當今時代下VR技術的發(fā)展變革

□李佩瑤 長江大學文理學院

“虛擬現(xiàn)實”的英文是“Virtual Reality”?！癡irtual”是“虛擬”的意思；“Reality”是“現(xiàn)實、實際”的意思。我們常取其英文第一個字母，縮寫成“VR”，所以虛擬現(xiàn)實技術也稱為“VR 技術”。這一名詞是由美國VPL 公司創(chuàng)建人拉尼爾(Jaron Lanier)在20 世紀80 年代初提出的，也被稱為靈境技術或人工環(huán)境[1]。

VR 是指由計算機生成的一種多元化信息融合的交互三維環(huán)境，用戶可以通過集合多個領域技術，打造出一套計算機仿真系統(tǒng)，并且進入一個虛擬的三維空間，控制瀏覽方向，并操縱場景中的對象與其進行人機交互，使用戶體會眼前的一切是真實的[2]。

一、VR的歷史演變

（一）探索階段

1932 年，英格蘭作家阿道司·赫背黎推出長篇小說《美麗新世界》（見圖1），幻想未來的生活場景，其中就提到了一款可以為人們提供圖像、氣味、聲音等感官體驗的頭戴式設備。雖然赫胥黎在書中并沒有提及這款設備的具體名稱，但是以今天的視角來看，這就是一款不折不扣的VR 設備。

圖1 小說《美麗新世界》

1935 年，一位名叫斯坦利·溫鮑姆的小說家在其小說中同樣描述了一款能夠讓使用者實現(xiàn)視覺、嗅覺和觸覺等全方位感官沉浸式體驗的眼鏡。連溫鮑姆都沒有想到，這就是基于小說情節(jié)出現(xiàn)的VR 眼鏡，并在未來引發(fā)了一場技術革命。這本名為《皮格馬利翁的眼鏡》的小說（見圖2）也因此被世人銘記。

圖2 小說《皮格馬利翁的眼鏡》

雖然當時計算機還未問世，但是溫鮑姆的描述卻對VR技術有了一個初步的設想。隨著科學技術的不斷進步，尤其是計算機的出現(xiàn)，給VR 技術的實現(xiàn)創(chuàng)造了基本條件。

（二）發(fā)展階段

1968 年，世界上第一臺VR 頭戴式顯示器——“達摩克利斯之劍”在“VR 之父”伊凡·蘇澤蘭的手中誕生，小說中的眼鏡第一次被帶到現(xiàn)實生活中，VR 技術的理念開始被正式引入應用。提到VR 技術，除了伊凡·蘇澤蘭，還有另一位在虛擬顯示技術發(fā)展史中起到至關重要作用的人物，那就是杰倫·拉尼爾。

杰倫·拉尼爾是一位有名的跨學科科學家，他涉獵廣泛，身上有著計算機科學家、互聯(lián)網(wǎng)理論家、冷門樂器愛好者、藝術家、思想家等多重標簽，還是美國VPL 公司的創(chuàng)始人。伊凡·蘇澤蘭是20 世紀80 年代VR 領域的先驅者，事實上，VR 技術的真正定義正是由他提出來的。

1960 年5 月3 日，杰倫·拉尼爾出生于紐約，出生后沒多久，他家便搬到了得克薩斯州的埃爾帕索市附近。10 歲時，他的母親因車禍去世，此后拉尼爾生病，他的父親便常常帶著他搬家。后來，他遇到了物理學家克萊德·湯博，在克萊德的建議下，14 歲的拉尼爾到新墨西哥州立大學學習數(shù)學課、化學課和編程。從此，他的生活發(fā)生了巨大改變。

（三）應用階段

20 世紀80 年代初，基于20 世紀60 年代以來人們在VR 技術上所取得的成就，拉尼爾創(chuàng)立了VPL 公司并提出了“Virual Reality”一詞，他將其定義為“利用計算機模擬出的一個使人完全沉浸其中的虛擬三維世界”，VR 的概念由此第一次完整地出現(xiàn)在人們面前。那時候的拉尼爾剛剛二十歲出頭，他認為這種可以實現(xiàn)人機交互的VR 技術未來將會應用到游戲、溝通、信息處理等現(xiàn)實生活中的方方面面。

從表面來看，虛擬和現(xiàn)實是兩個相互矛盾的詞，將這兩個詞放在一起似乎有些讓人費解，但是科學的神奇力量使很多不可能變成了可能。從字面來看，可以將虛擬現(xiàn)實理解為虛擬出來的現(xiàn)實世界。根據(jù)拉尼爾的說法，VR 就是一個“用計算機合成的人工世界”，通過虛擬現(xiàn)實滿足以假亂真的存在技術、相互作用和自律性三個現(xiàn)實問題[3]。

二、VR的發(fā)展方向

（一）計算機圖形技術

以計算機為媒介，為真實世界中的物體建立相應的圖形圖像是生成虛擬世界的基礎。首先要明確物體的幾何模型，并且能生成不同條件下物體的圖像，之后給體驗者呈現(xiàn)一個真實的虛擬世界，搭建模型時必須要遵循一定的動力學規(guī)律，而且要注意物體物理屬性的保留，這無疑是一項嚴謹且復雜的工作[4]。

（二）立體顯示技術

真實世界里，人們之所以看到不同的立體物體，是因為人的兩只眼睛的位置不同。所以，許多VR 系統(tǒng)使用兩個顯示器同時向用戶傳遞圖像，通過此種方式為用戶呈現(xiàn)一個逼真的三維立體世界。有部分VR 系統(tǒng)只有一個顯示器，但是經(jīng)過特殊處理之后，用戶的兩只眼睛會分別看到奇數(shù)幀和偶數(shù)幀圖像，從而形成視差，產生立體感[5]。

（三）視覺跟蹤和視點感應技術

視覺跟蹤是需要對用戶的頭部和眼睛等位置進行準確跟蹤，通過采用一些發(fā)射器和多傳感器來實現(xiàn)真實效果。視點感應要與顯示技術相結合，通過多渠道、多方位定位的方法（對頭盔和眼罩進行定位）精確地了解用戶視線的具體定位。

（四）語音輸入輸出技術

通過語音的輸入和輸出，使得虛擬環(huán)境與用戶進行實時交互。若計算機能夠正確識別人類的語言，就需要解決常規(guī)效率和正確性兩個主要問題。畢竟計算機系統(tǒng)在某些方面沒有人類智能，主要是依靠對比匹配的方法，并具有語音識別功能[6]。

（五）聽覺、視覺和觸覺感知技術

VR 技術使用戶沉浸在虛擬世界中，除需要注重視覺效果外，還需要注意對用戶聽覺、觸覺和視覺等感官的刺激。在VR 系統(tǒng)中，體驗者不需要轉動頭部就可以聽到在不同位置錄制的不同聲音，感受逼真的立體聲效果[7]。在觸覺和視覺兩個方面，設計人員往往是通過安裝一些可以振動的觸點來實現(xiàn)的。

我國的VR 技術產業(yè)早已說明了其極大的商業(yè)前景。因此，很多企業(yè)紛紛加入，眾多國外先進的VR 技術被成功引進，我國也表現(xiàn)出對VR 技術的高度重視。在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020 年）》中，VR 技術被列為信息技術領域重點發(fā)展的前沿技術。在許多重要的科技會議上，VR 技術被反復提及，已經(jīng)和人們的生活息息相關。在信息化的今天，真正認識和了解VR 對于每個人來說都是非常重要的。

結 語

綜上所述，VR 技術用于視覺跟蹤、語音輸出、沉浸式體驗，促使虛擬與現(xiàn)實交替理論的產生，實現(xiàn)技術的真正變革。在價值上體現(xiàn)為兩個方面，一是尊重體驗者的藝術追求及感官需求，二是增加了展示內容的創(chuàng)作思路[8]。因此，在以后的技術變革中，我們應當持續(xù)增強各部門的技術開發(fā)能力，打破技術與資本投資間的博弈，在不同領域的支撐之下創(chuàng)作出全新的VR 技術新作，不斷豐富沉浸式體驗新感受，并由此打造出一條全新的技術產業(yè)鏈，為藝術的發(fā)展持續(xù)注入新的活力。