VR虚拟技术范文

VR虚拟技术范文（精选12篇）

VR虚拟技术 第1篇

关键词：VR技术,虚拟现实技术,旅游

1 引言

以虚拟现实技术为代表的信息技术融入了人们的生活,也预示着虚拟时代的来临,在现实生活中旅游正在呈现蓬勃发展的态势,而虚拟现实技术的虚拟旅游研究还处于探索阶段,形成了强烈的反差和对比,为此,我们需要对虚拟旅游进行重新的界定,关注数字化背景下的旅游信息搜索和旅游功能服务,并注重对旅游者的个性化旅游体验,使旅游者能够在三维模拟场景下,从多元的角度浏览和体验不同的虚拟旅游景观。

2 虚拟现实技术与旅游结合的研究背景

2.1 数字化时代发展的需求

在现代技术信息时代下,对于信息的搜集和处理能力,可以反映出不同产业的发展水平,在蒸蒸日上的服务产业发展进程中,旅游业需要与信息知识密集化相适应,要突出对高新技术的追求,实现旅游产业的个性化信息采集和处理,从而满足人们日益增长的旅游需求。在虚拟旅游的应用研究中,可以极大地提升旅游交易的频率,在缩短中间环节的虚拟旅游过程中,人们可以利用较少的休息间隙,在虚拟旅游之中体验到无尽的乐趣。

2.2 可以满足特殊旅游群体的需求

虚拟现实技术下的旅游,可以满足特殊旅游群体的需求,例如一些残障人士和一些高端或极限的旅游者,他们对于旅游的要求较高,而虚拟旅游可以最大程度上满足特殊旅游者的愿望,解决特殊人群的旅游需求。

2.3 旅游资源可持续发展的需要

在旅游产业迅速发展的过程中,旅游产业要想获得长远的发展,需要倡导“无烟产业”和“环保产业”,尤其是对旅游资源的特殊历史文化遗产和自然生态遗产,要加以保护,可以针对这些旅游资源开发出虚拟旅游产品,让旅游者感受到虚拟旅游的体验,在一定程度上缓解人与环境之间的矛盾,积极推动旅游资源的可持续长远发展。

3 VR虚拟现实旅游技术概念及综述

VR虚拟现实旅游技术是一种虚拟现实技术与旅游相结合的新型旅游方式,它可以创设出虚拟的旅游场景,为旅游者提供虚拟的旅游体验和实现。VR技术是一种多学科的交叉技术,其关键性技术主要有以下几种:

3.1 多层次的视景表达

在VR虚拟现实旅游技术中,为了增强图形系统的交互性和实时性,引入了细节层次的多元化视景表达技术,即:LOD技术,它对于近视点的物体运用较多的多边形表达;对于远视点的物体采用较少的多边形表达,它们可以根据视点的变换情况,实时生成三维地形,从而在减少数据量的同时确保场景的清晰。

3.2 360℃虚拟全景图技术

它是将相机360℃的多级照片实施拼接,组成全景图像,再在计算机系统平台中,实施定点的互动式的观摩。这种技术是对拍摄实景的环绕式的浏览,可以便捷快速地环视小范围的场景。

3.3 三维建模技术

也即VRML技术,它是网络系统架构的三维形体和交互环境的场景描述语言,它采用一定的特征描述语言如:层次置换、光源、纹理映射等,可以呈现出三维的多媒体虚拟环境,使人们可以在交互的三维空间中观摩和欣赏。

3.4 数字地球平台技术

在地理信息系统的集成和融合之下,虚拟现实技术与GIS技术相互融合和集成,达到了真实化的数字旅游可视化效果。它以多分辨率空间影像数据为依据,在分布式网络的架构之下,利用三维可视化技术,设置和建立空间数据,从而构建三维数字旅游体系。

4 VR技术在我国旅游方面的研究现状

4.1 VR虚拟现实旅游处于初期的探索阶段,整体水平有待提升

我国的VR虚拟现实旅游还处于起步阶段,与国外旅游发达国家相比,尽管我国的虚拟现实旅游技术水平正在提升,旅游科研实力也在增强,然而,现有的VR虚拟现实旅游技术还不够完善,整体水平还有待提升。

4.2 VR虚拟现实旅游产品的开发较为单一,显现出层次不一的状况

在我国的VR虚拟旅游发展进程中,由于还处于初期探索阶段,对于虚拟旅游产品的开发还较为单一和薄弱,显现出虚拟旅游产品结构层次不一的状态,有待进一步完善和提升。同时,由于资金和技术的局限,VR虚拟旅游还仅集聚于旅游教育和规划领域,没有深入到旅游市场企业主体,这也是导致我国虚拟旅游产品开发较为薄弱的不可忽视的因素。

4.3 VR虚拟旅游的概念还没有广为人知

在中国的旅游市场之中,人们对于VR虚拟旅游的概念还较为模糊,对于虚拟旅游技术和产品开发还没有明确的体验,这就使VR虚拟旅游与旅游者产生了无法辨识的感觉和陌生的感觉,尤其是对一些思想不够先进和开放的中老年旅游消费群体而言,他们对虚拟旅游有一定的排斥情绪和不接受的态度,这主要有几个方面的因素影响,一方面是中老年旅游群体既有的旅游习惯和体验,另一方面是受到自身知识结构的制约和限制,人们对于虚拟旅游这种新科技旅游产品的认知过少,因而,在未来的发展过程中,还需要大力推广和普及VR虚拟现实旅游技术,开发与人们相适合的虚拟旅游产品。

5 VR虚拟现实旅游技术在旅游业的发展路径及探索

VR虚拟现实旅游技术在我国的旅游产业的发展进程中,作用于不同的旅游教育领域、政府部门领域和旅游主体企业,下面就这几个应用领域进行应用探索:

5.1 VR虚拟现实旅游技术在旅游教育中的应用路径探索

随着VR虚拟现实旅游的快速发展,虚拟现实旅游VR技术也在旅游教育领域显现出其优势,它有自身的特点,可以提升学习者的实际应用能力。当前的虚拟现实旅游VR技术在旅游教育领域的应用主要为:导游实训;酒店服务流程模拟等,它引发了旅游教育模式的变革。在旅游高等院校中,对于虚拟现实旅游技术的认识还不全面,缺少虚拟旅游的专业人才,同时,由于虚拟旅游教育系统需要资金作为支撑,高等院校的经济实力和开发经验有限,因而,还有待完善和提升。在现阶段,高等院校可以借助网络,实现不同院校之间的信息共享和资源共享,如:景区模型信息数据库,就可以使各院校之间进行合作和交流。

以上海旅专导游实训网络室为例,它建构了导游实训室内的180℃立体环幕投影系统,集成了虚拟现实旅游技术所需的软硬件平台,构成了综合型的可视化系统,产生了极强的仿真效果,可以使学习者沉浸于立体可视化系统之中,应用3dmax、Auto CAD和Photoshop数据处理软件,对三维数据进行编辑、修改和维护操作,还可以利用互联网实现可视化功能的调试,制作出高精度的模型,最为真实和细致地展示出建模物体的外观细节。

虚拟教学系统主要由非立体演示系统和立体集群系统构成,相关的功能模块主要为:(1)非立体演示系统。它可以呈现左右两侧的分屏显示,还可以在多路输出视音频信号的条件下,播放DVD光盘、三维电影、背景音乐等。(2)立体集群系统。它可以实现景点漫游、信息搜索和链接、景点导航、导游考核、事件模拟和编辑等。这一系统可以实现虚拟现实技术和GIS结合,在强大的GIS空间分析和二维数据分析功能下,通过连接扩展模块和接口,使VR技术与GIS技术实现全面的融合,生成最佳的系统导游路径。

5.2 VR虚拟现实旅游技术在政府部门中的应用探索

在我国一些旅游发展水平层次较高的城市,尝试运用虚拟VR技术开发城市的虚拟旅游系统,推动城市旅游业的进一步提升,以西安为例,以旅游者的消费特征、旅游偏好、市场构成等为基本考量依据,运用VR虚拟现实技术设计西安市景区的虚拟旅游系统,还有连云港和湛江等城市,可以制作三维地形景观图,构建虚拟的全景漫游系统,加速地域旅游经济的发展。在政府部门之中,可以通过虚拟旅游系统的建设,创建城市网络虚拟旅游窗口,提升地区的形象和知名度,增强城市的影响力和感染力。

以政府为主导的虚拟旅游开发,具有非营利的特征,在设计和开发的过程中,通常会整合地域资源和人文资源,创设具有特色的虚拟旅游特征,来吸引和招徕旅游爱好者,可以获得更多的信息资源,也为虚拟旅游系统的宣传推广提供了便利。例如:上海网上世博会就探索出信息化的展览方式,在官方的参与和主导之下,成为了现实世博会的补充和延伸,通过用户浏览、用户体验和用户创意三个不同的漫游方式,实现了三维互动和全球参与,生动地展示了园区的不同活动形式和内容,有“园区揽胜”、“世博游戏”、“世博纪事”、“展馆直通车”、“未来之城”等,给旅游者带来了全新的视觉震撼效果。

5.3 VR技术在旅游企业中的应用探索

作为旅游产业的主体——旅游企业,也在进行自身的信息化建设,在互联网平台上,利用其强大的宣传推广功能,经营自己的旅游文化和影响力。企业规划人员利用VR技术实现景区规划和开发;在酒店行业中创建网站的三维全景;在会展行业中展示全方位、多方面立体的现场状况。例如:中国全景摄影网就是一个专业的三维网站,它将中国旅游风光制作成三维全景虚拟浏览内容,可以按照地区和类别实现检索和导航,可以基于VR全景摄影技术,实现对浏览对象的深度精神和文化内涵的挖掘,满足不同层次的旅游者的个性化旅游需求。

VR虚拟现实旅游技术是基于实景图像的三维立体空间移植和再现,它可以利用互联网的交互式平台,进行信息的数字化建构,在VR虚拟现实旅游技术的场景建模过程中,可以实现自动漫游和人工漫游的切换,在人机交互的界面之下,实现旅游导航和检索下的全景漫游,使旅游者产生身临其境的体验和感觉。另外,对于VR虚拟旅游系统的运用还要进行科学评估,以确保系统的持续性和长久性。

参考文献

[1]刘玉锋,和亚君,李虎.虚拟现实技术在旅游信息服务中的应用探讨[J].微计算机应用,2011(01).

[2]郑瑞.试论我国统一旅游信息服务平台的构建[J].商业时代,2011(26).

[3]刘莉.论手机在旅游信息服务中的应用[J].知识经济,2010(17).

施工安全vr运用虚拟仿真技术 第2篇

建筑vr安全教育体验馆共有两种体验模式分别为：PC端BIM+VR体验，手机端BIM+VR体验。相比于PC端，手机端体验更加灵活，不受场馆限制。建筑vr安全体验馆把建筑工地的实景转换到虚拟场景中。

体验者仅需用手机扫描二维码，戴上VR设备，即可体验到安全体验馆、质量样板、场布及绿色施工设施虚拟场景，不但可以清晰明了地查看工程的整体概况和内部结构的每一个部件，还能进一步优化建设方案、提高工程质量。该体验馆还能模拟电击、高空坠落、洞口坠落、脚手架倾斜等效果，施工人员可以通过虚拟场景模拟，有效避免施工时的安全事故。将手机放入VR眼镜中，可对虚拟场景进行全视野观看。配合技术交底，工人可更直观的感受、学习其中的内容。

想象一下，如同看3D-IMAX电影一样，体验者戴上VR眼镜后，仿佛身临其境，整个工程形象逼真地展示在眼前，似乎触手可及：体验者可以在虚拟的建筑工程中随意“进出”、“攀爬”，可以逼真地感受日夜交替下的工程风景，也可以清晰明了地查看工程结构的每一个部件、得到详细的属性、参数……在这个虚拟的世界里，一切都那么“真实”

目前建筑工地传统安全教育主要体现为“灌输式”“填鸭式”培训，尽管绝大多数工人能够顺利通过考核上岗，但安全意识却始终参差不齐。因此VR安全教育系统，通过对高处坠落、火灾、机械伤害、物体打击等项目的虚拟化、沉浸式体验，达到施工安全教育目的。

体验馆的几点优势：

（1）新兴的科技体验激发了工人参加安全教育的兴趣，工人对安全事故的感性认识也会增强；

（2）虚拟场景建设不再受场地限制，可最大程度模拟真实场景下的安全事故；

（3）体验者进入虚拟环境可对细部节点、优秀做法进行学习，获取相关数据信息，同时还可进一步优化方案、提高质量；

VR产品虚拟照进现实 第3篇

HTC 一亿美元支持VR生态

HTC是在VR行业投入最早的科技企业之一，其VR产品HTCVive也被公认为是当前市场上成熟度最高、效果最好的VR产品。在HTC看来，虚拟现实的爆发必将是基于整个生态圈的发展，因此其将目光投向技术、市场和内容等各个领域的合作伙伴。

在HTC的带领下，共有13家全球顶尖的企业—HTC、Valve、华纳兄弟（WarnerBrothers）、阿里巴巴、NVIDIA（英伟达）、AMD、完美世界、EpicGames、Unity、优酷、爱奇艺、顺网科技、Ubisoft（育碧）联合发起成立了亚太虚拟现实产业联盟。通过此联盟，HTC将联合业界领军企业，协力推动虚拟现实行业的整体发展，扩大虚拟现实创新的领域和方式，整合甚至培育更多的优势资源，从而带动中国乃至全球虚拟现实生态圈的健康和可持续发展。

HTC董事长兼首席执行官王雪红还宣布了ViveX加速器计划。此计划旨在促进虚拟现实的生态发展，通过为开发者和初创团队提供各种工具和专业指导，帮助最有潜质的开发团队快速发展，并在全球市场占有一席之地。仅HTC就为该计划准备了超过1亿美元的基金支持，未来还有更多合作伙伴也将加入其中，共同投资。更重要的是，优秀的VR产品将有机会直接与Vive合作获得推广。

Pico 千万资金扶持开发者

国内VR团队Pico（北京小鸟看看科技有限公司）日前发布了全球首款搭载骁龙820的VR一体机PicoNeo开发者版，旨在更好地推进VR内容的发展，后续给用户提供更加完整的VR体验。开发者通过优质的硬件平台和标准的SDK、VR硬件和输入方式，为用户提供更加优质的VR内容。

Pico将会围绕软硬件平台，打造一整套VR开发者支持计划。Pico将联合产业基金对VR上下游产业的投入将超过10亿元，其中预计3亿元进行VR内容的投入，并在北京、青岛两地，成立VR内容孵化器，支持包括产品、周边硬件、游戏、应用和视频内容等在内的VR产业链上下游的发展。

Pico还准备了1000万元人民币的专项资金，只要注册开发者资质并通过审核，就可免费获取PicoNeo开发者版的使用权，后续提交demo后，还能进一步获得更多支持；应用上线Pico商店后，在2016和2017年可获得100%的销售分成；其中优秀的内容还将获得Pico提供的全程项目资金支持，帮助想要投身VR应用开发的团队解决资金上的问题。

迅雷 视频大赛丰富VR内容

在VR产业中，视频也成为最直接和最重要的内容，不过现阶段可供用户观看的VR视频内容较为匮乏，也影响了VR产品的迅速落地。日前，由国内领先的众筹云计算服务商迅雷，联合国内首家泛VR娱乐聚合移动平台3D播播主办的迅雷第二届全景视频大赛正式启动，获得了来自用户的高度关注。

作为国内首个由VR内容聚合移动平台发起，并作为展示及播放平台，可配合VR设备播放观看的大赛，本次活动旨在通过广大用户的积极参与，丰富目前仍然匮乏的VR内容市场。

早在去年12月底，迅雷就作为领投方战略投资了大朋VR，前不久再次宣布了对360度全景视频相机制造商insta360的投资。迅雷CEO邹胜龙表示，迅雷要做VR行业的“猪饲料公司”，迅雷在VR领域的愿景就是通过共享计算让大容量的VR内容实现更高清、更流畅和更快的消费者体验。在这个过程中，迅雷要搞上下游联盟，给风口的猪提供粮草，包括流量、用户和其看家的技术服务。

VR新闻:推开虚拟的现实大门 第4篇

VR (Virtual Reality) , 中文翻译为“虚拟现实”, 也称“人工环境”, 即用计算机发展的高科技手段构造出一个虚拟的境界, 模拟视觉、听觉和触觉等感官, 参与者获得如同现实一样的感觉。虚拟现实, 不但可以是现实世界的复现, 也可以是主观想象出的“人工世界”。因此, VR技术的核心特征可以归纳为“3I”, 即沉浸 (Immersion) 、交互 (Interaction) 和想象 (Imagination) [1]。

基于虚拟现实技术的新闻报道, 是以第一人称视角, 让观众体验到沉浸感和参与感, 获得新闻故事或情景的新闻制作方法 (德拉佩纳, 2010) 。目前, 利用游戏平台与构造虚拟环境是较多用的方法。它的主要目的是让观众化身为新闻事件的“目击者” (Witness) 而不仅只是新闻的“观望者” (Viewer) 。

这种“沉浸式新闻”通常是使用360度全景相机和其他设备记录新闻现场, 经过处理后再在虚拟现实的头戴式设备上呈现, 从而使受众获得“亲临现场”的体验[2]。

The Media Briefing资深记者Chris Sutcliffe认为, 全景视频是虚拟现实技术在可行的领域产品的最小单位, 是虚拟现实技术的概念证明。当下, 可以真正称之为虚拟现实的应用依然集中在游戏领域, 但让人兴奋的是, 少许大胆尝试已经出现。

2 基于传播学理论的VR新闻

麦克卢汉的“媒介理论”认为:“社会发展史也就是人类不断创造并运用新媒介, 借此延伸自身认知和改造世界的进程。”而VR新闻的出现, 又一次印证了其“媒介即讯息”“媒介是人的延伸”等论断的广泛性和深刻性。

早在20世纪20年代, 李普曼就提出了媒介所固有的局限性:“传播过程中, 话语的‘意义’不免会受到损害。世界太大, 人们面对的情况太复杂, 信息太少, 因此, 绝大多数舆论都是产生于想象中。”因此, 提供现实世界的“原画再现”, 甚至可以让观众“身临其境”, 一直是媒体从业者的目标。

强调“在场感”的VR新闻, 可以更好地提供“全貌”, 借助VR技术, 也可以让人走进具体情境, 更加深刻地了解事实, 这实际上是打破了传统技术只为受众提供“片面真相”“间接真相”的枷锁, 加深了新闻报道的深度和广度。因此, 在信息传播视觉化趋势愈发明显的当下, VR新闻的出现, 既挑战了传统新闻的范式, 也为传统新闻业创造了机会。

从传播机构看, VR新闻历史不长, 不论是新媒体还是传统媒体, 在这个领域都几乎是“0起点”, 因此, 传统媒体可借助VR新闻再次发力。此外, 也正是由于VR新闻的技术和内容还处于摸索阶段, 所以, 新旧媒体也将因为VR新闻加强融合。

从传播方式看, VR新闻目前虽然还未完全普及, 但越来越多的中外媒体, 都开始借助VR技术展开新闻报道。为了实现“共情效应”, 传者将更多地从受众角度出发, 不同于以往的“VR叙事体”正在走近, 传统的新闻的叙述方式面临变革。

3 国内渐热的VR新闻

海外VR新闻的兴起, 推动着我国VR新闻的发展, 以中国VR潜在用户2.86亿的规模, VR新闻在我国的兴起将是顺理成章的事, 而VR新闻也将对我国传统新闻传播体系带来冲击。

首先, VR新闻对新闻媒体与新闻传播的宏观管理提出了挑战。一方面, VR属于“新媒体赋权”的体现, 主流媒体单方向的引导将受到挑战。VR的语境, 将促进受众主动参与热点事件。另一方面, 即使受众可以从第一人称角度看新闻事件, 但其视角依旧被一根看不到的线所牵制。因为VR新闻的制作者并非观众本人, 而是记者、编辑。所以, 这根隐藏的线, 将有可能成为更强大的舆论操控工具。

其次, VR新闻对传统的媒体内容和形式提出了挑战。从技术上来看, VR新闻的拍摄和后期剪辑都不同与传统新闻, 而其观看设备也是多种形式, 在格式上至今未实现统一。从内容来看, 因为VR新闻强调第一人称, 所以, 在VR新闻的题材选择和叙事上都不同于传统新闻样式。

第三, VR新闻的出现, 对传播理论和媒体管理提出了许多新的课题。例如, 为了迎合受众的感受刻意选择适合VR表现的新闻内容, 从“满足受众”的导向变成“用户兴趣”;为了追求“沉浸感”, 在形式上趋同于“虚拟游戏”, 是否会出现新闻游戏化的走向等。

4 结语

对应以上种种, 建设性的方式将是以对话关系和对策关系为主的软性控制模式。在发展VR新闻同时, 应当发挥“把关人”的角色, 对过度游戏化和缺乏客观性的报道进行过滤和筛选。

参考文献

[1]南文.虚拟现实VR会是下一个改变世界的计算平台吗?[J].互联网周刊, 2015 (24) .

VR虚拟技术 第5篇

“将想法变为现实”的创客精神开始被国内广泛了解和认知，同样具有“创”精神的虚拟现实领域，能否为人们提供一个更为广阔的创意、创新和创造的施展空间？第8感vr主题乐园的9DVR虚拟现实体验馆影片开发人员用“创”想，或者更多的是用“畅”想，因为过于的集中精力不一定利于思考，而畅想这个世界的未来和过去，以及回忆童年中童话和魔幻中的片段，再将它们融合在一起，打造出了梦幻般的虚拟世界。

9DVR虚拟现实体验馆应该怎么用，我们可以提出很多种可能性：游戏、电影、或者是主题公园中的项目。我们可以第一人称的角度，进行互动性非常强的游戏。我们可以乘坐在虚拟过山车或激流冲浪中，在魔幻世界进行一次冒险。当然我们还可以观看电影，我们可以第一人称充当主角，也可以是电影的旁观者，不过我们已经身处于虚拟现实的场景之中。9DVR虚拟现实体验馆全新的体验，让我们不是简单地用眼睛盯着看，我们可以随意地浏览四面八方的重要事件。

很多电影人还在探索VR电影的新形态，但是其实想像一下就可知道，假如是叙述故事的电影都不适于制作成VR电影。在9DVR虚拟现实体验馆的电影中，总是有很多科幻大作中，总是有让人无法无视的炫酷。“科技美学”的设计理念，使9DVR虚拟现实电影显得硬朗很有立体感。我们可以跳入荧幕，与擎天柱一起战斗，也让我们充满期待。

我们制作9DVR虚拟现实体验馆的影片，有时可以用动画的形式。对于采用哪一种动画，甚至可以用凡高的油画，作为影片的背景。画中感受到了大自然的美，阳光和煦地照在大地上，晚霞浸染着天空那些变化莫测的云，微风吹拂着湖面荡起一层层涟漪。在9DVR虚拟现实体验馆中，就好象置身于大自然中，听着潺潺地溪水声，满眼都是绿那么惬意。

我们甚至可以在9DVR虚拟现实体验馆中观赏一场演唱会。在这里观众没有特定的观影角度，任何方位屏幕都会出现相应的画面。抬眼望去，舞厅的天花板栩栩如生，周边的音乐家们正优雅地合奏。转身一看，大明星就在你肩后引吭高歌。看看台下，我们可以看到观众似乎是在为自己欢呼。整个场景中基本都是通过快速移动的方式，好像有些在演唱会现场中穿梭的感觉。

VR：硬件技术还是差一点儿 第6篇

新闻媒体的新变革似乎到来：2015年底，《纽约时报》正式上架虚拟现实新闻客户端“NYT VR”。读者用智能手机下载《纽约时报》APP，然后戴上用硬纸板做成的简易VR（Virtual Reality，虚拟现实）设备，世界就变得立体起来。

2016年2月，新上线的新华社客户端3.0版率先在国内实现“虚拟现实”技术与客户端匹配，首创在无人机上加装VR摄像设备，使受众感官全面介入新闻现场。全国两会前夕，新华社记者更是与来自云南的全国人大代表到云南大山深处考察，首次使用VR技术对当地贫困状况进行拍摄。

VR创业者相信：戴上头盔、更便宜的叫VR盒子，就是一个全新世界。

而在中国，据《瞭望东方周刊》不完全统计，2015年有超过30家VR领域公司完成融资。身处浪潮中的焰火工坊的CEO娄池告诉《瞭望东方周刊》，“VR爆发的时候到了。”

更重要的是，在手机增长放缓之后，资本市场也需要一个新的故事。

头盔里有了新故事

一个可以想象的场景是：戴上与手机相连的VR头盔，无论是看一段电影还是一场球赛，都可以感觉自身处于电影场景中或者球场内。这种“沉浸感”正是VR系统最基本的特质。

技术的改变使得人与外部信息的关系不再是单纯的“看”，还有更多的是“经历”和“体验”。

2012年，VR设备公司Oculus登录美国众筹网站Kickstarter，首轮融资1600万美元，掀起了VR热潮。2014年3月，Facebook以20亿美元收购了这家年轻公司，更让整个行业兴奋。

此后，越来越多的巨头公司对这个属于未来的产品投入极大的热情。手机厂商HTC联合Valve共同打造了VR产品HTC Vive。三星同样不甘示弱，与Oculus合作推出了Gear VR。

这两家公司推出的产品也代表了目前VR设备的两大分类：HTC Vive属于PC端VR，Gear VR则为移动端VR。

在中国，最典型的便是暴风科技旗下子公司暴风魔镜。它于2016年1月宣布获得2.3亿元B轮融资。此前在2015年4月，暴风魔镜的首轮融资金额为1000万美元。

曾经承担暴风魔镜一代APP开发的王明阳已独自创业，现为焰火工坊CTO。王明阳告诉《瞭望东方周刊》，开发暴风魔镜一代只用了1个多月时间。

虽然较早投入VR产业，但接触越多，王明阳发现做与做好完全是两码事。许多人更看重VR的概念与故事，于是他选择离职。

尽管在VR领域还没有产生“像样的产品”，但是如今硬件团队、游戏团队、手机商场开始以各种姿态转向VR。

VR游戏制作公司TVR联合创始人方相原告诉《瞭望东方周刊》，资本如此看好VR在于这项技术与国外发展最为相近，“在整个大趋势里落后时间仅一年多，远低于手机与PC时代。”

手机决定成败

多数受访者相信，未来的人机交互方式里一定有VR的影子，只不过现在它还处于初级阶段。未来5到10年，VR与AR（增强现实）的结合将有可能替代智能手机，成为新的信息终端。

乐视虚拟现实科技有限公司负责人李岱告诉《瞭望东方周刊》，现在VR领域最紧缺的是硬件与终端，需要推出面向用户的VR产品。

目前的VR产品多为头盔，比较容易普及的是低端的纸板VR盒子：用纸板折叠成一个眼镜状的框架、有产生VR视觉的镜片。用户在手机上下载VR应用，然后将手机放到纸板框架里作为显示界面，就可以进行应用。

更高级的VR头盔则内置显示系统，但仍需要连接手机应用。总之，手机屏幕、CPU、GPU、各个元器件的算法都直接关系VR产品的优劣。

王明阳则认为，VR的未来一定不是头盔，只是到目前为止头盔是可以实现VR最好的方式。

Gear VR由于背靠三星订制的屏幕与Oculus的技术能力，得以成为公认的优秀产品。但目前Gear VR可适配的手机只有一款三星旗舰产品。

国内的手机厂商也采取类似合作路径，选择与外部技术团队合作。乐视选择与 3Glasses、灵境、蚁视合作，小米参与了上海乐相科技有限公司的B轮融资。腾讯则召开了VR开发者沙龙、向VR开发者抛出了橄榄枝。华为、联想等大公司也都对VR进行了相应布局。

2015年方相原所在的TVR在三星Gear VR平台上线了一款游戏。由于现阶段国内只有极少数团队开发出了匹配Gear VR的应用，这让他们很快拿到了奥飞动漫、经纬创投的A轮融资。

作为第三方，方相原对于国内平台都有过接触，“技术上与国外还有不足。”最核心的问题是VR并不像手机一样已经形成一套完整的标准体系，在发热、功耗、延迟等几个关键维度上的标准都还是“能不能用”，并没有进行量化。

他坦言，中国与国外团队的差距约有一年时间。

一位业内人士告诉《瞭望东方周刊》，国内公司大多是对国外技术的借鉴，“实话说，抄好就不错了。”

不能头晕、想吐

技术成为能否做好VR的关键，小公司需要大公司的投资，正是为了解决技术问题。大多数VR团队都是创业团队，挤在并不宽敞的办公室里，探求的却是另一个虚拟空间，这也是中国VR行业的真实写照。

致力于PC端VR設备的3Glasses的CEO王洁向《瞭望东方周刊》坦言，“我会给媒体未来的期望。但我也会说，当下VR只可以满足一部分用户的需求，但并不是全部。”

王洁将2016年定义为VR产品的启蒙年：直到现在，三星、HTC等多款VR产品还处于开发者版本。只有它们当消费者产品公开发售，用户戴上头盔感受到新世界时，属于用户层面的爆发才会到来。

事实上，VR早在上世纪80年代就曾被提出，陆续都有相关产品问世，最有名的当属1995年游戏厂商任天堂推出的头戴显示器。但最终这些产品都无疾而终，究其原因不外乎售价过高、内容不足、体验不好，并没有被消费者普遍接受。

进入新世纪，技术的进步让VR成为消费级电子产品的可能性越来越高。

娄池认为，高质量屏幕和陀螺仪价格的下降，最终导致VR设备制作成本的降低。同时，VR设备的输入功能日趋完善，包括手持、运动捕捉、语音输入。更重要的是头部的追踪技术的应用可以部分缓解延迟问题。

VR的真正问题在于解决延迟与眩晕。延迟如果高于20毫秒，大部分用户就会产生延迟感；如果延迟感积聚，用户就会产生眩晕，画面跟不上头转的速度。这不仅仅会影响用户体验，更会导致用户生理上的不适。

在技术逐渐成为核心的情况下，洗牌在所难免。前述行业人士介绍，国内多数VR设备尤其是纸板盒子的方案同质化严重，镜片加上外壳就可以组装一套简易VR设备，“这种产品的制作设备在深圳代工15万元以内就可以解决，你也可以称之为VR领域的一个参与者。”

“它只能说是玩具，而不能称之为电子消费品。”该人士对本刊记者说。

娄池对这样的行业现状比较担心，因为它会造成早期用户的离开。“用户戴上头盔只感受到头晕、想吐，再让他戴上头盔就很难了。”

2016年年中，多数国内厂家的设备都将陆续面世，这也将成为检验的机会。娄池一直将对标对象设为Gear VR，但他也承认目前只达到Gear VR80%的水准，另外20%并不在于技术，而是手机硬件。

“这是个商务层面的问题，不是技术问题。”娄池说，他们已经在与手机厂商进行沟通。

比较而言，乐视VR因为有乐视手机作为硬件支持，在商务层面就更容易展开。李岱表示，乐视VR目前是开放心态，与乐视合作的蚁视科技同时也是联想的合作方。

一切都是为了吸引用户，让他们把头盔戴上。

VR虚拟技术 第7篇

虚拟现实(Visual Reality,VR)是一种集成性的计算机技术,其综合了图形图像处理、互联网、传感器、多媒体、人机交互、仿真系统开发等多种技术,为人们提供一个具有较强沉浸感、模拟真实环境的虚拟世界。通过多年的研究和改进,虚拟现实技术已经在多个领域得到应用,比如为科研教育提供虚拟实验环境;为飞机驾驶训练提供一个模拟的飞行环境,控制飞机平衡;为电影制作提供一个虚拟动画环境等。随着自然手势识别的研究和改进,虚拟现实的人机交互技术大大提升,人们可以利用听觉、视觉和触觉等控制虚拟环境中的模型对象,将虚拟现实技术更好地应用到先进精密仪器制造、虚拟装配和安全生产监测等领域中,提升工业生产的成效。

2 VR在虚拟工业生产环境中的应用

随着计算机技术的快速发展和改进,大规模人海、人工等战术渐渐不适应现代工业生产,引入先进的科学技术,尤其是虚拟现实技术,将为工业生产带来一场前所未有的革命。目前,虚拟现实技术已经被世界上许多大型企业应用到工业生产环节中,可以提高工业生产效率,并且加强数据采集、分析和处理能力,进一步提高决策的有效性。

2.1先进制造

先进制造领域引入虚拟现实可以实现虚拟工业产品设计、制造、生产和展示,虚拟现实在完善产品设计功能、优化产品性能、改进产品质量等方面具有重要的作用,可以大大提高工业产品的生产成功率和降低开发成本。比如在汽车制造中,虚拟现实可以通过虚拟装配,将汽车的各个组件按照规格设计和组装在一起,建立一个汽车三维模型,在装配过程中,可以发现某些关键组件或配件存在的缺陷和问题,以便能够及时进行优化和改进,避免在实际生产中产生问题。另外,设计人员还可以设置相关的参数,观察汽车设计是否舒适,模拟驾驶和进行故障模拟,全方位保证汽车制造的可靠性。

2.2安全监测

工业生产过程中,安全生产一直是生产监管的重要方面,虚拟现实可以在工业安全生产中发挥重要的作用。比如煤炭工业生产可以利用虚拟仿真技术进行生产监测和培训。煤炭行业可以使用虚拟现实技术模拟矿井作业场景,利用传感器、摄像头等采集实际的矿井数据,输入到生产环境中,监测人员可以利用虚拟生产系统进行观察和扫描,以便能够了解各个作业面的瓦斯浓度和设备运行状况,达到安全生产监测的目的。另外,利用虚拟现实技术也可以模拟煤炭行业紧急救援演练,可以将矿井生产环境展现在三维空间中,配合指挥台的语言提示操作,利用3D建模的工人模型可以听从指挥,实现人员疏散,并且能够全面观察逃生通道,了解矿井内部环境布局,支持多人协同救援,主动调整视角位置,有效疏散生产工人。

3基于VR的虚拟工业生产环境交互技术

在虚拟工业生产环境应用中,人机交互是非常重要的一个技术。虚拟现实作为一种新型人机接口,可以使参与者沉浸于计算机生成的虚拟世界,同时还可以为用户提供一种与虚拟世界通信的手段,在用户操作虚拟世界的三维物体模型对象时,该对象可以对用户的操作作出实时的反应。虚拟现实为用户在工业生产中提供了丰富的人机交互方法,包括音频系统、触觉系统、跟踪系统,如图1所示。

目前,虚拟现实人机技术技术一直在研究和不断取得突破,人机交互理论方面已经引入了BP神经网络、K均值、贝叶斯理论等机器学习和模式识别技术,提高了语音识别、手势识别的准确度,理论研究诞生了许多新的技术。另外,在人机交互产品开发方面,除了利用传统的键盘、鼠标、游戏手柄、数字手套、手环设备等,逐渐引入了立体视觉产品,比如头盔式显示器、液晶快门眼睛,可以提高虚拟工业生产环境的人机交互灵敏度。随着虚拟工业生产环境的发展和应用,人机交互技术也会得到广泛研究,诞生更多先进的交互技术。

4结束语

虚拟现实技术使工业生产进入了新的阶段,发生了质的飞跃,更加符合现代高精度、先进性、高强度的工业生产需求,提高了工业生产成效,应用和发展前景必将更加广阔。

参考文献

[1]崔强.水仓自动清淤装置虚拟现实产品仿真系统的设计研究[J].新乡学院学报,2015,25(06):62-65.

[2]徐宇杰,管会超,张宗卫,等.基于人眼视觉原理的虚拟现实显示模型[J].计算机应用,2015,35(10):2939-2944.

[3]张李杰,孙文磊,赵群.VR技术在优化加工工序中的研究[J].机械设计与制造,2014,26(09):208-210.

基于VR的虚拟场景生成算法研究 第8篇

1.1 科学计算可视化技术

科学计算可视化, 后来被简称为“ 科学可视化” 、“ 可视化”。科学计算可视化通过借助计算机的图形图像处理能力, 将科学计算的结果以非常直观的图形或图像输出, 而不是单纯的、大量的数字输出, 即实现了将计算中涉及与产生的数学信息转变为以图形或图像表示的物理现象后, 呈现在研究者面前, 使研究者能够一目了然地获得被研究现象的变化规律及分布情况, 从而使人们不需要再对计算输出的大量数据进行抽象分析, 进而摆脱了这种费时而繁琐的过程, 缩短科学研究周期的同时, 提高了研究的效率。

1.2 虚拟现实技术

VISC的3个应用之中, 虚拟现实 (Virtual Reality) 是其中之一, 近几年更是得到了迅猛的发展。虚拟现实是综合利用计算机系统和各种特殊软、硬件来产生一种可以替代现实世界的仿真环境, 这个环境对用户感官角度来说是真实和可信的”。虚拟现实具有沉浸性、实时性和交互性等特点, 所以一经提出便在制造业中得到了广泛应用。虚拟现实能实现交互式的视景仿真和信息交流, 是一种先进的数字化人机接口技术。

虚拟现实具有超越现实的虚拟性, 与网络、多媒体技术并称为21世纪最有应用前景的3大技术, 它正在改变和影响着我们的生活。目前在此领域应用最广泛的是SGI、SUN等生产厂商生产的专用工作站。图像显示设备是用于产生立体视觉效果的关键外设, 目前常见的产品包括光阀眼镜、三维投影仪和头盔显示器等。其他外设主要用于实现与虚拟现实的交互功能, 包括数据手套、三维鼠标、运动跟踪器、力反馈装置、语音识别与合成系统等等。

根据用户参与形式和沉浸的程度不同可以把各种类型的虚拟现实技术划分为4种类型:桌面虚拟现实系统、沉浸虚拟现实系统、增强虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统。

本文开发的就是一个桌面虚拟现实系统。主要是利用个人计算机和低级工作站进行仿真, 将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口, 通过各种输入设备 (主要是鼠标) 实现与虚拟现实世界的充分交互。桌面虚拟现实系统的参与者缺少完全的沉浸, 但是成本相对较低, 因而, 应用比较广泛。

1.3 虚拟视景构建技术

虚拟视景的建立是虚拟现实技术的核心内容。它是产生沉浸感和真实感的条件:场景太简单, 会使用户觉得虚假;而复杂逼真的场景又势必会增加难度, 并降低绘制的速度, 影响实时性。目前围绕虚拟视景构建问题的方式主要有3种:基于计算机图形学的三维几何模型建模与绘制, 又叫做基于图形的建模与绘制, 是传统的虚拟视景构建技术;高级建模技术、基于图像的建模与绘制技术及基于图像的绘制技术。

根据以上对虚拟视景生成主要方法的介绍, 图1显示了GBMR, IBMR和IBR等技术的实现方法及与涉及的相关学科的关系。

2 地形生成原理及方法

2.1 地形可视化建模的原理

在自然景物中, 地形是自然界中最为复杂的景物之一, 三维地形的模拟同时也是可视化系统中最基本也是最重要的技术之一。目前, 常见的地形可视化有两种类型:一种是将地学图形数据进行精确的描述, 来完成真实地形的仿真;第二种是模拟自然场景中的真实地形, 常用于具有真实自然视觉效果的虚拟环境中。

在地形可视化建模方面大致可以分为如下3类:数据拟合生成三维地形、利用分形技术生成三维地形和基于数字地形模型的地形可视化。

本文提出了一种动态地形的仿真生成方法, 这种方法首先利用了层次细节简化思想和分形理论的原理, 通过静态拼嵌高度场数组, 进而生成静态地形, 生成的地形逼真程度很高。最后根据实际的虚拟场景的需要, 分别测试了不同的迭代次数及有关参数产生的效果, 生成了一个简单的、具有动态特性的、三维的真实感地形模型。

2.2 细节层次模型思想

细节层次模型思想是指, 对虚拟场景中的各种物体分别使用具有不同细节的描述方法, 得到同一物体的一组模型, 在绘制时可以选择性地使用。在满足了基本的画面视觉效果的前提下, 层次细节简化技术主要是不断地去简化景物的表面细节, 从而达到减少场景的几何复杂性的目标, 进而提高绘制算法的效率。此技术对原多面体模型建立几个逼近精度不同的几何模型, 相对于原模型, 每个模型的细节, 都保持了不同的层次。从附近观察该对象时, 我们通常的做法是利用精细模型, 而当从远处观察该对象时, 采用的模型就是粗糙模型。

近年来, 提出了几种多边形网格简化算法, 其目的是将一个多边形网格表示的模型使用一个近似模型。该模型除了具有原模型的可视特征外, 主要特点是顶点数量比原始网格的顶点数目要少。通常的做法是, 一些 (顶点、边和三角形) 这些不重要的图元, 都被从多边形网格中去除掉了。

3 分形地形的实现

3.1 自然景物模拟方法

对于使用计算机来进行模拟自然景物而得出相应的模型, 已经成为计算机图形学中的一个重要应用。这一系列的模型丰富多彩, 对应于自然中千变万化的景物, 如生长模型、粒子模型、分形模型都是应用于此。

用于自然景观的建模方法通常可分为3种:具有规则景观外形的建模;基于自然景观特征的建模;具有非规则景观外形的建模。

3.2 分形的地形模型

自然界中很多现象都无关, 根本无标度特性, 来源是自相似。阿Mandelbrot分形表面的主要特征是其自相似性和平稳递增。自然地形是物理作用在不同的空间尺度, 最终结果复杂的系统, 所以它很可能是一个典型的分形表面。

3.3 基于分形的地形模型

自然界里许多现象都具有自相似的特征。Mandelbrot指出一个分形曲面的主要特征是其自相似性和平稳递增。自然地形很有可能是一个典型的分形曲面。在Berry和Hannayca建立的地形描述模型中, 就给出了著名的变异差 (variograms) 函数

E[X (x) -X (x+d) ]2=k (|d|) 2H (1)

及有关地形剖面的功率谱密度:

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以上两式中, X (x) 为地形高程, E[]为统计期望, H为描述地形变化的统计参数。式 (1) 和 (2) 已在地学领域得到了广泛的应用, 是一个经典模型, 主要应用于表示地形模型。

基于此原理, 分形地形建模大致可分为为泊松阶跃法、逆Fourier变换法、中点位移法、逐次随机增加法和带限噪声累积法等几类。

4 中点位移法 (midpoint displacement)

1920年, Wiener就提出了运用递归中点技术来完成地形的构建。在此基础上, 后来提出了一系列利用递归点细分技术实现计算机地形的模拟, 此种方法就是中点位移法。

中点位移法的基本原理是基于Λx方差幂律关系:

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式中X (t) 是满足高斯分布N (0, σ2) 的随机变量。中点位移通过对线段中点处的高程进行位移, 然后将分割的线段再细分出中点, 并进行进一步的位移, 以此过程递归进行, 直到满足一定的空间分辨率。

中点位移法是标准的分形几何法, 可用作快速地景生成, 并产生了真正的分形地表.它的高速度以及具有为已有形状增加细节的能力, 使其成为一个有用的面向应用的分形算法。

二维分形地形模型可以由最简单的一维随机分形曲线推广得到, 因此首先要了解一维随机分形曲线的构造模型。

假定给定的初始线段的两端点分别为Pi和Pi+1, 通过随机扰动该线段的中点来完成一次迭代, 其迭代的公式为:

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其中roughness用于控制当前层次的扰动量, 它可以决定每次循环中随机数值域的减少量, 这意味着它决定了分形结果的粗糙程度, 用公式可以表示为:

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依据表面构网方式的不同, 其模拟可分为三角形细分法、方形细分法、菱形-方形法等方法, 其实现思想与一维类似。

4.1 Diamond-Square算法

基于分形技术的地形生成仿真主要是利用了分形的自相似原理, 用递归算法使复杂的大块地形可用简单的小块特征地形经过一定的规则来生成。用分形法进行自然景物建模能有效地表达自然界中许多非线性现象, 也是迄今为止能够描述真实地形的最好的随机过程。一般用于非真实感地形的模拟。

Diamond-Square算法最初是由Fourniew、Fussell和Carpenter提出的, 又称“钻石-四边形”算法。该算法的思想是:从一个很大的空的2D数组开始, 维数为2n+1 (如33*33、65*65、129*129) 等。将四个角设置为相同高度。如果查看所得到的空间, 是一个正方形。

递归细分过程可分两步:①diamond步:取4个点的正方形ABCD, 在正方形的中点生成一个随机值M, 中点M即为正方形的两对角线的交点。中点高程 (属性) 值由4个点的高程 (属性) 的平均值再加上一个随机位移量计算得出。这样就得到了一个棱形 (非常像一颗钻石) 网格。如图2 (b) 中, 新值显示为黑色, 已经存在的点显示成白色;②square步:取每个4点形成的棱形, 在棱形的中心又生成一个随机位移值。平均角点高程 (或属性) 值再加上与diamond步相同的随机量, 计算出每条边中点值。这样又得到一个正方形格网 (如其中的AEFM) 。如图2 (c) , 其中黑色显示新值, 现有值为白色。再重复diamond步 (如图2 (d) ) 和square步 (如图2 (e) ) n=2次, 直到得到整个 (22+1) (22+1) 网格, 即55网格。

4.2 纹理图生成及生成结果

通过在平面上划分正方形网格, 随机给出4个角点的颜色;然后根据4个角点的颜色的平均值, 产生中点M的颜色;根据A、B、M点和网格外一虚拟点取平均, 得到边中点E的颜色, 根据B、C、M点和网格外一虚拟点取平均, 得到边中点F的颜色, 同理取得G、H的颜色;根据小正方形BEMF四角点颜色的平均, 取得小正方形中点以及边中点的颜色;以此类推;再通过递归, 使正方形网格不断细化, 直到达到预期的递归深度。根据以上的Diamond-Square算法也可以生成地形纹理图。经过人工着色之后, 山峰为白色, 山谷为绿色, 两者之间为灰色。

摘要：虚拟现实技术 (VR) 一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一。地形是自然界最复杂的景物之一。分形地形的生成是三维自然景物模拟的重要组成视景之一。从三维地形的生成方法入手, 重点介绍了基于分形技术的三维地形的模拟生成相关技术.在地形模型的建立过程中, 利用了分形地形建模方法中的中点位移法中的菱形-方形法, 实现了分形地形模拟。上述方法取得了预期的效果, 基本符合工程的要求。

关键词：可视化,虚拟现实,分形地形,中点位移法

参考文献

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[6]COHEN J, VARSHNEY A, MANOCHA D, et al.SimplificationEnvelops[C].In:Proceedings of ACM SIGGRAPH 1996, New Or-leans, USA, 1996.

基于VR的虚拟现实模型优化研究 第9篇

VR虚拟现实系统工作时，经常出现系统工作失调的现象，造成输出模型延迟，帧刷新过慢，即系统中出现瓶颈。瓶颈的产生主要有以下几种因素：首先，计算机硬件起着决定的因素。通常，将计算机硬件称之为“VR引擎”。它是指从单个计算机到支持给定仿真的并通过网络互连在一起的计算机群。VR引擎是任何VR系统的关键部分。它从输入设备读取数据，访问与任务相关的数据库，执行任务要求的实时计算，从而实时更新虚拟世界的状态，并把结果反馈给输出显示设备[1]。其次，图形卡处理不同模型表面形状的速度也是不同的。最后，模型本身表面的结构也会在很在程度上影响输出效率。为了排除VR系统输出模型时存在的不利因素，提出从加强VR引擎体系结构入手，以“绘制流水线”理论为基础，讨论如何加快模型输出的方法;在此基础上，探索了图形绘制流水线的优化方法。

2 结构体系

2.1 结构设计

虚拟现实仿真的实时性要求需要有强大的硬件和多处理器任务分部的支持。同时，模型的输出率(刷新率)取决于VR引擎系统结构的设计。通常系统结构设计围绕绘制流水线概念展开。流水线结构是一种通过并行执行多个任务部件来加速处理过程的方法。而绘制流水线是指把绘制过程划分成几个阶段，并把它们指派给不同的硬件资源。图形绘制流水线分为3个阶段[2]，如图1所示。

(1)应用程序阶段：此阶段可以读取几何数据库和来自鼠标、跟踪器或传感器用户的输入，以改变仿真的视角或者改变虚拟对象的方向。

(2)几何处理阶段：此阶段可以通过软件和硬件的两种渠道，实现接收应用程序阶段反馈回来的结果。

(3)光栅化阶段：这是图形流水线的最后一个阶段。这个阶段把几何阶段输出的顶点信息转换视频显示器需要的像素信息，并采用反走样的方式，把像素细分成子像素区域并指定颜色。子像素的颜色被累加起来，以确定显示像素的最终颜色中R、G和B所占百分比。使用的子像素越多，光栅化阶段的计算量越大，得到的质量就越好。

2.2 结构优化

VR系统结构基于图形流水线设计只是一种理想的假设，流水线每阶段的输入速度都非常匹配。也就是说FIFO(先进先出)缓冲区永远不会为空。事实上，3个阶段中最慢的那个阶段会处于100%的运行状态，从而限制了整个流水线的呑吐率，这一阶段称为瓶颈阶段。流水线瓶颈决不仅仅局限于应用程序阶段。对一个给定的CPU和图形加速卡，如果减少场景中光源的数目，同时增加图像帧的刷新率，则瓶颈会出现在几何处理阶段。这样的流水称为变换-限制。如果降低显示窗口的尺寸或分辨率时增加流水线出，则瓶颈会出现在光栅化阶段。这种情况下流水线称为填充-限制。确定瓶颈所在后，需要采取某种措施减少处理过程中的瓶颈，即对流水线进行优化。

(1)应用程序阶段流水线瓶颈的优化方法：如流水线瓶颈发生在此阶段，可使用高速CPU取代慢速CPU，如操作系统或硬件支持多CPU，可在原来基础上增加一个CPU。若不更换CPU，则只能减少它的负载。另外，使用较少的多边形数目的三维模型，也可降低场景的复杂度。如图2所示，图中给出两个球体模型。两个球体模型半径相等，但组成的面数不同。因此，需要的CPU负载和内存量是不一样的，如表2所示。

(2)几何处理阶段流水瓶颈的优化方法：此阶段解决瓶颈的方法就是减轻对模型的计算机负载，其中重要部分是虚拟场景的光照计算。照明度描述了被模拟的对象表面上一个像素反射出来被观察者看见的光的强度。Phong光照模型[4]表述的是单一点光源照射到对象表面，光线沿着向量R的方向反射出去，同时环境光也照到了这个对象的表面上，部分反映到了观察者眼中，如图3所示。

观察者所看到的波长为光的强度，可以通过下列公式计算得到[5]:

当Phong光照模型扩展到多个光源模型，以上公式可转变成如下形式：

该公式表明，的计算负载随着模拟光源数目的增加而增加。如果光源增加到一定数量时，绘制同一场景的时间会变长，帧刷新率会降低，最终导致几何处理阶段为瓶颈。此时，可以通过减少仿真中虚拟光源的数目来实现流水优化。另外，多边形明暗处理模式(polygon shading mode)也是影响几何处理阶段的计算量的因素，从而也影响流水线帧刷新率。多边形中所有点的强度都由中心点给出。这种方法虽然减少了几何阶段的计算量，但得到的却是棋盘格那样的明暗效果。解决这种瓶颈的最有效办法是使用光强插值或Gouraud明暗处理(Gouraud Shading)方法[6]，获得比较自然的外观表现。

3 结语

从加强VR引擎结构入手，以绘制流水线的思想为基础，论述了VR系统结构设计，并分析了绘制流水线中从应用程序阶段、几何处理阶段、光栅化阶段，分别论述了瓶颈的产生及解决瓶颈的办法，为VR结构的优化提出了有效的方法，对进一步保持VR引擎系统平衡具有指导意义。

摘要：分析了影响模型输出的3种原因:硬件、图形处理卡和模型表面构成。以“绘制流水线”理论为基础,分析了VR系统结构的设计方法,重点研究了绘制流水线上应用程序阶段、几何阶段、光栅化阶段产生瓶颈的原因以解决瓶颈的优化方法,讨论了加快模型输出的方法。

关键词：虚拟现实,瓶颈,流水线,优化

参考文献

[1]Grigore C.Burdea,Philippe Coiffet.Virtual Reality Techonol-ogy,Second Edition.

[2]Tomas Moller Eric Haines,Real-Time Rendering.

[3]Bui-Tuong,P.(1975),Illumination for computer generated pictures.

[4]Foley,J.,A.Van Dam,S.Feiner,and J.Hughes(1995).Computer Graphics:Principles and Practice.

VR技术与足球教学的综合应用分析 第10篇

该文是在研究VR技术的发展及在体育领域和足球运动中的应用的基础上,做出的创新尝试,将虚拟现实技术引入足球教学,借助跨学科的前沿科技,改进足球教学的模式和方法。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

VR技术在足球教学中的应用

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

通过中国矿业大学图书馆、中国期刊全文数据库、维普中文科技期刊及其他相关数据库查阅查阅大量的文献资料。

1.2.2 逻辑法

运用逻辑学知识,对收集和整理的资料进行分类,掌握虚拟足球系统设计的逻辑顺序及研究步骤。

2 结果与分析

2 . 1 V R 技术在足球中的应用前景

足球作为世界第一大运动,吸引着数以万计的观众。足球训练中的无法提前预测的突发事件对运动员的伤害,训练经费投入与产出的比例失调,投资结构的不合理也影响着竞技水平的提高。

随着信息技术的快速发展,现有技术已经能将现实世界和虚拟世界完美的结合起来。虚拟现实技术与体育的结合,不仅能提高运动员的训练水平,促进运动员竞技水平的提升,而且其投入成本低、占地面积少、易于操作等特点也更有利于开展全民健身运动。基于VR技术的虚拟系统,在允许出错情况下的训练不会给练习者带来任何身体伤害和危险,还能够提高运动员运动训练成绩[2]。

2 . 2 足球仿真系统的概念

足球系统仿真即体育系统仿真,是通过计算机模拟技术再现体育教师的教学经验、教练员的训练意图和运动员的训练过程,从而达到对体育系统的解释、分析、预测、评价的实验技术科学[3]。足球系统仿真是基于虚拟现实技术发展而来的,合理的进行开发和应用不仅能辅助于足球的训练,还能够促进学科知识体系的互融,开拓体育发展的新领域。

2 . 3 V R 技术在足球运动中的作用分析

2.3.1 改变教学模式

传统的足球教学主要以老师讲解示范、学生模仿练习为主,注重教师的言传身教及其主导性,忽略了学生的主体性。而虚拟现实技术下构建的教学系统主要以逼真的形象教学为主,配以动态的跑位战术,营造了一种“动态”的教学环境,这样不仅弥补了用语言表述技、战术的局限性也避免了教学与训练中运动员跑位错误现象的出现[4]。这种通过生动逼真的视频和图像进行技术动作教学的方式,有利于学生建 立清晰的形象 思维概念,提高学生的认 知能力,让学生能够准确快速地掌握动作技术。

2.3.2 减少外界环境对教学的干扰

虚拟环境中的各种体育设备也是虚拟的,可以根据教学和训练的需要随时生成新的设备及环境,训练内容也可以通过系统不断地进行更新,使运动训练跟上国际足球训练技术发展的步伐。并且,虚拟训练系统可以弥补训练场地器材不足、天气变化等外界环境对足球教学造成的干扰。

2.3.3 降低运动损伤的机率

足球运动中多对抗性,激烈的身体对抗会造成运动损伤,且损伤的发生率可达到90%,主要以下肢损伤为主[5]。运动员在虚拟实验环境中,不会使真实的身体受到伤害,可以放心地去做各种高难度的动作,促使学生更加大胆自信地进行各种动作的尝试和练习。

2.3.4 促进足球运动的传播

运用虚拟 现实技术 可以更加 人性化地 设计出不 同的人物 角色,丰富人物形象,让参与者体验与世界优秀足球运动员对抗的强烈刺激感。在游戏中你可以自由选择你喜欢的球队和运动员,与不同的虚拟人物进行同场竞技。虚拟足球游戏的娱乐性和多样性有助于促进足球运动在大众间的广泛传播。

2 . 4 虚拟仿真系统的设计理论基础

VR的根本目的是达到参与者的真实体验与虚拟环境进行自然的交互,根据交互性和沉浸感程度的不同,VR系统可分为沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统、增强式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统[6]。虚拟系统的结构框架本文主要针对沉浸式和桌面式进行系统框架结构的区分及功能介绍。

沉浸式VR系统的用户可以完全沉浸于计算机生成的环境中,电脑通过用户佩戴的数据手套和跟踪器等硬件设备就可以测试到用户的运动和姿态,并将其测得的数据反馈到计算机生成的视景中,让人产生身临其境的效果[6]。但沉浸式虚拟现实系统所需要的硬件设备要求较高且价格昂贵。

桌面式VR系统又称非沉浸式VR系统和非配戴式VR系统,是将计算机屏幕或者投影屏幕作为虚拟环境的观察窗口,用户需要使用手持式输入设备或位置跟踪器来操纵虚拟环境中的对象[7]。桌面式VR系统相对简单,用户无需数据衣等辅助设备即可与系统交互,并且可以允许多个用户同时进入系统,更加方便。但是桌面式VR系统虚拟效果偏低,无法让用户有身临其境的感觉。随着技术的发展和成本的降低,桌面式VR系统在真实感上会进一步提高。

2 . 5 虚拟足球仿真系统设计的技术基础

2.5.1 软件配置环境

虚拟现实3D建模软件:Poser8.0、3ds MAX、CAD

交互实现工具:EON Studio

运行环境:Windows 7或Windows XP

2.5.2 建模软件的应用

常用的人体建模工具有很多,例如Maya,3ds MAX,MakeHuman等,与这些软件相比,Poser8.0具有操作简单、界面简洁、使用灵活等优点。其主要的3个操作步骤:选取人体模型、确定虚拟人的体态、虚拟人姿态设计,大大缩短设计时间,提高了设计效率。骨骼作为人体运动的核心,对骨骼的控制关系到人体运动姿态的灵活性。在Poser8.0中有一套专门制作骨骼的系统,可以方便直观地对人体模型进行骨骼建造,同时该软件提供相关接口,可以使得在Poser8.0中设计的模型应用到3ds MAX中,进行更加生动和复杂的操作。

2.5.3 关键技术

虚拟足球场景的建立主要技术是三维场景与模型的建立和人机交互技术,主要包括:运动人体建模、虚拟场景建模、碰撞检测、人机交互。

人体建模主要是三维人体模型的建立,它是虚拟人体运动仿真的核心。通常最实用的是虚拟人体模型分层法即将人体分为肌肉、骨架、皮肤三个不同的层次结构[8],该方法建立的模型是最接近人体内部结构的,并且分层法构建的模型也更容易进行对虚拟人的运动控 制。

虚拟场景建模主要包括足球、球门、球场等实物设计和虚拟人动作的变化,灯光及场景角度转换等动态模型的建立。

碰撞检测技术主要是为了使用户在与虚拟环境进行交互时,不仅能在视觉上产生身临其境的效果,而且能够与虚拟实物进行各种交互。因此,在保证效果的前提下,就要求“实物”在虚拟环境中要与现实生活中的实物具有一样的特性即不可穿透性,当用户对物体进行各种抓、拉、推等动作时,能真实感觉到与物体的碰撞并做出相应的反应。碰撞检测技术的主要目的是为了解决虚拟环境中“穿墙而过”问题,从而增强虚拟环境的真实感。

人机交互的目的是为了使人在虚拟环境中进行各种动作时甚至可以用头盔、手套等设备取代键盘、鼠标、菜单等计算机设备与虚拟环境进行自然地交互。

3 结语

VR技术与足球教学的综合应用,能够在一定程度上改善教学模式,优化教学方式,提高教学质量,促进教学内容的多元化,减少足球运动中的运动损伤。虚拟足球仿真系统的建立还有利于减少教学经费,弥补场地、器材、师资等条件的不足,降低外界自然环境因素对教学的限制。虚拟技术在足球中的应用还有很广阔的研究前 景。

摘要：为了提高足球教学质量,转变教学模式,促进教学内容的多元化发展,采用文献资料法和逻辑法,对VR(虚拟现实)技术在足球教学过程中的作用及系统设计中的关键技术进行分析。将虚拟现实技术与足球教学相结合,有利于改变我国传统的以讲解示范为主的足球教学模式,促进学生学习兴趣的培养,降低运动损伤的发生机率,同时,还有助于减少外界环境对教学的影响,弥补教学经费、器材、师资等对足球教学的限制。

VR虚拟试衣，会是网购神器吗 第11篇

除了用于游戏、视频、主题乐园……VR（虚拟现实）还能干什么？

4月30日，在由武汉东湖高新技术开发区管委会主办，创业黑马集团承办，《支点》杂志社协办的第27期“光谷·青桐汇”VR专场上，一个利用VR技术打造的虚拟在线试衣平台——布偶猫魔幻衣橱，引发了投资人的热议。

讲述人 武汉布偶猫科技有限公司创始人兼CEO沃胤晟

项目概况

现在，大多数网上产品只有文字说明、产品照片和细节图片等，用户只能根据经验和买家的评论挑选产品，而“卖家秀”和“买家秀”存在很大差异，用户经常会遇到尺寸大小不合适、实物与图片有色差等问题，导致退货率较高，网购体验感差。

布偶猫魔幻衣橱就是为了解决这些问题，它是一个VR虚拟在线试衣平台，用户在该平台上可输入自己的身高、体重、三围等相关参数，然后平台通过虚拟服饰换款换号、即时3D人脸建模和人体参数建模等技术，为用户打造一个与本人相似度极高的虚拟模特，帮助用户完成在线虚拟试衣的体验过程。

商业模式

在为用户提供在线虚拟试衣的基础功能之上，布偶猫魔幻衣橱还能为原创设计师提供生产、销售和推广等服务，打造一个全民销售转换的社群网络。比如，某设计师可把自己设计的服装放到平台上的品牌馆销售，由我们帮助推广；如果有人愿意购买，我们还可利用以前在服装行业积累的供应链资源，低成本帮他生产服装。最后的销售收入由他获得，我们只收取服务费，未来还会有社交衍生品等增值服务盈利模式。

市场推广

公司注册资本500万元，项目在5月测试上线，9月正式上线。作为一个新平台，我们会请一个有着几千万粉丝的网红明星来代言和导流。另外，初期入驻品牌馆里的店主，都是那些粉丝量在几十万以上的网红。

融资需求

3000万元，出让10%股份。

投资人点评

企业变现能力很重要

陈磊明 北京天使汇金融信息服务有限公司武汉首席代表

现在做VR项目的太多，但很多项目并没有被投资人看中，其中一个很重要的原因是很难变现。如果企业做出来的产品都不能变现，又何谈生存下去？

这也是我比较看好布偶猫魔法衣橱的原因，因为它离钱很近。现在很多人都有网购需求，尤其是女孩子的需求更高，重复购买率也很高，一般女孩子每个月或每周都可能会网购服装。而网购存在的问题，就是用户对服装没有体验和直观感受，但VR技术可把用户试穿服装、甚至搭配首饰等饰品的效果直观地展示出来。这意味着用户有需求，企业也愿意采购。所以，该项目做出来后，即便只是针对淘宝进行销售，未来的现金流也会很充裕。

但是，该项目估值偏高，这一点需要调整。

做导流能快速成功

宁波 湖北高投金运激光产业投资管理有限公司投资副总监

布偶猫魔法衣橱的在线虚拟试衣功能，确实是网购需要解决的问题，也是未来发展的一个方向。

从布偶猫魔法衣橱的模式来看，它更多的是希望打造一个提供生产、销售和推广等服务的独立平台。这种模式做起来稍微难一些，因为做平台要买卖双方都很多，才能形成良性循环。作为一个新平台，刚开始会非常艰难，买的人少，卖的人也少。这就需要通过各种线上线下活动，让大家知道这个品牌，一旦做起来市场会很大。

另一方面，如果布偶猫魔法衣橱只是做导流就会容易很多，也就是通过VR在线虚拟试衣把用户吸引到平台之后，接入淘宝等电商平台，推荐这些电商平台销售的服装，再引导用户通过链接跳转到电商平台上去购买，从中收取导流费就能快速做起来。不过，相对来说市场规模就不会那么大，如何平衡需要他们自己去把握。

便宜又好玩的硬件才能吸引消费者

张奕 唯通资本投资总监

布偶猫魔法衣橱并不是一个很新的项目，在线虚拟试衣类的工具有很多。有和它类似的以参数化建模的3D在线虚拟试衣，也有通过照相机、镜子等硬件扫描人体参数后的在线虚拟试衣。但这个行业发展得不是很充分，消费习惯并没有被培养起来。如果消费者都不用这个工具，谈何来吸引商家？在我看来，布偶猫魔法衣橱要想有所发展，最关键的是要让消费者接受它。

布偶猫魔法衣橱撬动消费者，采取的方法是让消费者自己输入相关身体参数来建模，这看似很容易，其实却是非常难推广的一种方式。因为输入参数的过程太复杂，需要消费者自己量身体的相关参数后才能进行，这样消费者就会觉得很麻烦，很多人并没有耐心去做。这也是为什么在VR之前的3D在线虚拟试衣没有发展起来的原因。

就我个人来看，布偶猫魔法衣橱VR在线虚拟试衣可从硬件推广着手，因为硬件只要在人体上一扫，各种数据就能快速传导。以往从硬件着手的在线虚拟试衣没发展起来，一方面是因为那些硬件都很贵，少则几百元多则几千元；另一方面则是这些硬件不好玩，没有激起消费者的购买欲望。（支点杂志2016年6月刊）

全景视频为VR/AR带来技术挑战 第12篇

关键词：VR,相机,全景,H.264,TCP-FIT

VR为何忽然变得有意思?

首先,我们看到有一些东西在今天这个时代跨过了门槛,诸如人类历史上第一次可以在一张硬盘上存储一辈子所有听过的音乐,可以存储这辈子所有拍摄过的照片,而且成本非常低廉。慢慢地,我们到达了另一个门口,就是存储这辈子所有看过的视频。其次,每一个人都有一个摄像机,包括手机等便携设备。第三,未来越来越多的人可以无处不在地上网,企业用户和老板可以随时找到你。

我们来想象一下,假如这是媒体实验室在做的事情,它的口号是:Never Lose a memory。将来老师给学生们讲课,不需要描述,可以放给他们看。包括我们给年轻人讲文革、过去的时代,我们可以放给他们看。

VR的三大技术挑战

V R有很多技术的挑战,很多基本技术问题至今没有解决。包括几大核心。第一是C a m e r a s,有大量人做了大量的Camera,但是离我们需要的还有距离。假如你可以控制Camera当中每一个内容,你可以想象做什么东西?第二是需要知道什么地方看什么,如何跟周围环境去交互,包括如何去实现这些技术。当然还包括在移动设备上展现和捕捉全景的视频,即多媒体信息的融合以及多媒体信息的处理和增强。第三是网络,今天网络无处不在,我们设想很多云计算美丽的场景。不过,很多知名的企业把基础设施放在亚马逊上,当亚马逊出现问题的时候怎么办?另外,VR需要大量服务器,这会耗费大量能源,并且需要高速的网络做连接。同时,在VR中做高速的数据处理也有很多挑战。

挑战之一:Camera

在展会上可见各种各样丑八怪的VR原型。假如VR像我们期望的那样变成现实、变成娱乐的主流,VR的主流设备最后一定不是丑八怪。

VR像素会是多少?很多人觉得这不是问题,我们今天可以做2000万、6000万像素的相机。实际上摄像头做得越来越小的时候,像素感光能力越来越弱。另外是艰苦的拍摄环境,比如高动态范围环境以及弱光环境,如何保证高的质量?今天我还没有看到一个相机真正能够模拟电影胶片的水平。

第二个问题是如何保证全景的相机?不同的相机之间或者不同像素以及不同位置如何保持一致性?比如快门是不是同步,曝光能不能做融合,高速运动时是不是会有一些变形等。

第三是我们的相机有没有景深?喜欢摄影的人知道莱卡相机的内容做出来很漂亮,我们能不能提供这些给艺术家?我们认为最终需要把最好的软件和硬件结合起来,而这恰恰是今天没有很多人去做的,我们看到各种各样的全景相机,但是大部分是垃圾。

例如,图1是我们今天看到的VR真实的场景和分辨率。为什么说真实?我们把演员4m以外拍摄的场景放在不同的1K、2K哪怕4K Plus上的分辨率,4m以外看到她的脸和在头盔上显示质量差距过大,相信没有人愿意付费。所以分辨率是非常大的瓶颈。

从技术角度,要真正支持我们所熟知的娱乐界的最低门槛的分辨率。在全景状态,摄像机至少要达到5K×5K,也就是比今天的4K有一个数量级以上的分辨率提高,才可以满足我们最基本的需求。

挑战之二:编/解码

假如我们用今天熟悉的手机分辨率,实际上需要有20K×10K的分辨率,要比今天家里4K的显示器大概有一到两个数量级的提高。这么高的分辨率下如何编码和传输?这是非常大的挑战。因为今天蓝光4K已经用非常高的带宽。

其中一个问题是Encoding(编码)。做技术的人总喜欢做美好的预测,例如今年H.265的编码会全面占领市场,4K的内容会全面占领家庭,但实际上没有这么快。原因首先是系统很复杂。第二系统跟二十年前刚开始做的时候是不一样的。很多人认为可能比上一代提高了50%的效率,但是成本非常高,包括步数、解码器和专利的成本等,有一些甚至需要付出上亿元的成本。即使满足了这些条件,实际上离我们真正做到高质量VR的要求还是有很大的差距。

另外一个问题:有没有什么事情是我们现在可以做的,可以规避这些问题的?答案是有的。我们不是在这里解释技术的细节。业界告诉你或者所谓专家告诉你,做高清一定要H.265,其实不用。用H.264可以达到一样的效果。看到科技公司和清华实验室的编码器得到了美国一家大型市场调查机构编码器领域的大奖,因为我们有很好的H.264的编码器。

要把视频编码真正用到VR上要应用很多场景。比如做360°的视频,用各种巧妙的办法拼接成平面的样子,然后想办法去降低其动态分辨率和成本,用整体上比较低的码率去传输VR的内容。但即使这样,我们离真正的视频编码还有很远的距离。以下会讲我们如何去做这件事情。

主要的思路是:第一我们需要摆脱传统视频编码的做法,过去我们做一个标准需要十年,在中间有很多IP来解决各种各样的问题。现在我们希望做的标准是一个通用的标准,跟应用无关,但是最终的解决方案一定是需要针对VR去做很多优化的。

第二个问题是网络。我们有了内容,如何把内容传递给用户。我们有3G、4G等高速网络。但是除了网络基础以外,还有一个问题是如何使用网络。比如90%的是用TCP协议(如图2)。视频当中也多用TCP协议。其实TCP不是一个好的做视频的协议,因为TCP有一个很大的问题:在设计的时候会认为只要你丢包,是因为你发得太快,所以会把发送的速度降慢。实际上,在复杂的无线网络情况下,你用最慢的速度发一样可能会丢包(如图3)。解决办法是设计更好的算法针对你应用的场景。这里我们提出一个算法:TCP-FIT,相比其他算法,TCP-FIT最高可以在相同网络情况下提高7倍的吞吐率,华为和中兴已是我们的客户。

有很多问题是OLDI(Online Data-intensive),比如在淘宝购物或者做大量数据挖掘工作时,做视频编码需要高速的服务器做连接,各层之间延时非常小,才能保证流畅的体验。但有时会突然发现整个网络的吞吐率瞬间降到零,这也是需要解决的问题。针对这些问题,我们也有在不更换设备情况下的解决方案。

最后强调一点,网络方还需要根据应用对整个系统做优化。例如网上流媒体观看,比如爱奇艺等。通常采用自适应技术,通过带宽不断地推码率,带宽高的时候推得高一点,带宽低时会推得低一些。但是有一个问题,你观看的时候视频质量会变化,例如图4,开始时图4的人脸很清晰,背后突出出现水柱后,会发现人脸的清晰度大幅下降。在中国这种情况不是特别多,因为原本推的就是质量较差的视频流。如何解决这个问题?你可以铺更多CND,可以想办法做编码。但是今天推流的时候你会发现一个很有意思的现象,可能视频是用手机拍的。每个用户手机的拍摄像素不同,因此视频质量不同;另外带宽质量也不同,我们可以用较低的成本大幅度地提高/增强图像精细度。

我们针对应用去重新审视我们系统中的假设。传统的假设是像广电一样,解码器很便宜,编码器很贵,实际应用中可能解码器很贵,编码器很贵。

小结

VR前景很美好,但现实很骨感。到美好的全景视频中间需要解决很多问题。此外,还有怎么做有意思的节目的问题。VR终极的节目是不是游戏?不一定。

技术上,第一,今天的质量原因是你需要容纳全景信息。第二,我们需要系统化的解决方案,未来的VR未必是做很便宜的全景相机的一帮人,然后把内容放到现在大家知道的视频平台上,用标准的模具生产的眼镜或者其他装置去观看。未来一定有一个端到端想清楚的解决方案,从拍摄到编码、传输、存储,一定是系统的。第三是我们需要重新审视原来做各个技术的认为习以为常的假设,这些假设是不是适合我们应用的环境,比如编码、推送和消费,只有整体的推进才能带来数量级的性能提升。所以VR的用户体验是从多维度来衡量的,比如质量、延时等等,需要软件和硬件工程师一起来提出一个整体的解决方案,硬件和软件协同做优化。