虚拟现实技术在电脑游戏中的应用

卫子恒

摘 要 虚拟现实技术是通过计算机计算生成的一种发生在模拟环境中的交互体验，把这项技术应用到游戏中是当今游戏发展的热门方向。文章先介绍了虚拟现实技术的发展历史，然后介绍了它在电脑游戏里的应用原理，再讨论了它的发展问题，最后对我国VR游戏的发展方向提出建议。

关键词 虚拟现实；计算机；游戏

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）225-0138-02

自从电脑游戏诞生，我们致力于将游戏中的场景还原地更加的逼真，经过许多研发者的努力，游戏的视觉效果不断的得到优化。但是，无论场景多么的逼真，我们仿佛始终置身于游戏之外，而虚拟现实技术很好地解决了这个问题。

VR技术包含了仿真技术﹑多媒体技术与计算机图形学等多种技术，它是一门极有发展前景的学科。虚拟现实技术可以让游戏玩家体验三维的游戏环境的同时可以操作游戏与游戏实现沟通。本篇文章将通过介绍VR技术的发展历史，虚拟现实技术应用于游戏的问题及发展趋势以及我国虚拟技术的发展建议来展开描述。

1 虚拟现实技术的发展历史

20世纪80年代位于美国的VRP公司率先提出虚拟现实技术，虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为4个阶段。

1.1 虚拟现实萌芽（1963—1972）

Myron Krueger是美国计算机艺术家、互动艺术家。在威斯康星大学攻读博士学位期间，他在1969年从事了许多计算机互动的工作，其中包括GlowFlow。GlowFlow作为早期虚拟现实环境原型，是一个由计算机控制，以人响应作为输入的环境。他也是虚拟现实（VR）和增强现实（AR）领域的早期阶段或第一代研究员之一。

1.2 虚拟现实概念的产生和理论初步形成（1973—1989）

美国VPL公司创建人Jaron Lanier，他被业界称为”虚拟现实之父”，这位集计算机科学家、哲学家和音乐家三种身份于一身的天才工程师在1987年提出了VR概念。VPL公司研发出了一系列虚拟现实设备，包括Dataglove（由该公司的联合创始人 Tom Zimmerman 在工程师 Young Harvill 的协助下所创造出来的）和EyePhone头戴式显示器和手套。

1.3 虚拟现实理论进一步的完善和应用（1990—2000）

1991年，SEGA发行了SEGA VR耳机，它通过应用立体声耳机和惯性传感器来让系统可以追踪并反映用户头部的行动。同年，卡罗利纳·克鲁兹·内拉﹑丹尼尔·J·桑丁和托马斯·A·迪法蒂在电子可视化实验室建造了第一个可视化立方房间，它融入了一个全息甲板的多投影环境，允许人们可以看到周遭的其他人。

1.4 虚拟现实技术的高速发展（2000—2015）

2001年4月，由Z-A 生产的SAS Cube成为第一个立体空间台式机。2007年，谷歌地图推出了街景地图，这项服务可以显示越来越多的全球位置的3D立体全景。

2010年，帕爾默·拉奇设计了Oculus Rift，它是一个虚拟实境头戴式显示器，也是第一个消费者取向的虚拟实境头套。2015年，深圳万普拉斯科技有限公司（OnePlus）成为第一家利用虚拟现实推出产品的公司。

2 虚拟现实技术应用于游戏的原理

虚拟现实技术（VR）融入了计算机图形学、传感技术、显示技术等，能够在虚拟环境中逼真模拟现实景观，便于用户通过VR设备获得类似于真实环境交互的沉浸感[ 1 ]。这种身临其境的环境体验通过视觉﹑听觉和触觉来实现并且可以和现实世界十分相似，但同时也可以是想象出来的环境。伴随着电子游戏对于逼真的三维效果的追求，目前VR技术已被广泛地应用于游戏领域。

VR游戏通常是通过一个头戴式显示器来实现运转地。它的功能在于创建一个真人大小的三维立体虚拟视觉环境，通过VR头罩无论你看向哪个方向，内置的屏幕会检测你的头部以及肩部的运动幅度及视线转角来显示相对应的图像，进而营造逼真的视觉效果。

VR游戏显示通常会传送两个镜头，左右眼睛各自对应不同的镜头图像，两个图像之间存在细微的差别[ 2 ]。这些镜头通过重塑每只眼睛所见的不同图像，来模拟我们两只眼睛在现实生活中看待世界的方式，从而在人体的视觉中构建出立体的图像。

VR头戴式显示器可以通过增加视野即图像的宽度，来增加沉浸感。虚拟现实游戏中，放大和扩展显示器像素会将相同数量的像素分布到更广的空间里，这使得大部分VR游戏像素并不会很高。因为游戏生成的图片出现卡顿会令让玩家感到不适，所以图像最低帧率不能少于每秒60帧[ 3 ]。

此外，为了使VR游戏能够提供更加逼真的真实情景，三维立体的音响效果也被用于增加使用者的沉浸感。应用程序和游戏开发人员可以结合双耳或3D音频和VR头戴式耳机的头部跟踪技术，让佩戴者感觉到声音来自后方、侧面或远处[ 4 ]。

3 虚拟现实技术应用于游戏的发展问题

近年来虚拟现实技术的高速发展使得许多人认为虚拟现实技术已经进入了成熟期，但在具体的技术完善进程中，还存在下面几个问题值得我们关注。

3.1 设备造价高昂，且需要网络的支持，无便携式设备，占地空间庞大

虽然VR技术得到了前所未有的发展，但是它的头套成本依然是相对昂贵的，这就造成了它的销售价格要比其他的游戏设备的价格要高出不少。而且大部分市场上推出的VR游戏提供了更加逼真的游戏场景和细节优化，这也就需要更好的运行设备来提供非常高的FPS（每秒传输帧数）。因为这些原因，造成了VR游戏还难以在普通的消费者人群中普及[ 4 ]。

3.2 缺乏成型的商业模式，开发难度较大

VR游戏的主要体验便是让玩家能够有身临其境的体验，但是目前VR游戏的市场才慢慢地向大众打开，游戏的类别还是相对来说比较单一的，而且并不是所有的游戏都可以朝着VR模式的方向开发的，有很多游戏因为本身设置是基于第三人称，所以并不需要再加以开发从而提升它的真实性与沉浸性。为了能够在VR游戏中开发出新的应用模式还是需要更多的研究员去研究与开发。

3.3 人们保守的观念

大众群体会需要一段时间来接受新的游戏方式这是必然的，从以前的小霸王游戏机到电脑游戏，再从电脑游戏发展到VR游戏。人们习惯了操作键盘鼠标之后再去操作新的事物也是需要学习和适应的。

4 对我国虚拟技术的发展建议

虚拟现实技术有很多健康安全的因素需要考虑。大多数的虚拟现实系统都会伴随着消费警告：在使用过程中有可能会出现癫痫发作﹑儿童发育问题﹑磕绊或者碰撞，因为重复的受力而导致的不舒服甚至受伤。这些都是值得去关注的问题，有些用户即使没有癫痫的病史，他们也有可能会在使用VR耳机的时候出现抽搐和癫痫。根据调查，大概每4 000个体验用户中就会有一人出现这样的症状，而且在20岁以下的人群中更常见[ 5 ]。所以大多数VR耳机不建议儿童使用。

所以政府应该尽可能地制定完整的产业规划，颁布相关的法规来让群众在体验高科技技术的同时，也能够保持一个良好的身心健康。同时鼓励虚拟技术的学习与发展，吸引人才，迎合消费者的需求。

目前我国正在经济发展的高峰期，促进虚拟现实技术的发展使我国的虚拟现实技术达到世界一流水平是极其重要的，它将会极大地刺激我国在高科技领域的经济发展。

5 结论

文章总结了VR游戏的特点和发展现状，综上所述，VR游戏的前景是非常乐观的。无论是主打游戏体验的商业游戏内容，还是融入应用体系的严肃游戏领域，都将随着VR硬件产业的进一步提升完善而得到充分发展。

参考文献

[1]崔丽.VR虚拟现实技术在三维游戏设计中的开发与实现[J].电视技术，2018（5）：44-48.

[2]王辞晓，李贺，尚俊杰.基于虚拟现实和增强现实的教育游戏应用及发展前景[J].中国电化教育，2017（8）：99-107.

[3]Sophie Charara. Explained： How does VR actually work？[EB/OL].[2017-12-26].https：//www.wareable.com/ vr/how-does-vr-work-explained.

[4]李望秀，李華新，石皓.游戏型虚拟现实旅游系统的设计与实现[J].电脑与信息技术，2018（1）：44-46.

[5]Gary Napper. VR Theories And Predictions[EB/OL].[2016-04-23].https：//www.vrfocus.com/2015/06/vrtheories-and-predictions/