中国科技信息 2019 年第 5 期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2019 DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2019.05.010 可实现度 可替代度 link appraisement 行业曲线 industry 杭州师范大学 曹凡，男，杭州师范大学，外国语学院电教中心副主任（主持工作），学历学位： 硕士研究生，职称：助理实验师，主要研究方向：教育技术相关、VR 与教学。 影响力 真实度 point 行业关联度 本文针对当下 VR 技术研发现状，提出的观点。在 VR 及高等教育应 用行业起到技术综述、应用展望作用。 曹  凡  国内外 VR 技术研发现状综述 VR（Virtual Reality 虚拟现实）技术作为一种可以创建和体验虚 拟世界的计算机仿真技术，正越来越多地应用在我们生活中。本文主要 运用文献资料法和内容分析法，梳理了当前 VR 产业现状、存在问题和 技术形态，试图探究高校教育未来可行的应用领域或方向。 VR（Virtual Reality 虚拟现实）（含增强现实 AR、混 合现实 MR），融合应用新型显示、传感器、眼动仪、人工 智能和大数据等多领域技术，能够拓展人类的感知边界，改 变商业形态和服务模式。VR 技术作为这样一种可以创建和 体验虚拟世界的计算机仿真技术，正越来越多地应用在我们 生活中，已经被人们公认为是 21 世纪重要发展学科以及影 响人们生活的重要技术之一。本文主要从 2017 年以来 VR 技术的研发现状，结合高校教育当前环境，试图找寻 VR 技 术可以有效落地的领域或方向。 VR 产业现状 2016 年被称为 VR 元年，但是 VR 目前发展的状况到 底是怎样的？相信关注 VR 的各界人士一定可以发现：其实 整个产业链都在发力！ 上游设备方面，Intel、高通从芯片层支持 VR，AMD 和 NVIDIA 都 推 出 了 性 价 比 更 高 的 新 一 代 显 卡； 工 具 和 引 擎 层 面 上，Blender、Unity、Unreal、Source 和 CryEngine 是逐渐递进的开发工具，在虚拟现实环境下可以 直接进行场景编辑。AMD、NVIDIA 分别推出了 Liquid VR 和 Gameworks VR， 进 行 优 化 加 速。Adobe Premiere 和 Nuke 等视频编辑软件都推出了 VR 编辑功能，杜比在推动 全景声发展；系统方面，Google 推出基于 Android N 系统 的 Daydream 平台，意在从底层进行统一。 同 时， 内 容 生 态 也 正 在 形 成。Oculus、HTC 和 Sony PS VR 三 大 头 显 已 经 开 始 大 力 布 局 各 自 内 容 生 态， 相 当 多创业者，尤其是内容创业者开始进入 VR 产业，从事内 容 创 作。 国 际 上 大 型 游 戏 公 司， 如 EA、Vivendi（ 维 望 迪）、UBISOFT（ 育 碧） 等 都 在 潜 心 开 发 VR 大 作， 而 国内 IT 巨头网易、腾讯也已战略布局 VR，其他也有诸多 公司专注于游戏研发，并已经在 steam 上获得畅销好评， 例如杭州英兔《僵死之日》，威魔纪元《永恒战士 VR》， IllusionRanger《Aeon》， 成 都 维 京《 子 弹 之 殇》 等。 其 他领域诸如营销、旅游、房产等也有较多成熟的产品和应用。 VR 普及仍在路上 Unity Technologies 的 首 席 执 行 官 John Riccitiello 认为当下的硬件标准，还不足以创造消费市场。“它们不够 便宜，当前 VR 硬件的主要受众是企业市场，并且至今没有 一个“消费级”的 VR 设备。而且效果也不是很好，没有足 够好的操作方式，在大多数情况下都不能看到自己的手和腿， 并以互动的方式使用它们，而且 AR 和 VR 大部分时间都是 针对开发者推出的，好的 VR 内容屈指可数。” 从市场反馈以及我校虚拟现实外语实训中心实际的使用 情况可以发现，除了硬件价格昂贵外（对于批量推广而言）， 头戴设备仍显笨重且依赖于空间定位设备，这就无法让用户 长时间、自由灵活的在限定空间进行 VR 体验。另外，不同 公司间的 VR 头显对同一 VR 应用无法兼容，需要重新改写 底层支持代码才能适用。我们目前配备的 HTC Vive 头戴设 备，就无法用 HP 的新型头显进行体验。而且多人互动的参 与性需借助特定设备，使用起来也不方便。 根据 Steam 的最新硬件调查（图 1），VR 使用率虽在 缓慢上升，但不如 PC 游戏等那么受欢迎，仍受一些玩家质疑。 根 据 UploadVR 提 供 的 数 据，Steam 平 台 上 的 VR 设 备 用 户数量在过去一年中从大约 0.4％增加到 0.8％，翻了近一番。 显然，这些数字在宏观方案中很小，很明显，VR 并不是许 多人希望的热门话题。 高 通 风 险 投 资（Qualcomm Ventures）Qualcomm Ventures 常 务 董 事 詹 森· 鲍 尔（Jason Ball） 说，“ 虚 拟 / 增强现实将成为所有产品的用户体验 / 用户界面，但这需要 时间。” VR 技术的迭代 2018 年底，工信部日前印发《关于加快推进虚拟现实 产业发展的指导意见》，为加快我国虚拟现实产业发展，推 -36- ◎10万～30万

Claw），它的特色是可以借助触觉反馈，让玩家感受到虚拟 物体在现实生活中的形状和纹理。第二款原型 VR 控制器叫 做“手杖”（Canetroller），其旨在帮助盲人和视障人士与 虚拟世界交互。第三款控制器叫做“触觉链接”（Haptics Links），可以动态地改变用户双手感知到的力量，从而支 持用户双手与物体交互的体验，此外它还能够模拟弓弦拉回 时等感觉。 嗅 觉 马 来 西 亚 The Imagineering Institute 的 研 究 人 员展示了一种技术，可以通过互联网传播和感知气味。这种 “数字气味界面（Digital Smell Interface）”通过用电流 刺激鼻子深处的气味受体神经起作用。因此所谓的气味在这 里所谓的气味更像是一个信号或数字文件，甚至可以通过互 联网传输，就像今天的视觉和听觉信息一样。基于这种技术， 理论上几乎任何气味都可以被复制然后被传播并感知。研究 人员表示，目前使用的电流仅为几毫安，因此不存在任何疼 痛或安全问题。 其 他 方 面，Oculus 将 推 出 仿 真 VR 化 身， 为 VR 用 户 带来了更加趣味、仿真的面部表情和能力。而 Mozilla 推出 了 WebVR 聊天室，让大家用 3D 化身在虚拟世界中交流。 据 悉，Mozilla Firefox、 苹 果 Safari、 谷 歌 Chrome 都 已 支持 WebVR，而微软也在考虑为 Edge 浏览器添加支持。 马云曾表示，每一次技术革命，大约都是 50 年，前 20 年是技术的变革，后 30 年才是应用的变革，未来数据是重 要的生产资料，计算是生产力，而互联网是生产关系。“技 术将会改变传统零售业、制造业，改变服务业，改变教育， 改变医疗，改变我们认识的和思考世界的方式。” VR 在高校教育领域的应用前景 我们不仅期待虚拟现实技术自身将带来的变革，同时也 期望能够在应用领域，尤其是高校教育领域寻找和探究 VR 的应用前景。 随着 VR 设备越来越便携和小型化，以及空间定位能力 的逐渐增强，那么 VR 技术可以帮助用户在有限空间内迅速 将周边环境虚拟化，结合 5G 网络传输能力，空间信息链接 速度可以达到直播的效果。那么不需人在现场，通过网络就 可以“旁观”虚拟空间的互动，传统的面授课堂将得到最大 化的共享！甚至还能引申到安全领域，完美解决顺风车出行 中驾乘人员的安全隐患。 轻量级的 WebVR，可以将虚拟空间应用到整个互联网， 意味着可以更加生动的呈现一个人的学习经历，记录成长过 程，学习者能够更好的反思、进行学习方法的迁移等，甚至 名人伟人的回忆录形式也可以有全新的变化。 利用眼球追踪技术、脑动仪、语义识别技术、大数据背 景下的全向语料库等，对人才培养的教育评估环节，将更加全 面和细致，也可以让专家更有针对性的发现问题和专项培养。 雅达利（Atari）联合创始人诺兰·布什内尔（Nolan Bushnell）曾在专访中提到过让音乐剧摆脱舞台的概念，既 结合现实增强、虚拟现实等技术，允许观众自由走动，而不 必总是坐在那里观看舞台上的表演者，这将改变当前对音乐 剧的定义。延展开来，在所有的大型综艺演出、戏剧、音乐会、 甚至运动赛场上，观众都可以 360 度全景式的亲身投入现场， 那将是何等的视听盛宴！ 图 1  Steam VR 设备用户数量曲线图 动虚拟现实应用创新，培育信息产业新增长点和新动能。正 如马云所说，VR 技术要和实体经济紧密结合，才能真正有 未来，不管是人工智能、VR，还是 IoT（物联网），只有和 人工智能、大数据相结合，VR 才能从一个“玩具”变成解 决实际问题的“核心技术”。 VR 技术最突出的特性是能给使用者带来一种身临其境 的沉浸感。目前，已经分别在视觉、听觉、触觉、嗅觉等方 面有所突破。 视觉 由美国纽约州立大学石溪分校、Nvidia 和 Adobe 公 司的计算机科学家已经开发出一种系统，利用人类眼睛的扫视 抑制现象，结合 SMI 的眼球追踪技术，向用户提供完全自然的 行走体验，达到在大型虚拟世界中实现完全身临其境的体验。 另外，一家名叫 Mojo Vision 的初创企业，对于设备的 小型化，充满了雄心壮志，希望将 VR 设备缩到只有隐形眼 镜那么小。其招募了大量来自谷歌、亚马逊、惠普、谷歌的 前员工，希望在 2020 年推出。 听 觉 Oculus 旗 下 的 Oculus Go 在 GDC 2018 大 会 上 再次亮相，让人感到惊喜是它的立体声音频效果。尽管这款 头显的声音都来自于头显内部，但是从现场试用的体验来看 几乎都像佩戴着耳塞一样，而且由于 Go 的定向扬声器设计， 即使用户将声音调整至最大状态，用户身边的人也不会听到 声音。而 Oculus Quest 又升级了音频性能，扬声器现在内 置于头显两侧，既能够听到游戏中的声音和效果，同时还能 听到周围的声音，进一步改善了立体听觉系统。 触觉 由来自苏黎世的洛桑联邦理工学院（EPFL）和 苏黎世联邦理工学院（ETH）组成的科研团队，开发了名为 “DextrES”可用于 VR 虚拟世界的轻量级触觉反馈手套， 重量仅需 40g。该设备的材料厚度仅为 2 毫米，附着在用户 手指上的组件重量仅为 8g。整套设备没有其他 VR 触觉方 案那么笨重，而且佩戴起来也比较的舒适。 另外，微软公司作为业界的领导者，也在努力提升用户 的使用体验。在 2018 年的一篇研究博客中，展示了三款造 型独特的 VR 运动控制器。第一款控制器名叫“爪子”（The -37- CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Mar.2019·中国科技信息2019年第5期10万～30万◎