便可以根據(jù)所帶者的情緒變化而發(fā)生改變了，這無疑又是混合現(xiàn)實頭盔的又一大發(fā)展。除了想要捕捉VR頭盔佩戴者情緒的公司外，還有想要捕捉佩戴者表情的公司，正是這些創(chuàng)業(yè)公司敢想敢做，才有了混合現(xiàn)實頭盔的飛速發(fā)展，而沒有停滯不前。虛擬現(xiàn)實頭盔的發(fā)展也得益于當(dāng)今的發(fā)展大環(huán)境，現(xiàn)如今國家鼓勵新式技術(shù)的發(fā)展，投入大量資金鼓勵科技研發(fā)。在此背景下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展迅猛，才有了混合現(xiàn)實頭盔的問世，因此，新技術(shù)的不斷發(fā)展研究，靠的是國家發(fā)展大環(huán)境，當(dāng)然不可否認(rèn)的是，企業(yè)的敢打敢拼也占據(jù)著重要地位。這些因素缺一不可，對于這項新技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)人都是抱著信心十足的態(tài)度，畢竟，就目前形勢來看，近幾年的發(fā)展之中，混合現(xiàn)實頭盔無疑占據(jù)著領(lǐng)導(dǎo)地位。

2 基于VR頭盔和UE4虛幻引擎開發(fā)

當(dāng)今社會中，智能手機的普及程度日益擴大，同時VR虛擬現(xiàn)實頭盔技術(shù)也在日漸成熟，如何將手機與VR頭盔結(jié)合使用，開發(fā)出虛擬現(xiàn)實的體感游戲，是許多開發(fā)商正在思考的問題。利用VR頭盔中的某些特殊系統(tǒng)，從而捕獲人身體的變化，由此來達到體感操作的目的。二者的結(jié)合能夠使使用者身臨其境地體驗虛擬現(xiàn)實體感游戲，獲得更為真實的游戲場景，相信許多人都會支持這項技術(shù)的研發(fā)。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用計算機來生成一種模擬的環(huán)境，玩家將手機放入VR頭盔中就可以盡情地體驗較為真實的體感交互游戲場景。玩家佩戴VR頭盔，可以通過自己的頭部和身體移動來控制角色移動，完全沉浸在視覺效果中。對于熱愛游戲的玩家來說，這項技術(shù)的研發(fā)無異于是錦上添花。體感互動系統(tǒng)能將運動和娛樂融合在一起，操作者親自用肢體控制系統(tǒng)，與游戲玩家進行互動，同時簡單地翻頁滑動就可以完成商品購買，消費者同樣能夠享受到體感技術(shù)在消費領(lǐng)域的便利之處。與此同時，商家通過計算機對消費者表情的記錄、對商品的瀏覽時間等進行消費反饋，依據(jù)這些來制訂恰當(dāng)?shù)臓I銷策略，可見體感交互技術(shù)與消費者和商家是共贏的關(guān)系。體感交互技術(shù)在動畫娛樂業(yè)的應(yīng)用極為廣泛，對于體感游戲的應(yīng)用就是鮮明例子，但同時，體感交互技術(shù)還有利于學(xué)生智力的開發(fā)，生動的教學(xué)模式容易讓學(xué)生產(chǎn)生深刻的記憶。

UE4是當(dāng)前業(yè)界主流、技術(shù)領(lǐng)先的游戲引擎。UE4結(jié)合其他相關(guān)技術(shù)為虛擬現(xiàn)實的開發(fā)提供了一個全新的方向。虛擬現(xiàn)實集合了許多其他領(lǐng)域的最新科研成果，比如人機交互技術(shù)。目前虛擬技術(shù)UE4與VR頭盔的結(jié)合為游戲引擎虛擬現(xiàn)實的開發(fā)進行了具體的描述，可以利用專業(yè)的三維GIS仿真平臺或其他專業(yè)的三維仿真平臺來開發(fā)虛擬現(xiàn)場。UE4虛擬技術(shù)仍在進一步的開發(fā)研究之中，它的發(fā)展為虛擬現(xiàn)實的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3 混合現(xiàn)實頭盔體感交互技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用

體感交互技術(shù)在現(xiàn)如今的地位不言而喻，已經(jīng)成為教育信息化研究應(yīng)用的十大關(guān)注技術(shù)領(lǐng)域之一。在電力教育中，體感交互學(xué)習(xí)具有很多優(yōu)點，利用混合現(xiàn)實頭盔體感交互技術(shù)可以模擬電力行業(yè)真實的運行環(huán)境、應(yīng)急演練、安全規(guī)程。這也提升了電力工作現(xiàn)場人員對技術(shù)難點的處理效率。可以說，體感交互技術(shù)是人機交互史上的一次重大革命，自體感交互技術(shù)出現(xiàn)以來，人們從未停止過對體感交互技術(shù)的研究探索，其發(fā)展速度也令人吃驚。混合現(xiàn)實頭盔同樣作為較為新式的技術(shù)之一，與體感交互技術(shù)的融合也可以進一步發(fā)展。兩種新技術(shù)的交互發(fā)展帶來的是更為先進的產(chǎn)品混合。現(xiàn)實頭盔在虛擬技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，現(xiàn)實中存在虛擬，虛擬過程又是基于現(xiàn)實，混合現(xiàn)實頭盔高端先進，它的研發(fā)也不是一日之功。

如今的體感交互技術(shù)發(fā)展也是如日中天，在這里談到的是混合現(xiàn)實頭盔體感交互技術(shù)與無人機電網(wǎng)巡檢的結(jié)合。很多人都想過將無人機與VR技術(shù)結(jié)合，二者的結(jié)合帶來了意想不到的效果。工作人員只需要帶上混合現(xiàn)實頭盔，就可輕松地調(diào)整無人機來獲得電網(wǎng)巡檢情況，大大提高了電網(wǎng)巡檢的效率。混合頭盔體感交互技術(shù)與無人機巡檢的結(jié)合可謂是VR發(fā)展的又一里程碑。VR技術(shù)的運用被進一步推廣，無人機巡檢可以簡單地使用頭盔操控，操作者只需要戴上頭盔便可以輕松地觀測電網(wǎng)情況，不再需要像傳統(tǒng)的方法一樣，耗費巨大的人力。此項技術(shù)的推廣應(yīng)用標(biāo)志著混合體感交互技術(shù)邁上了一個新臺階，最重要的是利民，為巡檢人員減輕了負(fù)擔(dān)，相信在日后也會得到進一步的認(rèn)可。

4 結(jié)束語

總的來看，混合現(xiàn)實頭盔的發(fā)展在當(dāng)前處于先進地位，新技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展值得鼓勵與支持，同樣，體感交互技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴大，為更多人所熟知、所接受。這些技術(shù)以往在普通人眼中，根本不會特別在意，但現(xiàn)在新技術(shù)的發(fā)展擴展到了生活之中，每個人身邊都可能出現(xiàn)這樣那樣的利用新技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)品，這也注定每個人都不可能脫離現(xiàn)實科技而獨立生存，新技術(shù)越來越生活化，普通大眾也從中受益。戴上新式的混合現(xiàn)實頭盔，采用體感交互技術(shù)，你就可以輕松地通過肢體動作購買商品，體驗極度真實的游戲世界，感悟想象中的虛擬世界，仿佛身臨其境。這種種好處都是由體感交互技術(shù)發(fā)展帶來的，因此，每個人都要支持新技術(shù)的發(fā)展，國家更要鼓勵新技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，讓新技術(shù)真正為民而生、利民而行。

［1］柯瀚庭.應(yīng)用擴充現(xiàn)實技術(shù)于配置設(shè)計之視覺化［D］.臺灣：國立成功大學(xué)，2010.

［2］張潔.新一代游戲革命——小議Kinect體感游戲［J］.大眾文藝：學(xué)術(shù)版，2011（22）：300.

TP391.9

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.042

2095－6835（2019）17－0093－02

方廣東（1992—），男，江西贛州人，本科，學(xué)士，機巡管理所機巡班班長，助理工程師，主要研究方向為無人機技術(shù)應(yīng)用、新技術(shù)在輸電線路運維上的應(yīng)用。陳鳳翔（1981—），男，貴州貴陽人，本科，無學(xué)位，機巡管理所技術(shù)專責(zé)，工程師，主要研究方向為輸電線路運行維護。

〔編輯：王霞〕