虚拟现实技术与VR游戏

杨晨源

摘 要 随着人类社会的发展，人们对于生活体验的要求越来越高，虚拟现实技术也由此而生，现在其在技术上已经得到实质性的突破。虚拟现实技术有着沉浸感强，体验真实，构想丰富等特点。因此，虚拟现实技术也在很多领域得以应用，目前而言，其最主要的应用是在游戏领域。本文主要介绍了虚拟现实技术的基本概念与特征原理和VR游戏的现状与问题、解决方法及前景。

关键词 虚拟现实；VR；游戏

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）203-0089-02

1 虚拟现实技术的概念

虚拟现实技术，又称VR技术，是通过计算机的图形与仿真技术、立体显示技术、传感网络技术、语音输入输出技术、空间定位技术等相关技术集合发展而成的计算机仿真系统，具有沉浸性、交互性和构想性这三大基本特征。其中沉浸性主要指使用者在虚拟环境中的感知程度，以及对周围环境的真实性的认可；而交互性主要是指在虚拟环境中对物体的可操作程度以及从物体所得到的反馈的自然程度；构想性指的是开发者可以将各种各样的事物展现在虚拟环境中，不仅可以使使用者感受到现实世界客观存在的物象，而且还能体验到仅存于幻想世界的环境。该技术最大的特点是通过模仿使用者嗅觉、听觉、视觉和触觉，创造出一个虚拟的环境，并让使用者在这个环境中接受到真实环境的感觉，并且能够与该环境中的事物进行交互，最终给予让使用者认为环境中的一切都是真实的。

虚拟现实技术起源于美国，最早的设备是一款集成体感装置的3D互动终端“Sensorama”，之后有世人熟知的“达摩克利斯之剑”，以及后来用于模拟太空作业等方面的NASA头盔，还有就是2009年发布的Oculus Rift，这是一款真正意义上的消费级别的虚拟现实产品。而发展到目前，虚拟现实技术已在游戏、影视、医学、军事、航空航天、设计等领域有深入应用。

电子游戏最初讲求的是交互性，使玩家得到良好的游戏体验，而随着从黑白游戏，再到二维、三维大型游戏的游戏画面质量与操作系统的不断升级，游戏的沉浸性与构想性也在不断提高。而虚拟现实技术完美的契合了电子游戏的设计与体验需求，因此其在游戏领域有着极大的发展空间与良好的前景。近年来，由于游戏市场的火爆，各大游戏厂商“兵戈相见”，竞争十分激烈，而因为虚拟现实技术的交互性、沉浸性、构想性的特征可以给消费者带来更高的游戏体验，各大厂商也纷纷将目光投向了VR游戏，也从而促进了VR游戏的发展。

2 沉浸性与交互性原理

2.1 VR技术沉浸感产生的原理

现在的电子游戏都追求更好的视觉效果，究其原因，是为了给玩家更强的沉浸感，使玩家深深代入游戏的世界中，享受游戏的乐趣。而VR技术所带来的沉浸感是到现在为止最为出色的，这主要跟立体显示与三维虚拟声音生成技术有着密不可分的关系。作为可以给使用者带来强烈沉浸感的最重要VR设备部件，

VR头显主要凭借下述3个方面使使用者沉浸于虚拟世界中：第一，通过凸透镜来扩大使用者的视野，使其能接受到更大的即时图像范围，目前所能提供的视野范围大约在90°～120°，这已经可以达到市面上性能优良的投影系统的所能提供的视野水平，而且VR头显更为出众的是使用者几乎不会被外界影像干扰；第二，通过固定在头部的螺旋仪，感知使用者头部的运动，并将该信息处理并交由图像生成软件，从而使呈现的人眼前的三维图像能以很高的频率实时更新，给与使用者更为真实的视觉感受，让人沉浸其中；第三，通过呈现给人左右眼不同的图像，让使用者获得跟为真实的立体感，使虚拟环境中的三维效果更为突出。除了视觉上更加符合实际，声音的“真实性”对于沉浸性而言也尤为重要，这主要与三维虚拟声音有关。三维虚拟声音与人们熟悉的立体声音最大的不同是立体声音只是来自于听者的某一个平面，可是三维虚拟声音能使听者感受到四面八方的声音，相当于整个声音系统像一个球形空间围绕着听者的双耳。因此，三维虚拟声音可以增强空间信息，让听者能够判断出声源的确切空间位置，而当其与立体显示技术结合在一起时，会给使用者带来视觉感受、听觉感受的双重信息享受，使人沉浸在虚拟世界中，增强临场效果，从而极大提高使用者的沉浸感。

2.2 VR技术交互性

交互感是玩家获得游戏体验最基础的方面，玩家通过可输入输出的外部设备进行一系列操作来达到自己的目的，然后得到游戏的反馈，最终从游戏中得到愉悦感和成就感。目前市面上的大部分游戏都是通过键盘、鼠标、手柄和可触屏幕等设备来完成人与游戏之间的交互，这种方式较为局限，只是通过一些按键来完成行走、奔跑、击打等行为，无法让玩家得到某种操作的真实体验，限制了游戏体验的进一步提高。而虚拟现实技术可通过动作捕捉及空间定位技术，提高游戏与玩家之间交互的真实性，符合客观规律，大大提高了玩家的游戏体验。现在市面上常见的动作捕捉与空间定位技术有以HTC LIVE为代表的激光定位技术，以Oculus Rift为代表的红外光学定位技术，以PS VR为代表的可见光定位技术以及以Leap Motion为代表的计算机视觉捕捉技术，这些技术都通过相关的追踪设备获取相关信息，然后由后续的程序处理这些信息，来获得所有物体的空间信息，最终通过对所有空间信息的整合来捕捉使用者的动作，而虚拟环境会根据不同的动作做出相应的反馈，从而完成玩家与游戏之间的交互。

3 虚拟现实技术与VR游戏

3.1 VR游戏的现状及问题

由于HTC、Oculus与Sony消费级的三大头显的相继发售，2016年被公认为“VR元年”。从这以后，各种消费级VR头显也陆续发布，包括着从几十美元的入门级产品到几千美元的一体式头显的不同定位。虽然VR头显得到了蓬勃发展，市场规模也在不断扩大，但是相比其他游戏设备，VR头显的普及率非常低，目前基本上仅是那些VR爱好者或游戏发烧友才拥有可以运行大型游戏的VR头显。而且，鉴于VR游戏需要构建十分逼真的场景和非常高的FPS（每秒传输帧数），以及三维虚拟声音的合成与处理等，其对于运行设备的要求极高，比如目前的绝大部分依靠电脑运行处理的VR头显，就需要电脑配置更高性能的显卡、CPU、运行内存等。这些基础设备方面的问题与限制使得VR游戏的消费人群难以扩大。目前VR游戏的消费力较弱，市场需求较少，这又导致了VR游戏的开发受阻。在VR领域的投资方面，游戏投资所占比重最大，可大部分游戏项目都处于亏损状态，尤其是一些大型VR游戏， 获得的收益远远低于开发与维护所需的费用。目前仅有少数的VR游戏能够给开发者带来收益。难以盈利的现状以及较大的开发难度令很多想开发VR游戏的人望而却步。另外，VR技术做不了所有类型的游戏，例如，目前世界上最为火热的游戏之一的《英雄联盟》，因为其需要固定在第三方视角进行操作而难以在VR设备上呈现，这种第三方视角的游戏主要强调操作性与竞技性，而不是真实性与沉浸性，VR技术并没有什么优势。在游戏机制上，由于传统游戏操作的方式的深入人心，人们更习惯于用键盘、鼠标、手柄等进行操作，这也使得人们需要更长的时间来学习与适应VR游戏的交互方式。

3.2 VR游戏现存问题的解决办法

为使VR游戏得到更好的发展，最重要的是提高VR设备的普及率，这需要VR技术的不断完善与提高，以及VR设备产品在质量与价格的升级。只有质量优良的VR设备的价格符合现阶段大众的购买力时，才有可能出现家家户户都拥有VR设备的情况。其次，就是VR游戏的开发方面。虽然现阶段VR游戏的收益状况很差，但是必须有优秀的游戏内容才能吸引更多的人摆脱电脑、手机、PS4，来玩VR游戏，从而扩大VR游戏的消费人群与市场，加快VR游戏盈利的进程，才能促进VR游戏的蓬勃发展。而优秀的VR游戏应该让玩家感觉舒适，获得良好的游戏体验，这样才能使玩家投入更多的时间与金钱；并且应该简化游戏机制，缩短上手时间，提高游戏的可重玩性，使得玩家在上手后便深深被该游戏吸引住；更重要的是，优秀的VR游戏应充分展现VR技术的沉浸性、交互性、构想性三大特征，选择适合VR技术的游戏类型，比如说能使玩家有强烈的身临其境感的第一人称的游戏，并且要跟传统的游戏不一样，这样才能提高人们玩VR游戏的兴趣。

3.3 VR游戏的前景

如今是一个不断发展与创新的时代。鉴于人们消费能力与游戏需求的会不断提高，以及VR技术的优势，VR游戏的前景可以说是光明的，虽然部分预测机构认为到2020年VR游戏的市场规模占比将接近50%，可从目前的情况看，距离VR游戏与传统游戏分庭抗礼还需要很长一段时间。可毋庸置疑的是，虚拟现实技术会成为继计算机技术后下一代计算平台，届时虚拟游戏的时代也会来临。相信VR游戏的明天会更加美好。

参考文献

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