三维虚拟仿真技术在互联网营销中的应用及展望

田 金，陆 平

（青岛大学美术学院，山东 青岛 266071）

引言

三维虚拟仿真技术简称为虚拟仿真技术，又称为虚拟现实技术或者模拟技术。它就是利用一个虚拟系统来模仿一个真实系统的技术。虚拟仿真技术实际上是一种计算机技术，能够实现创造和体验虚拟世界。这种虚拟世界由计算机生成，模拟的可以是现实世界，也可以是人设想出的世界，体验者通过自己的视觉、听觉及触觉等多种感官与虚拟世界进行交互，体验“身临其境”的感受。三维虚拟仿真技术的逼真性、虚拟性、互动性与沉浸性的特征，充分满足了现代仿真技术的发展需求。并且由于虚拟仿真技术综合性的特点，也决定了其可以与多种技术相融合，从而形成新的技术，并应用于更广泛的领域。随着三维虚拟仿真技术的不断改进和发展，其在现代社会各个领域的应用不断扩大，不仅在影视、设计、医学、军事等传统领域广泛应用，而且在互联网营销、游戏开发等前沿领域也得到了极大的关注和应用。在人类认识世界和改造世界的历史进程中，三维虚拟仿真技术正发展成为一项不可或缺的前沿技术，在科学技术发展如此迅猛的时代，它的作用不可忽视。

1 三维虚拟仿真技术的发展方向

1.1 虚拟现实

虚拟现实技术，简称VR，是虚拟仿真技术中一个重要的发展方向。在20世纪80年代，虚拟现实技术开始出现，它是一种综合性的集成技术，涉及到计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等。虚拟现实技术利用电脑模拟生成一个三维的虚拟世界，可以逼真地模拟现实世界（甚至是不存在的）的事物和环境，为用户提供视觉、听觉、触觉等感官上的仿真，使用者在这个虚拟世界中观察事物而不受限制，并且可以通过人体的肢体运动来操作，从而与虚拟环境进行交互。在VR设备上，由于虚拟现实是一个纯虚拟场景，所以VR设备主要用于用户和虚拟场景之间的交互，包括位置跟踪器、数据手套、动态捕捉系统、数据头盔等。VR技术现已广泛应用于教育、医学、游戏等领域。该技术在医学中的应用具有重要意义，比如在实际动手术之前，外科医生可以使用虚拟现实技术在显示器上反复模拟手术，移动虚拟人体器官，探索最佳手术方案，提高手术的精准度。

1.2 增强现实

增强现实技术，简称AR，是一种实时计算摄影机影像的位置和角度并添加上相应的图像的技术。它通过计算机技术将虚拟信息应用于现实世界，真实环境与虚拟对象被实时地重叠到同一个画面或空间，不仅显示真实世界的信息，而且同时显示虚拟的信息，两种信息相互补充。在设备方面，由于AR是真实场景和虚拟场景的组合，所以基本上需要相机，在摄像机拍摄的图像基础上，结合虚拟画面进行展示和交互。目前AR技术的应用也比较多，比如谷歌公司在2012年发布的一款产品——谷歌眼镜（Google Project Glass），就是一款增强现实类的穿戴式智能眼镜，另外，在2016年一款风靡世界的游戏——Pokemon Go就是一款AR游戏。VR与AR的主要区别就在于“虚拟”与“增强”的区别，所谓“虚拟环境”就是除了使用者本身是真实的以外，其他事物都是虚拟的，是由计算机所模拟的；而“增强环境”则是除了使用者本身是真实的，其他大部分事物也是真实的，只是某一个或几个事物是模拟出来的虚拟事物。

1.3 混合现实

混合现实技术，简称MR，是虚拟现实技术的进一步发展，包括增强现实和增强虚拟，指的是现实世界和虚拟世界融合后而产生的新的可视化环境，在真实世界、虚拟世界和使用者之间建立一个交互反馈的信息环路，以增强用户体验的真实性。MR技术与VR技术、AR技术的不同之处，简单来说虚拟现实（VR）呈现的场景和人物都是假的，将你的意识带入到一个虚拟世界；而增强现实（AR）呈现的场景和人物一部分是真的，一部分是假的，是将虚拟的信息带入到了现实环境中[1]；混合现实（MR）具备环境自适应能力，能够实现全息影像和真实环境的融合，它并不能为用户带来沉浸感，其真实感完全依靠全息影像和真实环境的完美契合来实现，因此，MR技术比AR、VR技术更高级。目前MR技术的研究者和研究成果都相对较少，在硬件方面主要成果有微软公司在2015年推出的Hololens混合现实头显设备，以及基于微软混合现实技术开发的多款应用程序。但是Hololens直到2016年底才开始预购上市，并且价格昂贵，这也是制约混合现实技术发展的主要原因之一。

1.4 全息投影

全息投影技术，又称为虚拟成像技术，是一种基于干涉和衍射原理实现物体三维图像的记录与再现的技术。我们所熟知的全息投影技术的应用主要在演唱会上。在2010年，日本著名的虚拟偶像初音的首场演唱会就是通过全息投影技术实现的。2013年，周杰伦在自己的演唱会上利用全息投影技术实现了与邓丽君隔空对唱。但是，这些应用在演唱会上的所谓“全息投影”并不是真正的全息投影技术，它们真正的名字叫佩伯尔幻像，虽然它与真正的全息技术产生的效果有一定的相似，但与真正的“全息投影”相差甚远。佩伯尔幻像是一种巧妙的光学错觉技术，它使用一种倾斜到不同角度的光学材料来折射光源以形成特定的视觉效果，观众只能在特定的角度观看，而真正的全息投影不需要一个特殊的介质就可以在上面的空气中显示图像，并且不会影响任何角度的清晰度，而且人还能从画面中穿过。我们经常在科幻电影中看到这样的场景：演员轻轻挥一下手，眼前就会出现一块虚拟的屏幕，屏幕上的内容不仅可以自由地切换，甚至可以与数千英里以外的人进行面对面的交谈，这就是真正的全息投影技术。

目前全息投影技术大多停留在实验室阶段，“介质”问题极大地限制了全息投影技术的发展，像电影中我们看到的全息投影显示技术距离现实生活还很遥远。商询科技CTO邬浩曾在关于混合现实技术的演讲中说到，裸眼看到的全息画面，这才是将来的趋势，现在所有眼镜式的3D虚拟技术，都是为实现全息投影的一个过渡技术，全息投影技术才是真正我们需要的技术。

1.5 CG电影

CG电影是指电影本身在真实场景中拍摄，主要由真人现场表演、但运用许多虚拟场景和特效的电影。通常的技术手法是利用CG技术在传统电影中添加虚拟场景、角色、事物和特效，以达到真假难辨和增强视觉效果的目的。随着CG技术的不断完善，CG技术已成为电影特效制作最常用的技术之一，在电影后期制作中占据较大的比例。在强大的CG技术的帮助下，技术人员可以毫无违和感地做出在现实生活中无法实现的真实场景，通过人脸置换技术有效地解决演员在一些专业动作上的欠缺。在电影《复仇者联盟》中就使用了大量的CG特效，制作团队根据纽约的照片，用强大的CG技术打造了一个虚拟而逼真的纽约市，演员在摄影棚内搭设的绿幕背景前表演，后期制作将真实内容与CG特效结合起来，实现了以假乱真的纽约大爆炸场景。

2 三维虚拟仿真技术在互联网营销中的应用

2.1 虚拟看房

虚拟看房主要是利用虚拟现实技术（VR），在移动终端或显示器上三维立体地查看房间。该技术致力于打造足不出户，就有亲临现场般的看房体验，改变了以往通过售楼处和房产中介看房的模式，给购房和租房者带来了很大的便捷，现在已广泛应用于房产行业。2018年4月链家网推出了一款房产平台“贝壳找房”，它的独特之处就在于自主研发的VR看房功能，这是VR三维虚拟仿真技术在中国房产领域的首次大规模应用。打开贝壳找房APP上的VR房源，点击屏幕上任意位置即可获得包括房屋真实空间尺寸、朝向、远近等信息，还能了解到小区周围的教育、医疗等配套信息。同时，贝壳找房中还具有讲解以及和房产经纪人实时连线交互的功能，大大提高了看房的效率。

在技术层面上，VR看房使用了配备结构光传感器的拍摄设备，将结构光投射在真实空间中，通过拍摄采集空间中的结构光形态特征，从而获得真实空间的三维点云数据、经纬度数据和多曝光高清晰度彩色照片。这些数据和照片也将实时返回到服务器，后期使用三维重建技术和算法，自动进行模型构建、智能空洞填补、全自动数据提取，以及HDR优化等，就可以得到用户在手机上看到的真实空间。贝壳找房副总裁惠新宸说，贝壳找房的拍摄技术已经比较成熟，比如100 m2的房间，只需要40 min即可完成拍摄。VR看房的出现，不仅为消费者提供了更高品质的移动终端看房体验，而且节省了消费者的时间、精力和成本，可以做到随时随地想看就看。更为重要的是，VR看房功能的推出有助于推动VR产业的再次繁荣和应用落地。

2.2 虚拟看车

虚拟看车技术是利用AR技术，通过3D建模、渲染，以最大程度地为用户还原展示汽车的真实效果，将车辆三维真实化地显现在屏幕上。AR看车功能可以720°的观察汽车的外观和内饰，还可以查看车辆道路模拟数据、车辆参数等信息，为用户带来了不一样的浏览体验。AR看车功能打破了传统选车购车只能通过图片浏览及逛4S店的模式，实现720°无缝立体真实汽车浏览，车辆性能线上体验，运用技术手段满足了用户选车和购车的需求。2017年，汽车之家推出了AR看车功能，不仅可以三维立体地展示汽车的外观、内饰、空间等，而且可以模拟汽车在道路上行驶的状态，对车辆变速、制动、转向、减震、上坡等车辆性能进行数据展示。

在技术层面上，AR看车技术在手机摄像头的帮助下，能够将汽车模型实时地放置在真实空间中，实现与真实环境更好的融合效果，看起来就像在真实环境中一样逼真。使用SLAM技术，可以达到环绕查看、远近透视的效果；结合手势交互，随意摆放、控制，还可实现车身换色、模拟路跑等功能。汽车之家董事长兼CEO陆敏表示，将AR技术应用到汽车咨询和数据平台是汽车之家在技术应用方面的一个重要进展，使用增强现实技术可以增强汽车的展示和提升用户的体验，降低经销商的营销成本，提升效率。

2.3 虚拟网购

虚拟网上购物技术是利用计算机图形系统和辅助传感器来生成交互式的三维购物环境，可以给消费者带来沉浸式的购物体验。三维虚拟购物被认为是融合传统购物和网上购物的有效形式，前者受时间和地点及有限商品的制约，后者则受限于商品的真实性和适用性，两者的结合开创了一种新的购物模式，让消费者在虚拟购物世界中看到的一切都像在实体店看到的一样真实。Buy+是淘宝推出的一款全新的功能，它是利用VR技术真实还原购物场景的一款应用，通过手机APP和佩戴VR眼镜，人们可以试穿衣服、试戴配饰，甚至可以选择心仪的家具摆放在自己的家里查看效果，大大提升了网购的体验，旨在与商家一起构建一个VR生态网购系统。

在技术层面上，VR网购利用TPMS三维建模技术实现快速建模，采用高性能的渲染还原技术，利用TMC三维动作捕捉技术捕捉消费者的动作，并从虚拟环境中得到反馈，从而实现虚拟现实中的交互。简单来说，这种动作捕捉系统实现了消费者与虚拟世界中的人和物直接进行交互。同时，未来的VR购物也会增加听觉和触觉等五感的模拟技术，给虚拟购物体验的升级带来无限可能。

3 结语

伴随着各种虚拟现实设备的批量上市，虚拟仿真在2016年迎来了爆发式增长，特别是虚拟现实技术在近两年的发展势头迅猛，有一种说法称“2016年是VR元年”，可见虚拟现实的火爆程度。面对如此炙手可热的新市场，中国科技企业及相关机构也给予了相当的重视。2016年，虚拟现实技术创新与产业发展大会在北京召开，旨在推动全球虚拟现实与3D成像、显示技术及行业应用的深入发展。根据华尔街对金融市场的分析，到2030年VR的市场份额将达到1 100亿美元，在智能设备的所有类别中排名第二位。回看过去的发展，PC经过30年的发展才完全进入到人们的生活中，其市场销量在2010年已经达到顶峰。而智能手机只用了5年的时间里就超过了PC过去20年的销量，从2007年起，智能手机行业经过9年的发展达到了一个高增长的时期。这说明智能设备渗透市场的速度在不断加快。未来包括VR、AR以及所有虚拟仿真技术领域的智能设备将不断地涌现，必然会颠覆人们的生活方式。虚拟仿真行业能否超过智能手机的市场份额，让我们拭目以待。

虚拟仿真虽然前景明朗，但仍存在许多局限性和不足。首先虚拟仿真缺乏行业标准和规范，内容呈现形式多样，没有统一的标准，各种虚拟现实设备之间还无法实现资源共享和互联互通。然后就是虚拟终端设备良莠不齐，好的设备价格昂贵，很少有人愿意花太多钱只是为了“娱乐”一下；价格便宜的设备，体验效果不佳，根本达不到用户的需求。我国虽然从事虚拟仿真领域的公司有几百家，但大多都是技术类的创业团队，对行业的商业模式和应用落地并没有成型的构建，产品化能力还比较欠缺。再就是各个方向的发展不均衡，虚拟现实和增强现实的研究团队比较多，硬件和软件方面成果显著，市场应用也比较广泛；而混合现实和全息投影则发展得比较缓慢，大多技术还停留在实验室阶段，需要投入大量的人力、财力来加快发展，实现真正的裸眼3D虚拟的目标，将是未来发展的方向。目前虚拟仿真行业仍处于起步阶段，供应链及配套还不够成熟，但其发展前景广阔，未来的市场潜力巨大。每一项科学技术的更新迭代都代表着新的机遇，虚拟仿真技术作为一个新的产业，必将开启一个新的时代。