虚拟世界大迁徙：VR元年引爆人类数字化生存革命

刘璇+冯一鸣

2016年7月7日，中国国际消费电子博览会在青岛举行。会上，9D公司的虚拟游戏《野战排》和海信公司的虚拟艺术创作现实狂赚眼球。2016年被称为VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术拓展与应用的爆发元年，国内外各大IT公司和互联网企业纷纷涉足并加速在VR领域的布局。

国际方面，谷歌的Magic leap、Google glass、Project tango，微软的HoloLens，英特尔的Daqri作为科技与视野的风向标引领VR主流市场。国内方面，BAT（百度公司、阿里巴巴集团、腾讯公司）也将VR扩张战略的实施提上日程。阿里VR实验室推出“造物神”计划、“Buy+”计划，建立3D商品库；腾讯公布Tencent VR SDK及开发者支持计划，并推出VR头盔、VR眼镜与VR一体机产品；百度则在视频领域发力，推出VR频道，旗下爱奇艺也推出VR频道和VRAPP。此外，小米、乐视、奇虎360也不甘落后，在内容、设备等方面自主研发了各具特色的应用与产品。专注于VR设备研发的公司（如暴风科技、焰火工坊、睿悦信息、3Glasses、蚁视科技等）亦成为新秀，大有占据未来文化硬件市场之势。

VR技术在早期主要被运用于军事培训和演练，随着技术的不断革新和设备的更新换代，其触角逐渐延伸到虚拟教育、生物技术、医疗辅助、协同创新、游戏娱乐、电子商务、工作学习、城市规划、古迹复原、文化遗产传承等诸多领域。从当下的发展状况来看，VR主要借助智能眼镜、智能跑鞋、虚拟头盔、数据手套等智能可穿戴设备向大众呈现仿真的现实场景，其最显著特征为高沉浸性、高代入感。2016年，各大VR公司普遍将产品经营的重点集中于头戴式显示器的研发与销售，预计到2020年，全球头戴VR设备年销量将达4000万台左右，市场规模约400亿元，加上内容服务和企业级应用，市场容量将超过千亿元。

虚拟现实技术之概念

“虚拟现实”的概念（又译作灵境、幻真）由美国VPL Research Inc.的董事长Jaron Lanier所创，是近年来出现的综合性较强的高端模拟集成化技术，主要通过计算机仿真技术真实地还原现实世界中的三维坐标，并利用人眼视觉原理在屏幕中再现栩栩如生、令人完全沉浸其中的模拟世界。在VR营造的虚拟化三维空间中，开发者给使用者以视觉、听觉、触觉、感觉等感官上的模拟体验，让使用者如同身临其境一般即时、真实、互动地观察事物。这种新互动媒体恰似爱丽丝梦游所至的仙境一般丰富着人类的生活。

虚拟现实技术之发展历程

1965年，美国著名计算机图形学学者伊凡·苏泽兰（Ivan Sutherland）在IFIP（国际信息处理联合会）会议上做了题为“终极的显示”的报告，描绘出一种将虚拟环境转化为真实感受的“模型现实世界”，标志着虚拟现实理念的诞生。20世纪80年代，美国VPL公司的创建人之一Jaron Lanier正式提出了“Virtual Reality”一词，使“VR”成为描绘虚拟现实技术及相关领域的专用简称。

虚拟现实技术在初期主要被应用于军事，如美国陆军与国防部自20世纪80年代起便合作开发并应用SIMNET计划，通过数百个模拟器来构建虚拟仿真的战场系统，为军队的协同训练提供方便。然而，体积大、造价昂贵、难以移动、易导致眩晕等弊端也使得虚拟现实技术开发者不得不重新思考VR的未来走向。直至20世纪90年代，伴随着互联网技术、计算机技术、交互技术、硬件设备水平的高歌猛进和人类消费需求的日趋多元化、扩大化演变，VR逐渐突破原有狭小的军事、航天等应用领域，在医学、娱乐、室内设计、游戏、文物保护、地质测量、能源等方面大有作为，进入快速发展时期，并呈现出典型的平民化应用趋势。

虚拟现实技术之独特魅力

VR技术作为新型互动媒体生存发展的重要依托，涉及计算机图形学、视觉传达、生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、立体显示技术、传感与测量技术、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高端技术。由于涉及多门学科，VR技术生来便具有其他模拟技术无可比拟的集成性优势，其强大的交互性、构想性、沉浸性令其他媒体技术难以与之齐肩。

交互性主要体现在人与虚拟环境之间的交流互动，即用户享受的环境不完全是由规划者设计好的，而能随着用户做出的即时反应产生变化。用户通过信息输入设备（如手套、手柄等）将自身的动作转化为信息流并输入系统，虚拟环境中的事物在接收信号后产生数据调度及表征上的相应变化，更符合人类现实世界的即时反应性和持久变化性，从而使人产生处于逼真世界的直观感受。数字兵器、VR眼镜、飞行模拟器等案例皆是VR技术高度交互性的典范。

构想性一方面指用户可以在虚拟现实空间充分发挥主观能动性和天马行空的想象力，具有充分自由；另一方面也意味着在虚拟现实中，整体世界与世界观的营造如若离开人的积极创造、感知能力、认知能力等主观因素，则将全方位崩塌，环境也将无法变化，问题也将无法解决。因此，虚拟现实在本质上是一种建立在主观想象基础上的虚无环境。

沉浸性是虚拟现实在交互性与构想性作用下的结果，指虚拟世界在用户心中形成的如真似幻的强烈逼真感受。这种逼真感受恰恰是VR技术最吸引人之处，也正因如此，VR才能在现代人生活的大都会中建立一个没有边界的精神乌托邦，为渴望精神自由、精神解脱、精神逆反的摩登人群提供束缚相对较小的心灵栖息地。

虚拟现实的发展与应用现状

独一无二的个性艺术创作

艺术品的价值在于体现作者独一无二的艺术创意与才华积淀。当艺术创作与VR技术碰撞出独特火花，平民百姓也完全可以通过VR头盔、VR手套等设备进行颇具个性的艺术创作。

谷歌强势发布的绘图应用Tilt Brush已被业界誉为“马良的神笔”，软件实质上是运用VR技术来构建可供人沉浸其中的虚拟作画空间。体验者在VR眼镜的帮助下，可选择各式各样的奇幻作画材料（如激光、彩虹、星星、云雾等），亲自用画笔构建城堡、动物等立体模型，还能实现更换作画环境、换衣、装修城堡等更高级功能，使“神笔马良”的人类古老幻想成为现实。国内方面，著名互联网艺术品平台奇点艺术也紧跟时代潮流，利用HTC Vive及高端配置主机提供类似的VR绘画创作体验。

正如伯克所说的“艺术是人类的天性”，VR技术让创作技巧薄弱的平民百姓拥有创作曼妙绝伦的艺术品的可能性，让艺术创作的权利“下移”至素人层面，更使设计师、艺术家的创作空间和创作手段优化升级，整体上推动人类的创意迸发与艺术造诣的进步。

“上帝之眼”辅助生物医疗

VR技术的应用推广在现代医学发展中也有重要意义，这集中体现于虚拟化诊断、手术优化、康健系统等方面。

最具代表性的虚拟化诊断方式是远程医疗，即结合VR技术和遥感、遥控、互联网技术，将医疗中心的技术设备的应用空间无限扩展到边疆、海岛、舰船等远距离之处，在此基础上提供诊断、咨询等服务。如美国联合航空公司的远程医疗系统，为飞行员提供从心脏、血压到呼吸等全方位的监测，并连通移动通讯设备，获得地球的医疗支持；保定市清苑区中医院也已经联合北京宣武医院，在心医国际数字医疗系统（大连）公司的技术协助下打破时空疆界，提供高水平的远程诊断。除远程医疗外，VR技术还可采集X光片的数据并上传至PC显示端，实现医疗辅助的虚拟化。VR技术在手术优化和康建系统方面的作用也不容小觑，主要通过建立虚拟人体器官模型、手术训练器、手术优化器材等器械，实现医生手术水平和病人手术的舒适度、安全度提升。华盛顿大学还推出一款VR视频游戏 “SnowWorld”，让手术中的患者在音乐中向企鹅扔雪球，可有效阻碍大脑中的疼痛通路，减轻伤口治疗、烫伤治疗、物理治疗等过程中的剧烈疼痛。

科技发展的终极关怀是为人类服务。在人类消费水平持续提高的大背景下，人性化服务已经成为医疗的最高境界。VR技术如同楔子一般嵌入病痛与医疗之间原本较为生硬的间隙之中，成为提升医疗服务水平乃至缓和医患关系的有效手段。

电子商务的在线体验

虚拟现实应用井喷式发展，无限的商业机会也同时爆发。当VR技术遇上互联网力量，历经B to B、C to C、B to C、 O to O的电子商务传统模式也顺势而动，羽化蝶变。

众所周知，电子商务最大的优点是简单快捷，可实现足不出户式的购物。然而，这种优势也伴生着电子商务的最致命缺陷，即极度缺乏类似于现实生活中实体店的购物体验。利用虚拟现实技术即可解决此类难题：商场、货架、物品乃至售货员和店内装饰均再现眼底，商品的360度观察和现场试用也可实现，这将使顾客拥有身临其境的购物感受。2016年上半年，阿里巴巴宣布成立VR实验室并推出“Buy+”计划，通过VR技术打造三维购物交互式场景。消费者戴上VR眼镜并进入VR版淘宝界面即可挑选、试用商品，也可突破地域限制更换购物场地 （如纽约第五大道等）。阿里巴巴的“造物神计划”将成为使世界商场虚拟化的巨大信息资料库，已经突破原始单一的购物职能，成为众多网民进行虚拟化休闲娱乐购物旅行的重要手段。

在以阿里巴巴“Buy+”为代表的VR电子商务计划开启并急速推进的趋势下，商业生态多元化、商业服务娱乐化将成为引领电子商务购物体验的大旗，实体店相关业务将进一步被电子商务蚕食，中国乃至全球的商业格局将产生巨变。虚拟现实与影视产业

优化视觉效果是VR技术的首要使命，其在影视领域的独到运用超越了以往非立体的2D技术和非参与性的3D技术，必将成为未来诸多影视企业争相抢夺的蛋糕。好莱坞及中国的视觉特效公司均已涉足甚至已经推出VR视角电影（如Oculus的《LOST》、《速度与激情》导演林诣彬的《HELP》等），且推出的作品基本皆属于时长10分钟左右的短片。

除影视作品外，在线直播媒体与VR技术结合的产物——VR直播也成为市场新宠。目前全球最大的虚拟现实直播平台NextVR专注于提供高清晰立体赛事、文艺会演等高关注度项目的直播，如NBA的新赛季揭幕赛、美国总统民主辩论赛以及与Live Nation合作推出的演唱会直播皆已在此平台诞生。国内方面，花椒直播平台已开发VR直播渠道并免费发放10万台VR眼镜、1000台VR摄像设备用于推广普及，大范围平民化的VR直播呼之欲出。

鉴于成本高、拍摄难度大、视觉质量参差不齐、VR设备普及率低等现状，VR与影视产业的全方位交融在短时间内仍难以实现。但不可否认的是，在“ 体验+“”明星效应“”网红经济”“互联网+”“文化科技+”等趋势的推动效应下，VR影视必将以其他技术难以企及的集成性成为未来诸多影视企业的必备制胜法宝。

数字化生存——城市建设与室内设计

曼纽尔·卡斯特在其著作《信息化城市》中揭示出信息技术对人类生存空间的重塑，也启示大众运用VR技术在现代城市建设和室内设计领域有所作为。

孙江的《空间生产——从马克思到当代》详尽阐释了厚重的大都会让位于轻灵的虚拟城市空间的理念。将这种理念嵌套于VR技术的应用，便催生了“数字城市”“城市仿真”等现象。这不仅能直观体现出城市建筑、道路、排水系统、湖泊沟渠等“硬环境”，还能使天气、供电等柔性可变环境一目了然。随着城市建设VR技术应用水平的持续提高，比 “数字城市”“城市仿真”等现象更为现代化的“智慧城市”应运而生——智慧城市即运用VR、云计算、大数据、互联网等技术优化城市规划与建设的模式。例如，江苏无锡市政府在全市普及性建设上万个无线WiFi接入点，还在各大社区和商业区设置显示屏和触摸终端，以诸如此类的终端构建出虚拟架空的“另一个无锡”；深圳市也在《关于转变工业经济发展方式的若干意见》中提出建设“智慧深圳”的目标并付诸实施。

VR技术不仅能完美地表现城市整体环境，在微观层面还能形成仿真居室的三维空间，使人自由穿行其中，方便人们体验居住效果以及规划室内布局。瑞典著名家具品牌宜家家居推出虚拟现实体验APP“IKEA VR Experience”，用户可应用此款APP真实可感地体验宜家厨房，且橱柜等设施的颜色和高度可灵活调整。宜家通过可视化厨房的建立，让更多顾客免去亲身到实体店体验的不便，极大扩展了产品宣传的广泛度。

创新文化遗产传承方式

VR技术的合理运用可以将文化遗产的继承、保护与创新发展模式进行整体更新。从当下来看，VR技术在文化遗产传承中的功效发挥主要通过以下三种方式完成：第一，采集文化遗产的影像、数据、文字等信息，统一转化并储存为文化遗产信息库或建立三维虚拟模型，以实现文物相关资料更完善、更科学的保存。例如，洛杉矶盖蒂博物馆于2016年依照莫高窟原貌制作了高科技复制仿真窟，游客戴上VR眼镜进入大小、形状与洞穴实体相仿的房间，即可在聚光投影技术的协助下享受虚实相生的精美壁画。第二，利用虚拟现实检测并复现文化遗产（尤其是物质文化遗产）的内外部原貌，方便检测与修复文物裂痕、磨损、缺失等，提升检测与修复效率。第三，建立文物的虚拟化形象，并利用互联网传播至大众视野，使文化遗产打破时间与空间的藩篱，为更多人所了解、认同、传承。如大英博物馆携手三星于2015年在“Virtual Reality Weekend”（虚拟现实周）活动中向游客提供VR眼镜设备，游客可借此欣赏古朴华丽的虚拟穹顶和大英博物馆内青铜文物的3D镜像。

可持续性是文化遗产的保护原则之一。在传统文化遗产保护方式越来越难以走进大众视野、博取人类关注的境遇之下，VR技术使文化遗产更好地“活在当下”，助力于文化遗产的活态化传承。

营造技能实训的虚拟环境

重视实际操作的重大关键行业（如交通、航空航天、机械操作、外科手术、运动训练等）在人员技能实训的过程中时常面临着实际操作难度大、效率低、成本高的困境。VR技术结合3D立体成像、动作捕捉等关键技术可以营造高仿真的技能训练环境，受培训者可在此环境中进行较为真实的实验操作，积累工作经验，增强对产品、工具器械、工作流程等要素的熟悉掌控。

例如，在轨道交通等领域，模拟汽车驾驶系统可助力驾驶员更快熟悉驾驶系统和道路状况。以虚拟现实技术为基础，结合即时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、大视场显示技术、六自由度运动平台、立体声音响、中控系统等，让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。此外，飞行员的模拟飞行、军队的模拟战场、机械工业学员的模拟工业产品零部件拆分、公司模拟经营和人力资源管理、模拟炒股系统等应用皆是VR技术融会于技能实训的典范。

VR技术颠覆传统单一死板的工作实操培训模式，突破经费、场地、培训人员等硬件条件的限制，还能规避高危行业实际操作的安全风险（如飞机驾驶训练中的机毁人亡悲剧），实现人性化技能培训。

虚拟现实游戏——打造仿真交互娱乐新业态

游戏之所以成为大众娱乐的主要途径，恰是因为其能营造出建立在人类生活经验基础上而又脱离于现实生活的仿真环境。因此，越具备交互性、仿真性的游戏环境，越能得到游戏玩家的广泛认可。而VR技术即凭借强大的感觉营造能力和对环境的高度复制能力，成为当下最为理想的视频游戏改造技术。

从目前来看，发展最为成熟的VR游戏当属众人皆爱的射击类。比如位于澳大利亚墨尔本的世界首个VR沉浸式竞技店“Zero Latency”，为玩家提供的游戏便是在4300平方英尺的范围内射击僵尸、怪物的体验，它已经成为当下大热的休闲娱乐去处。在不久的将来，通过VR技术，玩家极有可能体验在《求生之路》系列中突破丧尸围困，在日式恐怖游戏《零》系列的荒村古宅幽会精灵鬼怪，在《模拟城市》中亲自使用“上帝之手”搭建摩天大楼……

虚拟现实使教学趣味化

在以“自主学习”“探索式学习”替代“填鸭式学习”蔚然成风的教育领域，VR技术的运用能为教育者和学习者营造出清新别致的双向教育生态环境，鼓励学生通过加强环境认知、环境适应与环境互动来获取知识、锻炼技能、加深理解。

例如，交互式电子白板已经在全国各地学校逐步推开，此应用的基本原理如下：PC端分别与白板和投影仪连接，投影仪将PC数据传递至白板并形成声光效果，同时教育者也可在白板书写、绘画并由其将信息传送至PC端，实现PC与教育者的双向互动和教育信息的立体展示，可以使枯燥的表格、数字和程序变得生动有趣，也能自动串联若干知识点，起到汇总与系统化的作用。

此外，虚拟现实还能营造逼真生动的学习环境，尽可能使学生在教育水平和教育条件有限的境遇下达到“亲身经历”的学习效果。同济大学土木工程虚拟仿真实验教学中心在现实课堂基础上结合土木工程专业学科特色，建立虚拟实验系统和数值仿真系统，设置虚拟现实类实验、虚实结合类实验、结构性态仿真类实验三大试验板块，内含“盾构施工过程”“工程建造体验”等19个教学项目。教育水平借助VR之势持续提升，内部教师连续5届获得7项国家级教学成果奖。这种虚拟现实学习环境能始终贯穿于学习理论与实践，降低教育成本，提升教育质量，可谓一举两得。

虚拟旅游——足不出户游天下

在现实观光型旅游充斥旅游市场的境遇之下，VR技术在旅游业中的运用为广大游客提供了一种“坐地日行八万里”的独特享受。许多大型现实观光景点纷纷借助互联网的传播优势开通虚拟观光场景。以北京故宫博物院为例，其与IBM合作研发推出的“超越时空的紫禁城”虚拟旅游项目，运用高分辨率的3D建模技术，再现了紫禁城的精美建筑、历史人物、珍贵文物，游客在此环境中还能以某种特定身份（如格格、随从等）参与活动，与自定义角色交流、与其他用户交流，实现了人与人、人与环境的双重互动。此外，“超越时空的紫禁城”不仅在虚拟时空给予游客独特享受，更在现实生活中予人以关照，系统通过高仿真地呈现紫禁城内部结构、路径、布景等内容，为现场参观故宫博物院的游客提供查询场景信息、提前熟悉路径、制定旅游方案、现场导航等方面的便捷，打通了线上线下的旅游资源。再如英国索普公园于2016年初宣布推出VR过山车、VR幽灵列车体验等，游客佩戴VR显示设备坐在真实的过山车上观赏预先拍摄完毕的高仿真视频，既有真实体验，又保证了消费者的人身安全。

“文化+”已成为旅游产业的普遍转化趋势，而VR技术的运用恰可增添探索旅游景点历史文化的有效途径，更成为经济下行状况下旅游经营者拓展盈利业务的手段。

从整体上看，虚拟现实技术在爆发式增长的元年已进入飞速发展时期，各行各业都加速着“VR+”的宏伟布局，以便实现跨界融合与业态升级，推动企业战略转型与扩张。而由于成本高、技术不成熟等现实困境，虚拟现实在当下较为成熟的应用领域仅限于医疗、娱乐、军事航天、城市与室内设计、文物、教育、旅游、地质测绘等行业，其平民化推广也依然任重道远。

文化与科技是推动人类文明进步的双轮。作为文化与科技交融的集中代表，虚拟现实将成为人类提升未来生活水平、打造审美化生存空间、构建和谐大同社会的有效科技手段，并联合同属一体的AR（增强现实）技术、MR（混合现实）技术，将在未来成为引导世界经济飞速发展的新的增长点，值得我们共同关注。