基于VR技术的视频会议设计

蒙剑

（广东省高级技工学校 广东 惠州516100）

基于VR技术的视频会议设计

蒙剑

（广东省高级技工学校 广东 惠州516100）

基于人们对有图有真相的需求，相距遥远的双方仅有语音的联系是不够的，能捕捉到对方的音容笑貌、甚至真切地感受到对方的喜怒哀乐则会更加满足现实的需要，因此，时代召唤着VR技术的报到。本文所提及的视频会议是运用三维扫描技术进行开发设计出一种轻巧可穿戴式的视频会议工具，解决双方由于空间距离产生的阻隔问题。通过VR工具的视频会议试验，参与实验者亲身体验感受了VR视频系统的神奇效应。因此，得出了基于VR技术所设计的视频会议在市场推行是切实可行的结论。

虚拟技术；视频会议；系统；和谐

根据VR[1]（Virtual technology）技术在目前的应用程度和实际需求来分析，这需要改变普通民众的常规生活习惯，也就意味着要打破现有的基本手段，同时，相关的专家和学者也认为它本身的三维视点以及交互式的场景等独特优势也成为视频会议值得重点考虑的问题。“交互式”[2]的场景设置技术如何才能保证视频会议的连续性和统一性。大部分人对VR技术在视频会议方面的应用都持观望态度，认为目前的VR技术只适用于电影的拍摄，而不适宜全景的视频会议。但是，无论怎样，视频会议这门技术肯定能在科技的进步中不断发展变化，就如十年前大部分人都不怎么看好数字电影在电影院的前景，但如今数字电影却将胶片电影从神圣的神坛上拉下来了，成为当代电影的主流。

1 VR技术视频会议选题概述

根据我国2000年11月底第五次人口普查的结果表明[3]，65岁以上的老年人口已超过8000万人，占总人口7%左右，60岁以上人口达1.3亿人，占总人口10%左右。按照国际标准的衡量比例，以上数据显示我国已经进入了老年型社会，当然，老龄化也已经成为21世纪不可逆转的世界性趋势，这是社会进步的具体表现。2009年10月26日，在中国具有浓郁特色的传统节日――“重阳节”到来之际，中国政府组织相关方面正式启动了一项应对人口老龄化战略研究，用以积极应对我国人口老龄化社会所带来的危机。这是国家层面的解决办法，同时更多的需要是普通家庭一起面对和化解老龄化社会带给公众的巨大压力。特别是对于空巢老人的寂寞问题，如果没有妥善地进行解决，则将引发更多后果不堪设想的事件，类似的新闻报到也不绝于耳。因此，基于现代先进的VR技术，设计和开发一系列可穿戴的设备，让广大老年朋友能在适当的时候真切地感受到亲人的存在，享受到应有天伦之乐，则将是一项千秋万业的丰功伟绩。因此，VR技术是非常有能力应用在视频会议之中，让参与视频会议的相关人员真实地体验到现场的真情实景。

1.1 虚拟现实的概念

虚拟现实是由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出的。其主要内容是：合理利用与整合计算机图形系统和网络通讯控制等接口设备，在微电脑的芯片中生成和可交互的三维环境中提供虚拟的沉浸感觉的技术[4]。关于微电脑的芯片中生成的、人机对话的三维环境成为虚拟环境（即 Virtual Environment，VE）[5]。 虚拟现实技术实现的载体是虚拟现实仿真平台，即（Virtual Reality Platform，VRP）[6]。

1.2 虚拟现实技术

虚拟现实技术[7]是一种通过创建微电脑芯片的仿真系统，并利用计算机生成一种模拟环境，使用户能“真实”体验虚拟世界的多源信息融合的交互式的三维动态场景[8]。目前来说是一门非常富有挑战性的前沿学科，其研究领域的前景值得畅想。目前对虚拟现实技术的认识来看，主要包括模拟环境、用户的体验感知和传感设备等[9]。模拟环境主要是通过微电脑芯片生成的、动态的3D图像。用户的体验感知是指用户能由虚拟现实技术提供的应该具有一切人所具有的体验感知场景[10]。以上这些内容除了计算机系统的图形技术所能生成的视觉感知以外，还可以有听觉和触觉、运动的场景等感知，还可能会有嗅觉和味觉等体验出现。基于以上多层次的用户体验和感知，这种技术所提供的感觉也称为立体感知能力。自然技能是指人的头部自然转动、眼睛的眼神、必要的手势、脸部表情、或其他人体部位随情景而产生的行为动作，都会由微电脑芯片对所有参与者的动作进行计算处理后得出具体的数据，同时对用户的任何一个微妙信息输入作出快速实时的响应，恰当准确地反馈到用户的大脑和其他身体部位中进行体验。

2 虚拟视频会议的设计构想

对于快节奏生活的都市人来说，工作压力巨大是自然的，同时，高房价也是目前面临的现实问题，很多老年人都没办法和年轻人住在一起。即使是年轻人想孝顺自己的父母也会是有心无力，而老年人随着年龄的增长更是希望能和自己的亲人住在一起，这种想法也只能压抑在心中，日长月久之后就会引发许多意想不到的后果，因此，这是一个非常矛盾的问题。现有技术如何破解这些难题呢？而现在的VR技术如果善加开发利用的话则可以很好地解决这一系列的问题。当然，本文所提到的VR技术不是那些高不可攀的技术，是能够在老年朋友中简单易行的可穿戴设备，在合适的时机随时随地都可以进行虚拟视频会议，以实现亲人之间无缝连接，一方面可以满足老年人对亲人的思念之情，同时还可以使年轻人不用浪费两地来回奔波的宝贵时间就实现敬老爱老的孝顺之心，真可谓是一举多得。

基于中国和世界广阔的市场来说，VR视频技术是有着足够丰富的想象空间和美好的前景，美国在线集团战略部副主管PeterRojas曾经这样评论道：关于虚拟现实可能成为下一个大事件的原因，常常让我陷入沉思[11]。VR这种技术不仅有能力和超强的潜力冲破其目前只能局限地应用于娱乐功能的单一地位，进而有实力成为新一代计算应用型平台。而且，一旦VR技术这波浪潮闪亮登场之时，人类与微电脑之间的对话和交互方式也会发生翻天覆地变化。对于嗅觉敏感的商业经理人来说，正是由于这种交互形式的巨大变化，使虚拟现实技术成为又一个高附加价值的热门商业话题。这种悄然无声的变革，必然会引起新一轮颠覆者的异军崛起。在不久的未来，我们的日常生活中也许会经常穿戴一种虚拟现实设备，在虚拟逼真而又不可或缺的世界中沉浸、交互，在充满无限想象力的环境中进行网络对话、休闲购物、学习和生活等，充分地为有需要的人群提供超值的服务。因为虚拟技术很有可能颠覆当下流行的部分移动平台。谷歌、苹果等领头企业在这个新的领域中不一定占有优势，一大片的VR技术宇宙空间等待着后来者的开发与占领，强劲地体现着虚拟现实社交的巨大潜力。

3 VR视频系统的设计

3.1 视频通信的基本要求

集声音、图像、感知等多角度信息于一体的多媒体技术在目前来说已经广泛应用于普通的视频会议系统中，只是这种会议还不能最大程度地满足人们的需求。随着嵌入式[12]技术和多媒体通信技术的发展，智能机器人由于其配合程度可以大大满足人类沟通交流所需的情感能力等优点而得到广泛的关注。文中主要对多媒体通信过程中的视频采集、编码技术以及基于网络的远程传输技术进行机构和电控进行研究。在本文中，视频的采集则采用通用的Video for Linux2接口和Tiny6410自带的硬件编码器实现视频编码[13]。传输模块中使用基于RTP实时传输协议的oRTP库，并结合使用基于SIP会话控制协议的osip库和扩展库eXosip库，实现了传输过程中的会话管理。文中通过对基于嵌入式的通信系统关键技术的研究，结合VR技术的需求，用以满足其所需的视频通信质量要求，并达到视频通信的基本条件，保证视频通信的流畅和真实感。

3.2 音频通信的考量点

音频即时通信是简单的通信方法之一。它可以机动地实现多种通信方式，因为工艺技术的相当成熟，这些服务供给商也在全方位的提供通信所需的各种机能。随着网络技术的不断进步，音频即时通讯在各个行业中的应用也表现得日趋普遍。

1）音频通讯系统的经济性、成熟性、开放性，与接口的标准化、通讯质量的高度可靠与稳定性是确保音频通讯系统运行的最基本要求之一。

2）音频通讯系统的安全性及其高度的保密性、可扩展性是为应对系统升级变化的要求，同时还应充分考虑实现虚拟系统的灵活维护要求。

3.3 VR技术的形体建模

原始的形体扫描技术所获得的数据仅能提供一张连续曲面图，不符合实际的人体结构，无法用于虚拟技术场景。针对此问题，经过反复的试验和探讨，提出了一种由三维扫描数据进行形体建模[14]的方法，新开发的三维扫描仪可以实现准确地获取不同形体人类的几何纹理要求，将一个具备完整结构的形体模型与微电脑中的扫描数据进行初步适配，再采用细节构建技术逐步恢复特定形体的相关细节和皮肤纹理。实验结果表明，通过该方法建立的三维形体模型具备真实感强，结构相当完整，同时还可以连续生成表情自然丰富的动画。人类的各个形体是表达情感至关重要的组成部分，建立具有真实感的三维形体模型对于虚拟技术来说有着广泛应用的空间。近年来，随着三维扫描技术的不断发展与完善，现在有许多的开发研究团队着手使用三维数字扫描仪，用它可以直接获取目标形体的多维数据。笔者推荐使用闪铸科技的“observer观察家”三维扫描仪，这款立体扫描仪可以实现彩色人像扫描、肢体扫描、逆向建模、物体扫描等功能。

3.4 VR技术的形体动画

虚拟视频会议的关键点是最大程度地满足与会者的真实感知度，如果只有普通视频还是不能满足人们的需求。因此，除了能 “看见”对方以外，还要能确切地感受到对方就在自己的身边。这里需要增加的是虚拟的可穿戴设备，让虚拟的技术在这里展现独特的魅力和大放光彩。综合运用法向量变化率、高斯曲率、高斯纹理模型[15]等参数研究三维形体的几何及纹理特征的快速检测方法，设计基于邻域生长和候选点聚类分析的识别算法来识别人类形体各个部位的特征点。在以上研究的基础之上，可穿戴设备能自动捕捉和确定各种形体的位置结构、工作区域和计算参数，实现形体动画所需的肌肉模型构造和识别的智能化。应用工作结果表明，基于特征识别的三维形体动画肌肉模型自动构造方法移植性好、精度较高，提高了形体动画有效识别的工作效率。

4 虚拟视频会议系统的前景

智能的高效适时沟通方式已经成为全新的虚拟技术需求最为迫切的领域之一。虚拟现实技术可以广泛的应用在智能的适时沟通的各个方面，并且为精明的商家带来切实可观的经济利益。通过虚拟技术来展示虚拟现实系统中智能的沉浸感和高保真的互动性[16]，不但能够给用户带来翻天覆地强烈和逼真的多感官冲击体验，营造真实场境的氛围，还可以通过其数据接口在实时的虚拟环境中随时获取项目所需的数据资料，有利于公司的大型会议交流，还更加有利增进家庭成员的亲情感，解决空巢老人由于身边没有亲人孤寂感。虚拟现实技术的智能虚拟情况是由基于公司或家庭的真实场景所创立的，是切除空间间隔，传神地“再现”三维真实场景，营建了人类交流的基本环境[17]。用户在三维场景中任意漫游，人机交互，这样就有效地避免了由于现实生活中存在年轻人的工作地点与老年人的生活住所造成空间隔离的问题，减少了由于年轻人不能随时随地孝顺父母而带来遗憾，大大提高了人们的生活质量。良性地运用虚拟现实系统，亲人之间可以很轻松地随意进行交流，整个社会的和谐程度也随之提升。随着科技的不断进步与发展[18]，构建一个和谐逼真的VR世界是社会发展的必然趋势。

5 结束语

对于VR技术，由于诸多原因，直至当今对VR技术的大众化运用才真正走向了一个新的高度。笔者亲身参与了一场VR技术新产品的体验活动[19]，深切感受到作为目前炙手可热的技术，虚拟技术以其灵活多样的虚拟现实、高保真的全景内容以及相当娴熟的方式展示在人们的面前，作为新时代其特有的优势，一定能为人类的现实生活模式掀起新的风潮，更加提升人们的幸福指数。文中提出的基于VR技术的视频会议设计，将三维扫描与可穿戴式的感官系统进行完美的结合，从视频会议的选题到实现视频会议的具体要求和实现作了一个详细的介绍，以实现人类生活和谐而又愉悦的体验，并为改善现有的生活方式作出应有贡献。

[1]陆颖隽.虚拟现实技术在数字图书馆的应用研究[D].武汉：武汉大学，2013.

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Design of video conference based on virtual technology

MENG Jian
（Guangdong Province Senior Technical School，Huizhou 516100，China）

Based the desire of'no picture， no truth'，it is not enough for two people in vast distance to keep in touch with both by the sound.To catch each other's voice and expression，and even feel each other the Joys and sorrows will be more to meet the needs of the actuality， therefore， the era is calling the appearance of the VR technology.The video conference mentioned in this paper is to design and develop a portable and wearable video conferencing tool by using 3D scanning technology to solve the problem of the distance between the two sides.Through the video conference test of VR tool，participants experience the magic effect of VR video system.Therefore，it is concluded that the video conference based on VR technology is feasible in the market.

virtual technology；video conferencing；system；harmonious

TN-9

A

1674－6236（2017）12-0166-04

2016-10-07稿件编号：201610009

蒙 剑（1969—），男，江西赣州人，工程师。研究方向：电子技术。