VR技术的发展现状

李晗琳，张利敏，曾幸

1重庆邮电大学通信学院；2重庆邮电大学光电工程学院

VR技术的发展现状

李晗琳1，张利敏2，曾幸2

1重庆邮电大学通信学院；2重庆邮电大学光电工程学院

虚拟现实技术是包含多学科集于一体的新型人机交互显示技术。本文围绕VR技术的发展现状，详细叙述了VR技术的基本特点以及技术瓶颈，对VR未来的应用和技术突破进行了展望。

VR；人机交互

1 VR技术综述

VR是Virtual Reality的简称，即虚拟现实，又可以翻译为灵境或幻真。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个能提供给用户视觉、听觉、触觉等感官的模拟三维虚拟世界，允许用户如身临其境一般，及时和无限制地从三维观察事物。这是一个综合性的集成技术，在人类和计算机之间的交互、计算机图形学和人工智能检测都有应用。VR与计算机结合，可以生成逼真的视觉、听觉和嗅觉，参与者通过适当的设备与虚拟世界交互。根据用户的位置，计算机可以立即进行复杂的运算，精确的三维图像给予使用者临场感。

Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性）和Imagination（想象性）是VR技术的特征，具体解释如下：

沉浸性，是指VR利用计算机生成的三维图像，让使用者处于一个虚拟的环境，但有一种身临其境的感觉；

交互性，在计算机生成的虚拟环境中，人们用一系列的传感器交替，感觉就像在现实世界中。比如：当用户的手触摸的虚拟环境中的物品时，用户可以感觉到此物品及其重量；

想象性，虚拟环境的沉浸感和允许用户获取新知识，增强感性和理性的认识，从而深化概念的用户和萌发新的联想，因此，虚拟现实是可以激发创造性思维[1]。

2 VR技术的发展

VR经历了三次热潮：

⑴1960年代，VR技术原理确立；

⑵1990年代，VR试图商业化但未能成功；

⑶2014年，Facebook 20亿美元收购Oculus，开启了VR技术的第三次热潮，开始商业推广VR技术。

我国自20世纪90年代开始研究和应用虚拟现实技术，由于技术和成本的限制，最开始只适用于高端的应用，如军事和商业。在过去的几年里，适用于普通消费者的产品芯片、显示、人机交互技术才逐步进入市场。数据显示，在2015年国内产值只有15.2亿元的虚拟现实市场在2016年的市场规模达到67.4亿美元，较去年翻了几番。可见，由于VR硬件涉及的领域太过广泛，一旦在任何一个领域大规模应用，都会产生巨大的市场增量，可以说，我国虚拟现实产业正在高速发展中。

3 VR的技术瓶颈

虚拟现实技术需要攻克的难点主要可以概括为下列几个方面。

⑴硬件瓶颈。目前的CPU和GPU无法支持VR所要求的计算能力，也不能保证硬件的计算速度和足够的磁盘空间，传输速度和耐力。

⑵图像技术瓶颈。此项不成熟的技术在面对特别是复杂的、动态的图片，特殊的场景图形信息时，没有适当的识别准确率和较足够的精度以应对一类产品的推广。并且，VR缺乏实时三维建模技术，精确定位技术误差大，远未到商用阶段。

⑶数据瓶颈。在现实的环境中，大量的数据规模才可能实现相对准确的图像视频识别，如街道，脸和服装等各种数据；目前，数据的采集、存储、传输、分析技术都有难以解决的问题，对输入数据本身进行净化和输入的项目规模之大[2]。

⑷感知延伸的瓶颈。眼睛可以说是人类最重要的感觉器官,因为人们从外界接收的各种信息中80%以上是通过视觉获得的，但视觉并不是人类的唯一的感知通道。虚拟现实技术创建的一个模拟环境，不能局限于视觉上的刺激，还应该有其他的概念，例如触觉，嗅觉等。

⑸减轻眩晕和人眼疲劳的瓶颈。所有的目前在售的VR产品都给佩戴者带来了头晕和眼睛疲劳的麻烦，不同的佩戴者对VR画面的忍耐时间是不同的，并且与许多因素有关，例如VR的内容，一般来说，人们的耐受时间为5到20分钟，假如VR画面过度平缓，部分人群可以耐受数小时[3]。

4 VR技术的应用领域

⑴游戏。目前，市面常见的都是竞速或者飞行的游戏使用到了动感座椅与VR眼镜的搭配。VR游戏更注重行动和更多的互动，甚至大型多人在线角色扮演游戏也可能会出现。

⑵医学。如虚拟人体、虚拟外科手术、虚拟治疗室等。如英国的Patient VR是一部建议系列的医学虚拟现实电影，它可以帮助医生理解患者的情绪和感受。

⑶军事航天。模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题，利用VR技术，可模拟零重力环境，代替非标准的水下训练宇航员的方法等。

⑷影视。虚拟现实中电影和电视观众的角度是可以改变的，通过电影场景的移动来改变视场是与传统的电视节目不一样的。

⑸建筑设计。虚拟现实可以给设计师看到虚拟物体和环境，提高了质量和效率的设计和规划。

5 结束语

虽然VR概念早在上个世纪就已经被提出，但目前仍然有很多用户甚至还不知道有VR相关产品的存在，企业若要想为VR技术赚足关注，还需要有良好的创意和持久的耐心。虽然这一新的互动模式具有很大的发展潜力，但在所有条件还没有成熟的情况下，仍然面临着长期的发展之路。

[1]陈舜.基于OpenGL的三维房屋装修系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2009.

[2]高娟,宛西原.虚拟现实的技术瓶颈及改进[J].中国现代教育装备，2008,（1）：41-42.

[3]曹煊.虚拟现实的技术瓶颈[J].科技导报,2016，34（15）：94-103.