淺談國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究與發(fā)展

祝秀芬，馬 樂(lè)，陳橋芳

華南理工大學(xué)廣州學(xué)院

淺談國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究與發(fā)展

祝秀芬，馬 樂(lè)，陳橋芳

華南理工大學(xué)廣州學(xué)院

作為進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，被世界各國(guó)公認(rèn)的一門(mén)新興領(lǐng)域的重要技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，已經(jīng)在人們生活中的教育、醫(yī)療、游戲、建筑等多項(xiàng)領(lǐng)域內(nèi)深入發(fā)展。此項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，可以說(shuō)改變?nèi)藗冎T多的生活方式。世界各國(guó)的科研機(jī)構(gòu)，都在全力地進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究。我國(guó)的研究人員也在緊隨世界科技發(fā)展的腳步，全身心的進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究。

虛擬現(xiàn)實(shí)；新興領(lǐng)域；計(jì)算機(jī)技術(shù)

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的由來(lái)及其在我國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展?fàn)顩r

近幾年，使用VR技術(shù)的產(chǎn)品廣泛深入到人們的日常生活和工作中去，這也使得人們普遍開(kāi)始關(guān)注一種新興的技術(shù)------VR技術(shù)，VR技術(shù)也就是我們常說(shuō)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起源于上世紀(jì)的美國(guó)，經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展和完善，目前已經(jīng)由邊緣技術(shù)轉(zhuǎn)為一門(mén)新興的重要技術(shù)，并且得到了世界很多國(guó)家和地區(qū)科研人員的重視。一些頗具實(shí)力的企業(yè)和跨國(guó)公司如微軟、阿里巴巴等科技實(shí)力巨頭，也都早已開(kāi)始關(guān)注并進(jìn)行對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的投資，這些做法將無(wú)疑會(huì)推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的快速發(fā)展。在應(yīng)用上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)把計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的圖形處理技術(shù)、多媒體設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及仿真、立體顯示、交互處理等多項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，同時(shí)也結(jié)合了各們學(xué)科的知識(shí)，如力學(xué)的重力感應(yīng)、數(shù)學(xué)的邏輯分析與運(yùn)算、運(yùn)動(dòng)學(xué)的各種方式，讓人們?cè)隗w驗(yàn)時(shí)，仿佛身臨其境，達(dá)到視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多方面都有一種沉浸于虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的感覺(jué)。并隨著體驗(yàn)者感知的虛擬環(huán)境產(chǎn)生變化，體驗(yàn)者自身的各項(xiàng)感覺(jué)也在心里產(chǎn)生實(shí)時(shí)變化。

2 國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究現(xiàn)狀

進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)也開(kāi)始大力發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，但由于起步較晚，國(guó)內(nèi)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展水平和世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定的距離。盡管如此，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身具有的先進(jìn)性和高度關(guān)注性，它還是受到了我國(guó)信息化部、科技部等國(guó)家政府多個(gè)部門(mén)的高度重視。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的一些大型高科技型企業(yè)如華為、中興、聯(lián)想等集團(tuán)也都制定了本企業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品的相關(guān)發(fā)展規(guī)劃，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出了華捷艾米、樂(lè)相科技等一大批專(zhuān)門(mén)致力于發(fā)展VR的創(chuàng)業(yè)公司。

在國(guó)家相關(guān)部委的高度重視下，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也極大地引起了社會(huì)各界人士和機(jī)構(gòu)的研究興趣。在國(guó)防上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)列為國(guó)防科工委重點(diǎn)研究的項(xiàng)目，并已在我國(guó)的諸多軍事領(lǐng)域上得以用；在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域內(nèi)，我們已經(jīng)開(kāi)始利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，并結(jié)合先進(jìn)的醫(yī)療器械，幫助醫(yī)生完成對(duì)病人的診療以及病人的術(shù)后康復(fù)。此外，在我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展、建筑行業(yè)、交通領(lǐng)域內(nèi)，很多先進(jìn)的管理技術(shù)也都使用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。國(guó)內(nèi)的很多知名高校，也和相關(guān)的企業(yè)聯(lián)合進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，共同致力于研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。比如我國(guó)最早進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的北京航空航天大學(xué)，該校的計(jì)算機(jī)系可以說(shuō)是國(guó)內(nèi)首家進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的高校，在該技術(shù)的研發(fā)方面具有一定的權(quán)威性，特別是在訓(xùn)練飛行員方面，其采用的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)，結(jié)合了該校虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化新技術(shù)研究室內(nèi)先進(jìn)的技術(shù)手段，不僅可以高仿真性模擬飛行員上天飛行的環(huán)境，而且可以通過(guò)仿真過(guò)程完成實(shí)時(shí)的三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)分析、虛擬環(huán)境里物體物理特性處理等內(nèi)容。

3 國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究及發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的首個(gè)研究與運(yùn)用國(guó)家，最早將此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用在軍事上，特別是對(duì)飛行員和宇航員的模擬飛行操作訓(xùn)練。但是隨著冷戰(zhàn)后世界格局的改變，美國(guó)削減了對(duì)空軍軍費(fèi)的投入，此項(xiàng)技術(shù)逐步淡出軍事領(lǐng)域，并逐步走向美國(guó)人民的生活領(lǐng)域。除了目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域外，美國(guó)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的感知、用戶界面管理、后臺(tái)軟件處理等技術(shù)手段使用上，仍處于世界領(lǐng)先地位。

在亞洲各國(guó)中，日本的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可謂可圈可點(diǎn)。眾所周知，日本的動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平一直處于世界的先進(jìn)水平，這里當(dāng)然離不開(kāi)其虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高水準(zhǔn)性。利用此項(xiàng)技術(shù)，日本在動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過(guò)程中建立了大規(guī)模的VR知識(shí)庫(kù)，使其制作的產(chǎn)品更加逼真。正是由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在日本國(guó)內(nèi)的動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展上起到了舉足輕重的作用，才使得日本生產(chǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲在世界范圍內(nèi)具有一定的成就和影響。此外，日本在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行三維形體模型繪制、嗅覺(jué)模擬、可視化研究等方面都有突破性的進(jìn)展。

在歐洲的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也在各大領(lǐng)域內(nèi)得到了研究與運(yùn)用，并且獨(dú)具特色。在德國(guó)，研究人員使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造。如進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，利用此技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，從而降低成本和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)；在荷蘭，科研人員通過(guò)改善開(kāi)發(fā)的訓(xùn)練模擬系統(tǒng)的人機(jī)界面，讓體驗(yàn)者更全身心地融入到模擬環(huán)境之中；英國(guó)在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方面，在歐洲可謂是一枝獨(dú)秀，技術(shù)水平遙遙領(lǐng)先。如分布并行處理、觸覺(jué)反饋設(shè)計(jì)等。

當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在我們的城市規(guī)劃和建設(shè)、軍事發(fā)展、教育與醫(yī)療條件的改善等多方面得到了深入，我們也對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用提出了更高的要求。在滿足這些要求的前提下，本著低成本和高性能的原則，我們要合理快速地推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，并結(jié)合動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成和顯示技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，必將助推各大產(chǎn)業(yè)的變革，并且促進(jìn)電子、通信、文化等產(chǎn)業(yè)的融合創(chuàng)新。

4 結(jié)語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為本世紀(jì)人類(lèi)廣泛運(yùn)用的新興技術(shù)，具有多學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合交叉性。我們?cè)谶\(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)的時(shí)候也可以感覺(jué)到，雖然它存在著巨大的技術(shù)潛力，廣闊的發(fā)展空間，但仍然有許多理論問(wèn)題和技術(shù)保障問(wèn)題亟待解決。盡管如此，人類(lèi)已經(jīng)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域取得了突破。我們相信，隨著科技的發(fā)展，這些問(wèn)題都會(huì)得到解決，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也會(huì)在更廣泛的領(lǐng)域造福人類(lèi)。

[1]詹秦川，弓宸.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2014,（04）

[2]徐宇杰，管會(huì)超.淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展[J].科技資訊.2014（11）

[3]楊江濤.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].信息通信,2015,（01）.

祝秀芬（1986-），女，漢族，山東省濟(jì)寧市人，華南理工大學(xué)廣州學(xué)院科研人員，畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，碩士研究生學(xué)歷，研究方向?yàn)閂R/AR技術(shù)開(kāi)發(fā)，機(jī)器人技術(shù)開(kāi)發(fā)。