虚拟现实最基本的技术 虚拟现实：关于未来媒体的一种猜想

　　摘要 本文参照虚拟现实的含义和特征，提出了它在大众传播中的作用，并指出，只要虚拟现实逐步成熟完善起来并得到充分应用而承担了新一代媒体重任的时候，它已经在全部意义上实现了媒体发展的终极目标。
　　关键词 虚拟现实 交互性 沉浸感 构想性 全息性
　　中图分类号 G206 文献标识码 A
　　
　　Virtual Reality: A Suspect on Future Media
　　Ma Chijie
　　(School of Humanities and Communication, Guangdong University of Buziness Studies, Guangzhou 510320)
　　AbstractConsulting meaning and character of virtual reality, this paper puts forward its function in mass communication. Also, it believes that it will surely fulfill the ultimate goal on all aspects when virtual reality works up and get full used, hence a new generation of media.
　　Key wordsvirtual reality interact sense of immersionvirtualizationholography
　　
　　一、何为虚拟现实
　　
　　虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）或称虚拟环境（Virtual Environment，简称VE）技术是二十世纪末发展起来的由应用驱动的涉及众多学科的高新实用技术，是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感器技术的基础上发展起来的一门交叉技术。它利用计算机生成一种模拟环境，并通过多种传感设备使用户沉浸到该环境中去。虚拟现实系统旨在突破系统和用户环境之间的界限，突破用传统方法表达事物的局限，使人们不仅可以将任何想象的环境虚拟实现，并且可以在其中以自然的行为与这种虚拟现实进行交流。虚拟现实又被称为幻境或灵境技术。
　　虚拟现实作为一门比较新的技术，从它初见端倪就引起了广泛地关注。1992年，在法国召开了与虚拟现实技术相关的名为“真实的与虚拟世界的界面”的国际会议，同年在美国的San Diego（圣迭戈），一批以医学专家为主的科学家组织召开了名为“医学中的虚拟现实技术”的学术会议。1993年，IEEE在Seattle（西雅图）召开了第一届虚拟现实国际学术会议，会议吸引了大批科技工作者，并发表了大量有价值的论文。后来不久，IEEE的刊物Spectrum也组织了有关专集。在国内，虚拟现实技术也越来越受到科技界的重视。
　　虚拟现实是一门集成了人与信息的科学。其核心由计算机生成的一些交互式三维环境组成。这些环境可以是真实的，也可以是通过想象构建的模型，主要是为了通过人工合成的经历来表示和传达信息。有了虚拟现实技术，再复杂抽象系统概念的形成也可以通过具有确切含义的符号以某种方式来表示。虚拟现实融合了许多人的因素的，并且放大了它对个人感觉的影响。简单地说，虚拟现实技术是建立在集成诸多学科（如心理学、控制学、计算机图形学、数据库设计、实时分布系统、电子学、机器人及多媒体技术等）之上的，借助于计算机技术及硬件设备，实现人们可以通过视觉、听觉、嗅觉以及触觉等多维信息通道获取信息的下一代高级用户界面。
　　
　　二、虚拟现实的特征
　　
　　Grigore Burdea和Philippe Coiffet在著作“Virtual Reality Technology”一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即人们称道的 “3I”特性：交互性(interactivity)、沉浸感(Illusion of Immersion)和构想性(imagination)。
　　交互性(interactivity)。交互性主要是指参与者通过使用专门输入和输出设备，用人类的自然技能实现对模拟环境的考察与操作的程度。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动，来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能，就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。虚拟现实与通常CAD系统所产生的模型是不一样的，它不是一个静态的世界，而是一个开放的环境，它可以对用户的输入（如手势，语言命令）做出响应。例如用户可以用手去直接抓取和移动模拟环境中的物体，不仅有抓东西的感觉，还能感到物体的重量；用户可以像现实中一样拿起一把虚拟的火炬，并在虚拟环境中打开开关点燃它等等。虚拟现实技术将从根本上改变人与计算机系统的交互方式。
　　沉浸感(Illusion of Immersion)。沉浸感是虚拟现实最主要的技术特征，它是指参与者在纯自然的状态下，借助交互设备和自身的感知觉系统，对虚拟环境的投入程度。虚拟现实是通过计算机生成一个非常逼真的足以“迷惑”人类感知的虚幻世界，导致用户产生了类似于现实世界的存在意识或幻觉。人们不仅可以通过视觉和听觉，还可以通过嗅觉和触觉多维地感受到虚拟世界中所发生的一切，它们看上去是真的、听起来是真的、动起来也是真的。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。这种感觉是如此的逼真，以至于人们能全方位地沉浸其中。当然，这也正是虚拟现实技术追求的终极目标：力图使用户全身心地投入到计算机所创建的三维虚拟环境中，成为虚拟环境中的一个部分，处于身临其境的感觉状态，而不仅仅是旁观者。
　　构想性(imagination)。构想性是指借助虚拟现实技术，使抽象概念具像化的程度。虚拟现实不仅仅是一个媒体，一个高级用户界面，它是为解决工程、医学、军事等方面的问题而由开发者设计出来的应用软件，它以夸大的形式反映了设计者的思想，比如在建造一座现代化的大厦之前，要对其结构做细致的构思。然而许多量化的设计图纸的读者只能是极少数的内行人，而虚拟现实则可以用别样方式同样反映出设计者的构思，只不过它的功能远比那些呆板的图纸生动和强大得多。所以某些国外学者称虚拟现实为放大人们心灵的工具，或人工现实（artificial reality）。
　　实践证明，虚拟现实除了上述“3I”基本特征之外，还应该具备全息性特征。
　　全息性（Multi perceives）。全息性是指虚拟现实系统能提供的感觉通道和获取信息的广度和深度。虚拟现实旨在提供多维感觉通道和类似现实的全面的信息，让参与者通过全息传感及反应装置，在虚拟环境中获得视觉、听觉、触觉及嗅觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。全息性无疑是人们全身心沉浸到虚拟现实最基本的前提条件和技术基础。
　　至此，我们应该建立一个共识：“3I＋M”就是虚拟现实系统的基本特征。
　　
　　三、虚拟现实在大众传播中的作用
　　
　　规避现场危险，延伸感觉器官，弥补缺失信息。我们知道，新闻信息报道必须讲求时效，尤其是一些突发的新闻报道，媒介追求的就是第一现场。虽然当今媒体已经付出了很多努力，尽最大可能给观众提供现场报道，但是，由于新闻现场（如战争、火灾、水灾、地震、雪崩以及火山喷发等）潜在的危险，记者很难到达第一现场，很难近距离拍摄和采访，所以，媒体也很难让受众近距离感受新闻事件。而且，由于目前媒体技术水平的限制，信息的输出除了诉诸于视觉（如报刊、电视和网络等），就是诉诸于听觉（如广播电视和网络等），而战争中炮弹的呼啸而过的声音和近距离爆炸的巨响与冲击、火灾现场的熊熊大火的热浪和烟尘的气味以及周围喧嚣和嘈杂、水灾现场的雷声风声以及浸入水中的冰凉、地震现场地动山摇的强烈震动和楼宇倒塌的轰响、雪崩现场的雪浪冲击和震天的山谷轰鸣、火山喷发的岩浆的灼热与气味等等，都是新闻受众应该感受而未能感受到的信息。任何新闻现场，都有许多可看、可听、可嗅和可触的多维信息，而媒体技术的有限性导致了当今的媒体只能选择其中的最为主要的和能够被媒体编码传输的信息，传播出来。虚拟现实技术在信息传播过程中可以重构有潜在危险的新闻现场，让受众在虚拟的战争、火灾、水灾、地震、雪崩以及火山喷发等新闻现场切身感受到全息的信息，不仅能看到现场的形色与动态，能和听到现场的声音，还能嗅到现场的气味，能触到现场的质感与分量等。前段时间，第二次海湾战争报道中，有的广播电视媒体也初步部分的借用了虚拟现实的手法，分析作战双方的战略战术，在新闻信息传播中获得普遍的赞誉。虚拟现实将在最大程度上逼真再现新闻现场，延伸受众感觉器官，弥补缺失信息。
　　打破时空限制，建立娱乐社区，增强交互功能。在目前大众传播中，媒体挖空心思，开发了很多娱乐项目。尤其是在广播电视中，通过开发游戏娱乐节目来提高收视率。但是，现有的媒体技术提供的娱乐平台，很难实现真正意义上的实时在线互动。最近，央视第5频道（体育频道）开办的E-SPORT栏目，旨在开发一种基于新媒传技术的互动游戏（人―机互动或人―机―人互动），以吸引游戏爱好者共同关注或参与。如基于网络进行虚拟的足球比赛。虽然这种互动带有虚拟现实的部分特征，大它与真正的虚拟现实还相去甚远。
　　虚拟现实提供的是全息的信息感知，媒体可以借助虚拟社区打破时空限制，建立虚拟社区，在这个社区中，不同物理空间的参与者可以通过交互系统，作为虚拟社区的一员，于其他参与者共同处于“同一个时空”，大家可以在虚拟的环境中“围坐在圆桌旁”讨论共同的话题，或者参与者在“主持人”的组织下，同时参与一种游戏比赛，就拿足球比赛游戏来说，基于虚拟现实的玩家不必同时处在同一个物理空间，他们中的每一位分别在不同的地方借助交互系统和传输系统，进入到虚拟环境中来，“相聚在同一方绿茵场上”，玩家自身就是虚拟绿茵场上的一名球员，对阵的双方可以自由分组搭档或由“主持人”分组，形成不同的“足球俱乐部”。在所有的准备工作完成后，“球员”就可以在逼真的虚拟环境中“真正地踢球”，不仅能感受到球员的冲撞，也能体验到踢球时球的反作用力，而且还能听到球员的喊声、观众的叫嚷声以及裁判的笛声，甚至在不经意之中被迎面飞来的足球撞痛面门也是有可能发生的。玩家感受到的刺激逼真得就像在现实的绿茵场上一样。这一切使得玩家全身心地沉浸娱乐之中。而现有的媒体技术只能让玩家坐在电脑建构的无法介入界面前，用鼠标拖着“桌面”上的角色球员到处跑，自己却置身局外。基于虚拟现实技术提供的高级用户界面，我们有理由相信，举办虚拟现实世界杯（Virtual Reality World Cup）不仅是可能的，也是可行的。
　　重构事物原型，夸张表现世界，提供直观体验。在教育类信息传播中，目前广播电视是最有优势的。它可以利用现在传媒技术，重构已逝事物的原型，如侏罗纪的恐龙、冰川时代的剑齿虎等等都可以通过三维技术得以重现；我们周围的世界有半径以光年计算的宏观宇宙，也有肉眼难以了解的丰富的微观世界，在复杂的世界都可以在电视机提供的界面上用夸张的方法（放大或缩小）呈现给观众。然而这样的信息传递方式，总让人难以切身感受到逼真的心理体验，看到的和听到的仍然是间接的信息。
　　对事物进行直观体验，建立直接经验需求在虚拟现实中是很容易实现的。通过交互系统，我们可以超越时空进入虚拟现实的侏罗纪驱车遨游，与恐龙打交道，远可闻其声，近可观其形，甚至可以“走近”性情温和的恐龙，触摸它的肌肤，感觉它的体温，了解它的气味等。对于宏观世界的认识，我们可以乘着虚拟的宇宙飞船进入逼真的虚拟太空，可以像阿波罗号一样来一次完美的登月旅行，也可以在缩小了时空的宇宙中向木星靠近……看看宇宙的繁华，听听宇宙的声音，体验宇宙的速度……当然，我们也可以进入放大了的微观世界，在血液循环系统中畅游，甚至可以选择进入红细胞，去探求其中的奥秘。虚拟现实技术可以缩短时间，把需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程在很短的时间内呈现出来。例如，生物中的孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟技术在短短的十几分钟内就可以实现。所有这一切无法亲历的世界却被虚拟现实带到了我们身边，把直观的感受给了我们，把直接的经验奉献给我们，这就是虚拟现实在教育类信息传播中的最重要的贡献。
　　重现历史事件，再现历史人物，参与历史进程。我们每个人都走过了一段历史，也会回顾历史，并从中得到教益。大众传媒也经常长篇累牍地反观历史，重现历史事件和历史人物。而这种重演历史只能凭借视听文本进行叙述，作为无法走进历史的受众，历史只能是被远眺的过去，无法亲历，无法参与。无所不能的虚拟现实则会把我们带入任何历史时代，我们可以和远古的大禹一起翻山越岭去治水，体验治水的艰辛；我们可以在太平盛世的大唐，登上宝殿，与唐王李世明分享大唐文明；我们可以作为某个历史阶段的一员，在虚拟的历史阶段，体验特定阶段的文明和特征，真切感受历史文明的进程。
　　建构故事情节，塑造人物角色，再造影视样式。传统意义上的影视都是由特定的专业演员演绎而成的。观众收看到的情节几乎与自己无关，观众作为完全的旁观者，冷眼观看剧情的发展和剧中角色的喜怒哀乐。剧中的一切很难在观众的心中留下深刻烙印，原因是这样的影视剧与观众自身的生活只是部分的相似，甚至相去甚远。而基于虚拟现实的影视剧完全就是生活本身，原因在于虚拟现实只是建构了故事环境，包括灯光、场景、道具和服饰等等，剧情中的角色又参与者本人担任，每个参与者（不是演员）带着角色进入虚拟场景中，看似在演习，其实是在经历酣畅淋漓的情感游戏和生活本身。如果说，我们可以把《西游记》用虚拟现实重新演绎的话，参与者需要扮演的角色除了几位主人公之外，故事中涉及到的角色都应该有，这样，在虚拟现实的各种场景中，参与者就会亲身体验西天取经的艰辛和意义了。有了虚拟现实的影视剧，我们也可以进入《007》的剧情，任意替换角色，任意选配搭档，共同完成007所应负有的任务。虚拟现实技术介入影视领域，将会彻底改变影视样式，让影视从银幕走向生活。
　　搭建购物平台，综合多种业务，创新个性服务。我们目前的广播电视还没有完全实现数字化，电视购物还处在商品资讯发布的初级阶段，数字化交易平台还没有搭建起来。即使有了数字化交易平台，观众利用数字化终端购物，也只能选择想要的商品，看看它的外观，了解一下相关参数，仅此而已。而更多时候，我们在市场上购物，一般都要经过充分地“掂量”才能最后作是否购买的决定。然而现有的媒体技术不可能提供如此丰富的信息作为终端客户选择的依据。基于虚拟现实的交易平台则可以提供逼真的市场空间，终端的客户可以借用交互系统进入虚拟的市场环境，亲自“动手”选择商品，并且可以触摸它的质感，品尝它的口感，一切就像在现实的市场中购物一样。而且比现实市场更为方便的是，顾客可以根据自己的需要，像虚拟现实系统中提供的“服务员”提出要求，让她给出购物建议，并能进行完善的导购，让顾客够得称心如意的商品。虽然够得的物品依然需要在现实环境中由物流的商家负责配送，但就购物的前端过程而言，顾客受到完善的、人性的和个别化服务已足够满意了。基于虚拟现实的交易平台不只是提供“商场购物”，还可以提供多种业务，只要是现实空间存在的交易，都可以移到虚拟现实中进行。虚拟现实不仅提供了实实在在的交易，更重要的是它提供了一种创新的个别化全程服务。凡是进入虚拟现实交易系统的客户，都可以受到“服务员”的引导和完善的服务，只要硬件系统允许，虚拟现实的服务员便可以实现一对一的服务。虚拟现实带给我们的将是全新的交易服务体验。
　　
　　四、结 语
　　
　　虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。由于它生成的环境是类似现实的、逼真的，人机交互是和谐友好的，因此虚拟现实技术将一改人机之间枯燥、生硬和被动的现状，将人们陶醉在流连忘返的工作环境之中。虚拟现实技术的应用领域和交叉领域非常广泛，几乎到了无所不包、无孔不入的地步，虚拟现实在诸多方面的应用和产业的形成都有强烈的市场需求和强大的技术驱动。权威人士断言，虚拟现实技术将是21世纪信息技术的代表。它的发展，不仅从根本上改变人们的工作方式和生活方式，人们将在享受环境中工作，在工作中得到享受。
　　
　　参考文献
　　[1] 王成为，高文，王行仁.灵境技术的理论、实现及应用》.清华大学出版社，1996
　　[2] 黄南华，李治柱.昨天的创新，今天的标准――谈虚拟现实技术及其应用.
　　[3] 周晓琪.虚拟现实技术.http://zzit.home.省略

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