虚拟现实技术与互动娱乐.doc

虚拟现实技术与互动娱乐内容摘要：互动娱乐产业作为21世纪最富有想象力的朝阳产业，已经走入人们的日常生活当中。国际休闲经济专家认为世界将进入一个休闲时代，休闲、娱乐业将成为下一个经济大潮并席卷世界各地。信息数字化后的虚拟世界，将艺术创作带向超越时间、空间、与影像经验的新创作思考领域。科技所提供的互动性给互动娱乐提供了新的可能性，沉浸式的环境预告着新世纪的娱乐形式，而现在这个时代已经来临。一、虚拟现实技术的解释(一)虚拟现实虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)一词，于1989年由美国VPL Research Inc.的董事长Jaron Lanier所创，用来描述计算机信息空间中栩栩如生、令人完全沉浸的模拟世界。此概念源于1965年Sutherland教授所提出之Ultimate Display的想法，他希望通过计算机图形的显示，人们可以进入爱丽斯的梦游仙境，并感受到如同处于一个真实的环境。1984，美国科幻小说作家William Gibson提出另一个名词-Cyberspace，它是指可以在世界的范围内，几千人同时体验的计算机虚拟环境。随着计算机技术的发展，人们对仿真建模、计算机辅助设计、计算机艺术、计算机视觉、智能机器人等的需求，又在客观上推动了虚拟现实技术的发展，成为虚拟现实发展的动力之一。源自于60年代Horton Heiling发明的多感、仿真环境的原型Sensorama。70年代，Myron Krueger提出了人工现实(Artificial Reality)，描述了实际并不存在的一种概念化的环境；80年代Scott Fisher等研制了多感知、多用途的虚拟接口环境系统，为虚拟现实提供发展的可能。(二)虚拟现实的特性虚拟现实技术首先是一种现实，因为它可以使人通过视觉、色觉、听觉、力觉、触觉和运动等多维感官，沉浸(Immersion)在身临其境之感的虚拟环境之中，并能根据自己的愿望实时地操纵和改变此种环境，与虚拟境界进行实时交互(Interaction)，从定位、定量计算的综合环境中获得感性和理性的认识，给人以一种真实的存在感。但是，这种在虚拟环境中的真实程度，并不是一种真实的物理世界，如把自己在虚拟环境中描述成一位大力神，能单手托起一辆载重汽车，而这在现实世界中是不可能做到的事，在虚拟环境中则可以通过自由构想(Imagination)做到这一点，即通过想象而虚构的现实。所以，虚拟现实是一种感觉到的现实，并非真实的现实，故称其为虚拟现实。沉浸其境、实时交互、自由构想三个要素构成了虚拟现实的基本特征。其中前两个要素反映了现实性，后一个要素反映了虚拟性，虚拟现实是现实性与虚拟性对立统一的结果。若用逻辑关系表达，则有：虚拟现实(VR)=沉浸交互构想。Joe Gradeck将虚拟现实形象地定义为一个三维的交互式游乐场。实质上是一个由计算机及其他传感器组成的、满足人们需要的、创建和体验虚拟世界的多维信息处理的交互系统。(三)虚拟现实的技术特征从本质上说，虚拟现实就是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供诸如视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段、最大限度地方便用户的操作，从而减轻用户的负担、提高整个系统的工作效率。多感知性：所谓多感知性就是说除了一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知、甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实就是应该具有人所具有的感知功能。存在感：又称临场感，它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难以分辨真假的程度。交互性：交互性是指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如，用户可以用手去直接抓取环境中的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视场中的物体也随着手的移动而移动。自主性：是指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。例如，当受到力的推动时，物体会向力的方向移动、或翻倒、或从桌面落到地面等。二、互动娱乐领域的特点一提及互动娱乐，除了传统的互动娱乐产业，人们首先想到的是网络游戏。游戏技术是含概在虚拟现实技术之中，它模拟的是整个世界，包括存在和非存在的世界，并以数字化的形式体现，它将虚拟现实技术的真实、互动、情节化的特性表现得淋漓尽致。传统的游戏技术，其特性、技术应用重心满足人们娱乐、有情趣、快乐等精神需要。随着时代、技术的发展，模拟体验类游戏，所占比例越来越多，愈来愈受到人们的喜爱。数字化的形式，让人们实现了梦想与未来，体验了现实和常规情况下不能完成的内容。然而现在的游戏中都大量的使用了VR这样的名词，但实际上我们平常所见的那些3D场景，最多只能算是虚拟，其效果与现实的境界还相差甚远。在这些作品当中所进行的互动，也仅仅是面对一个平面的显示器，用鼠标或者键盘等操纵设备来操作角色的运动。这种娱乐方式对娱乐的参与者来说依然是被动的，他的操作只是在程序员制定范围之内的互动，同时参与者不但不能身临其境的沉浸于作品，也无法依照自己的意愿对作品进行改变或创造。在普通游戏中，游戏者处于游戏之外，操作着屏幕内的角色移动。只要加入碰撞检测就不可能发生穿墙而过的情况。但虚拟现实则不同，游戏者与游戏角色是合二为一的，游戏者自己的动作就是游戏主角的动作。计算机可以阻止一个虚假的图像在墙壁前停止，但它却很难阻止真人的行动。操作者在虚拟空间中的运动是不受限制的，可以自由行进于这个空间。随着科技的发展，尤其是互联网的迅猛发展，宽带时代的到来。人们已经不能满足电影、电视、多媒体、三维动画等传统形式的内容。更加逼真，自身能够参与互动，多人参与，并在情节化的氛围内体验等要素，已经成为新一代互动娱乐内容的主要特征。三、虚拟现实技术应用于互动娱乐领域三维游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一，也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。三维游戏几乎可以涵盖虚拟现实的全部技术。真实感游戏的首要解决问题是创造一个逼真的虚拟世界，一般包括三维模型、三维声音、三维人物和其他资源等。为了能逼真且实时地绘制极其复杂的虚拟世界，就必须设计合理的模型组织结构，并对虚拟世界中的每个对象精雕细琢地搭建三维模型，这是三维游戏系统在构建过程中至关重要的工作。虚拟现实不仅要求有实时的、逼真的、高解像度的3D场景，而且需要有一套复杂的交互感应设备，以此来实现人与环境的现实融合，并通过最自然的操作来完成输入输出。换句话说，在虚拟现实里，你所能看到和听到的，只有计算机生成的三维场景，这需要一些特殊的显示设备，比如头盔式的液晶显示器，同时还要有强大的计算机以及图形系统来生成实时的3D画面，再伴以一些能够捕捉空间动作的传感器来进行输入输出操作。人们通过在这个由各种现实世界的复制品或者是纯粹幻想构建起来的世界里，通过语环境产生的互动，获得酷似真实的体验。由Bungie Studios公司开发的基于XBOX平台的FPS(主视角射击游戏)光环(HALO)可以支持一款名为Trimersion的头戴虚拟现实显示设备。戴上Trimersion可以让玩家置身于360度的环绕场景之中，并控制虚拟环境中的一些关键因素，如视角和位置。控制方式不再是使用手指，而是依靠头部的转动。玩家在游戏中射击的时候可以使用一个手枪形状的输入设备而无需按钮。图：光环(HALO)游戏截图数字化科技成熟后，讲求光与速度，去物质化的虚拟影像透过媒体四处传播，复制已经不再是模仿、替代真实或是真实的幻觉，数字世界已然成为另外一种真实。因为影像可被转换为数字语言，可被任意操弄，因而影像成为一种信息，于是创作者在庞杂的影像信息中，选择、过滤、重新组装，不只是利用技术来解决视觉问题，开发新的视觉经验，更利用新媒体去呈现人们生活中的种种处境，作品意义的产生存在于事件的脉络还有与观赏者的互动中。观赏者从最早的被动接受，到目前已然成为参与者，甚而是展演内容的提供者。四、结束语虚拟现实技术为互动娱乐方式的突破提供新的机遇。在先进、强大的虚拟现实硬件支持下，加之真实，互动，情节化，多人参与等特性的极大体现。新一代的互动内容，将把人们体验虚拟世界的经历，带到一个崭新的，人类从未触及的境界。尽管存在众多的技术难题，虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说，电脑游戏自产生以来，一直都