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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇虛擬現(xiàn)實技術綜述，希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
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③資料來源：；杜江，杜偉庭.“VR+新聞”：虛擬現(xiàn)實報道的嘗試，[J]青年記者，2016.
參考文獻
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關鍵詞：機械設計;虛擬現(xiàn)實 技術
前言
伴隨著科學技術的不斷發(fā)展， 人類社會步入了嶄新的世紀， 經(jīng)濟的全球化和社會的信息化， 促使市場競爭日益激烈， 制造企業(yè)為了在競爭中求得生存和發(fā)展， 必須以最快的上市速度， 最好的質量， 最低的成本和最優(yōu)的服務， 滿足不同顧客的需求。這就要求企業(yè)生產(chǎn)活動必須具有高度的柔性， 對市場需求的變化做出快速反應， 虛擬現(xiàn)實技術由此產(chǎn)生。
1.虛擬現(xiàn)實的內涵和特點
虛擬現(xiàn)實是實際制造過程在計算機上的本質實現(xiàn)， 即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術， 在計算機上群組協(xié)同工作， 實現(xiàn)產(chǎn)品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質過程， 以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬現(xiàn)實雖然不是實際的制造， 但卻實現(xiàn)實際制造的本質過程， 是一種通過計算機虛擬現(xiàn)實來模擬和預估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題， 提高人們的預測和決策水平， 使得制造技術走出主要依賴于經(jīng)驗的狹小天地， 發(fā)展到了全方位預報的新階段。與實際制造相比較， 虛擬現(xiàn)實的主要特點是：
（1）產(chǎn)品與制造環(huán)境是虛擬現(xiàn)實， 在計算機上進行產(chǎn)品設計、制造、測試， 甚至設計人員或用戶可“進入”虛擬的制造環(huán)境檢驗其設計、加工、裝配和操作， 而不依賴于傳統(tǒng)的原型樣機的反復修改;還可將已開發(fā)的產(chǎn)品（部件）存放在計算機里， 不但大大節(jié)省倉儲費用， 更能根據(jù)用戶需求或市場變化快速改變設計， 快速投入批量生產(chǎn)， 從而能大幅度壓縮新產(chǎn)品的開發(fā)時間， 提高質量、降低成本。
（2）可使分布在不同地點、不同部門的不同專業(yè)人員在同一個產(chǎn)品模型上同時工作、相互交流、信息共享， 減少大量的文檔生成及其傳遞的時間和誤差， 從而使產(chǎn)品開發(fā)以快捷、優(yōu)質、低耗響應市場變化。
2.虛擬現(xiàn)實技術在機械設計與制造中應用
（1）虛擬產(chǎn)品概念設計。概念設計（Conceptual Design）是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn)，概念產(chǎn)品是一種理想化的物質形式。概念設計是指對產(chǎn)品起始的設計構思，目的是為了捕捉產(chǎn)品的基本形態(tài)。概念設計是產(chǎn)品設計過程中的重要階段，因為產(chǎn)品成本的60%～70%是概念設計決定的。虛擬概念設計使用虛擬現(xiàn)實技術，為設計者提供基于語言識別和手勢跟蹤的輸入方式，設計者可隨時、方便地在三維虛擬環(huán)境中操縱產(chǎn)品及零件并改變或修改產(chǎn)品的各種形態(tài)建模，并可以在三維空間中對設計對象進行觀察和操作，其目的是獲得足夠多的有關產(chǎn)品式樣和形狀的信息，從而達到滿意的效果。虛擬現(xiàn)實技術在產(chǎn)品概念設計中的應用，使設計師的設計思路和設計表達更加清晰、形象、逼真，讓人更多了一種直觀的、親切的交互的感受。這樣的開發(fā)設計大大減少了投放市場的風險性，保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功。設計時可以針對不同用戶及愛好者的需求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗修改模型的感受，充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。
（2）虛擬設計。虛擬設計（Virtual Design）就是設計人員設計一個虛擬的產(chǎn)品，來分析、研究、檢查所設計的產(chǎn)品是否滿足設計要求，有問題及時修改，使產(chǎn)品設計更為完善，或者說虛擬現(xiàn)實技術用于產(chǎn)品的開發(fā)設計。虛擬設計涉及到許多的學科和專業(yè)技術，屬于多學科交互技術，在工程設計上，目前提出兩種基于虛擬現(xiàn)實的工程設計方法。一種是利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生模型，再將其轉換成虛擬現(xiàn)實軟件支持的格式，然后將模型輸入到虛擬現(xiàn)實軟件的環(huán)境中，完成虛擬產(chǎn)品的設計，用戶充分利用各種增強的效果設備，如頭盔顯示器等產(chǎn)生臨境感。另一種是VR-CAD 系統(tǒng)，將虛擬現(xiàn)實技術引入CAD 環(huán)境，這種設計環(huán)境中的對象不僅具有外形，而且還有重量、材料特性、表面硬度以及一些內在的物理性能、功能作用等信息。對象之間相互作用時能反映出對象內部結構狀態(tài)等隨外部輸入的實時改變。設計者直接在虛擬環(huán)境中參與設計，采用虛擬設計可以對產(chǎn)品的外形設計、產(chǎn)品的布局設計、產(chǎn)品的運動和動力仿真設計，避免可能出現(xiàn)的干涉和其它不合理問題;同時可以檢查運動構件工作時的運動協(xié)調關系。
（3）虛擬制造。虛擬制造（Virtual Manufacturing）是實際制造過程在計算機上的映射，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，將與產(chǎn)品制造相關的各種過程與技術集成在三維的、動態(tài)的仿真真實過程的實體數(shù)字模型之上，實現(xiàn)產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造技術在制造業(yè)中得以成功地推廣應用，其中在航空航天、汽車等領域中的應用尤為典型。虛擬制造在汽車領域的應用涉及到汽車的整個生命周期，它可以在汽車生產(chǎn)設備、工裝和模具，甚至校車的設計之前，很容易地生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過程進行建模、修改、分析及優(yōu)化。比如，通用電動車部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 軟件，建成了第一個完全數(shù)字化的機車樣機模型，并圍繞這個數(shù)字模型并行地進行產(chǎn)品設計、分析、制造夾模具工裝設計和可維修性設計。此舉顯著降低了研制費用及生產(chǎn)成本，大大增強了全球競爭能力。由此可見，虛擬制造用虛擬樣機代替具體物理模型，對產(chǎn)品的全壽命周期進行展示、分析和測試，對存在問題的地方進行修改，提高產(chǎn)品一次試驗成功率，減少設計制造費用，縮短設計開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高研發(fā)水平，保證產(chǎn)品質量。
4.結束語
現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實技術在工業(yè)領域中獲得較為成熟的運用，但仍是初級階段?？梢灶A見得到，虛擬現(xiàn)實技術將逐漸應用到設計制作的各個環(huán)節(jié)中，為設計制造業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無限動力。
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關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；遠程教育；應用模式
一、引言
教育技術的發(fā)展緊緊伴隨著技術進步的步伐發(fā)展，隨著信息技術的飛速發(fā)展現(xiàn)代教育技術也呈現(xiàn)出日新月異的局面。有研究表明，隨著通信技術和信息技術的不斷發(fā)展，有關教育技術特別是遠程教育技術的研究呈現(xiàn)出由電視技術到計算機技術再到網(wǎng)絡技術的發(fā)展路徑。例如美國早期的教育技術研究集中在視聽教育方面，對電視媒體比較關注。90年代以后，計算機逐漸普及應用，教育技術相關的新詞語，如“Courseware”“Hypermedia”和“ComputerSoftware”等大幅度出現(xiàn)。今天，隨著新教育理念和教育技術的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實和數(shù)字媒體技術的發(fā)展，“遠程網(wǎng)絡教育平臺”“MOOC課程”“虛擬教室”“虛擬實驗”等新術語又不斷出現(xiàn)在現(xiàn)代教育技術研究的舞臺上，呈現(xiàn)出新的發(fā)展局面。我國是教育大國，發(fā)展現(xiàn)代遠程教育已成為我國教育發(fā)展的一項戰(zhàn)略措施。近年來，在我國教育技術主要的研究刊物中，包括《電化教育研究》《中國電化教育》《中國遠程教育》《開放教育研究》《現(xiàn)代教育技術》《現(xiàn)代遠距離教育》，對包括虛擬現(xiàn)實技術在內的新的信息技術應用做了大量研究。本文在綜合分析相關文獻的基礎上，分別論述虛擬現(xiàn)實技術主要的應用特點、虛擬現(xiàn)實在教育技術中的應用模式和關鍵技術。
二、虛擬現(xiàn)實技術應用于遠程教育的主要優(yōu)勢
我國的遠程教育經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：一是主要依靠郵政通訊手段進行函授教育；二是利用廣播和電視開展廣播電視教育；三是以信息為基礎開展的現(xiàn)代遠程教育。特別是20世紀90年代以來，隨著計算機網(wǎng)絡為代表的遠程傳輸技術和移動計算技術的發(fā)展，隨著多媒體、虛擬現(xiàn)實等新型媒體技術的發(fā)展和應用，現(xiàn)代遠程教育成功突破了傳統(tǒng)面授教育的局限，提供了一種突破時空界限、資源共享、交互沉浸式的學習環(huán)境。其中，虛擬現(xiàn)實技術發(fā)揮著重要的作用?！疤摂M現(xiàn)實技術”是一種利用計算機為用戶生成模擬人物和場景的技術，該模擬的人物和場景非常相似于所對應的現(xiàn)實世界人物和場景，使用戶能夠得到一種類似真實世界所能給與的感受和體驗。所以又稱為虛擬現(xiàn)實技術可以虛擬出“一個真實的世界”。虛擬現(xiàn)實技術同時還具有鮮明的特色—3I特性：“沉浸(Immersion)”“交互(Interaction)”和“想象(Imagination)”。虛擬現(xiàn)實技術首先追求的是能夠達到沉浸的“真實”體驗，能夠提供有效的人機“交互”，能夠為用戶提供一種甚至超越現(xiàn)實意境的“想象”空間。虛擬現(xiàn)實技術是一門綜合性的技術，不僅包括圖形學、圖像處理、模式識別、網(wǎng)絡技術、并行計算技術、人工智能等特殊的信息技術，而且涉及數(shù)學、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學、心理學和社會學等相關知識。如果真的能夠方便地生成各種虛擬的現(xiàn)實世界，同時又具有3I特性，必將在遠程教育中發(fā)揮重要的作用。
三、虛擬現(xiàn)實技術在遠程教育領域的主要應用模式
前一個時期，我國遠程教育技術大多還是基于網(wǎng)頁的遠程教育平臺，依靠文字和平面動畫提供在線的教育服務。由于教育者和學習者的時空相對分離而無法提供身臨其境的學習環(huán)境，也由于教育內容更多屬于單向的線性播放模式而無法提供人機交互環(huán)境，還由于只是通過視頻進行演示教學而無法提供真實的實驗教學環(huán)境，大大降低了學習的主動性，已無法激起學生的學習興趣和積極性?，F(xiàn)代遠程教育的發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡化、智能化、虛擬化。虛擬現(xiàn)實技術因其特有的多感知性、浸沒感、交互性和想象性等特點，在遠程教育中具有強大優(yōu)勢和潛力。虛擬現(xiàn)實技術本身也在發(fā)展之中，基于虛擬現(xiàn)實技術的應用也在實踐探索之中。從目前情況看，虛擬現(xiàn)實技術在遠程教育中的主要應用可以分為兩個層面：一是簡單應用，基本上是在教室教學資料中運用虛擬現(xiàn)實技術制作課件，將抽象問題和復雜問題直觀化、可視化。例如醫(yī)學教育中的人體結構和各類生命循環(huán)系統(tǒng)功能演示等。二是高級應用，所謂高級是用虛擬現(xiàn)實技術專門制作特殊功能的系統(tǒng)，并在遠程教育平臺上使用。這類高級的虛擬現(xiàn)實應用主要包括三個方面：一是虛擬訓練場和虛擬實驗室。專門提供規(guī)模較大的分布式專業(yè)訓練和實驗環(huán)境。例如軍事訓練環(huán)境，運用軍事仿真技術、虛擬現(xiàn)實技術和分布計算技術，構建真實的軍事對抗訓練環(huán)境，這已經(jīng)是成功的應用模式了。同樣，在一般的學科專業(yè)教學中，可以通過建構虛擬實驗室，使得許多現(xiàn)實的實驗室功能可以虛擬化。二是虛擬教室和學習環(huán)境。這類應用主要是提供虛擬的數(shù)字校園，在網(wǎng)絡化的數(shù)字校園里有著許多不同授課內容的“教室”，有著虛擬化的校園、圖書館和學科專業(yè)網(wǎng)站，甚至有著同類學員的學習“社區(qū)”。三是虛擬創(chuàng)新設計環(huán)境?，F(xiàn)代教育提倡的創(chuàng)新學習，隨著虛擬現(xiàn)實技術的運用也逐漸成為了可能。利用虛擬現(xiàn)實技術可以建立實際動手設計環(huán)境，學生可以開展近乎真實的創(chuàng)新設計。如服裝設計、藝術設計和科技產(chǎn)品設計。如果再能夠利用產(chǎn)學研結合的機制，這樣的設計環(huán)境將會是非常有意義的。總之，運用虛擬現(xiàn)實技術人們可以虛擬出一個真實的校園環(huán)境或者構建一個虛擬的學習環(huán)境，經(jīng)過實時渲染的分布式虛擬現(xiàn)實環(huán)境將會讓學生在虛擬現(xiàn)實空間中學習的感受就如同在3D游戲中一樣，他們可以實時地進行三維交互、實時地參與教學活動、與教師進行溝通。
四、虛擬現(xiàn)實技術應用于遠程教育應該重點關注的問題
虛擬現(xiàn)實技術具有非常理想的發(fā)展前景，但是仍處于快速發(fā)展的階段。虛擬現(xiàn)實技術運用于遠程教育，應該分別從技術和應用兩個方面關注以下問題。從技術的角度，要重點關注虛擬現(xiàn)實關鍵技術發(fā)展的動態(tài)。要想理想地用計算機生成真實感很強的虛擬世界，并且能夠在廣域網(wǎng)范圍內交互使用，技術難度是很大的。目前大多數(shù)人認為有五項關鍵技術正在積極突破。（一）動態(tài)環(huán)境建模技術一般說環(huán)境建模比對象個體建模復雜，而動態(tài)的環(huán)境建模更具有挑戰(zhàn)。動態(tài)環(huán)境建模目的是獲取實際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應的虛擬環(huán)境模型。（二）實時三維圖形生成技術目前三維圖形技術盡管已經(jīng)較為成熟，但是如何實現(xiàn)“實時”生成仍然是挑戰(zhàn)。（三）立體顯示技術目前虛擬現(xiàn)實的交互能力主要依賴于立體顯示和傳感器技術。但現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實還遠遠不能滿足需要，虛擬現(xiàn)實設備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。（四）系統(tǒng)開發(fā)工具和運行平臺虛擬現(xiàn)實應用的開發(fā)比較復雜，效率和質量保證也很困難，網(wǎng)絡化的運行平臺也很難滿足廣域網(wǎng)環(huán)境。目前還必須重點研究虛擬現(xiàn)實的有效開發(fā)工具和高效分布式運行平臺。（五）系統(tǒng)集成技術集成技術包括信息的同步技術、模型的標定技術、數(shù)據(jù)轉換技術、數(shù)據(jù)管理模型、識別和合成技術等等。由于虛擬現(xiàn)實中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的集成也非常復雜。從應用角度，要更新教育觀念并能夠有效運用建模技術構建學習環(huán)境。包括如何運用建模技術構建與教學相關的對象和場景，如何構建以學生為主體的自主學習過程，如何設計人機交互環(huán)節(jié)等等。當然熟練掌握虛擬現(xiàn)實技術和數(shù)字媒體技術是重要的應用基礎。正像高質量的動漫游戲制作非常不易一樣，好的虛擬現(xiàn)實教育作品的研發(fā)也是具有挑戰(zhàn)性的。
五、結語
現(xiàn)代教育技術的應用逐漸呈現(xiàn)出網(wǎng)絡化、智能化和虛擬化的重要趨勢。虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代遠程教育領域的主要應用模式包括：虛擬訓練場和虛擬實驗室、虛擬教室和學習環(huán)境、虛擬創(chuàng)新設計環(huán)境。當前相關的關鍵技術和新的應用模式都還在積極的發(fā)展之中，有著良好的前景。
作者:鄒玲 單位:北京電影學院數(shù)字媒體學院
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關鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術；職業(yè)教育；工科；實訓課程
收稿日期：2007―09―28
作者簡介：梅婷（1984―），女，漢族，浙江省杭州市人，浙江工業(yè)大學職業(yè)技術教育研究所，碩士研究生，主要研究方向：高等職業(yè)技術教育。
李海宗（1963―），男，漢族，甘肅省隴西人，浙江工業(yè)大學職業(yè)技術教育研究所，副教授，主要研究方向：高等職業(yè)技術教育、教育教學評價。
計算機和互聯(lián)網(wǎng)絡的發(fā)展對傳統(tǒng)的教育思想、教育觀念、教育模式和教育方法等都帶來了革命性的影響。分析職業(yè)技術教育本身的特點，結合新興的技術手段，探求兩者的完美結合，也許可以打開制約職業(yè)教育實訓課程實施的瓶頸，尋找新的突破口。
一、什么是虛擬現(xiàn)實技術
虛擬現(xiàn)實技術是利用計算機生成一個逼真的三維虛擬環(huán)境，并通過使用傳感設備與之相互作用的新技術。它為用戶提供了一種臨境（immersible）和多感覺通道（multi-sensory）的體驗，是計算機與用戶之間的一種更為理想化的人―機界面形式。虛擬現(xiàn)實技術與傳統(tǒng)的模擬技術完全不同，是將模擬環(huán)境、視景系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)合三為一，并利用頭盔顯示器、圖形眼鏡、數(shù)據(jù)服、立體聲耳機、數(shù)據(jù)手套及腳踏板等傳感裝置，將操作者置身于計算機生成的三維虛擬環(huán)境中。操作者通過傳感裝置與虛擬環(huán)境交互作用，可獲得視覺、聽覺、觸覺等多種感知，并允許操作和改變其中的“物體”。 與傳統(tǒng)計算機相比，虛擬現(xiàn)實技術具有“3I”特點：強烈的“身臨其境”的沉浸感（Immersion）；友好親切的人機交互性（Interaction）；發(fā)人想像的刺激性（Imagination）。
目前，隨著信息處理技術的不斷進步，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)也在逐步發(fā)展和完善，按照系統(tǒng)實現(xiàn)的功能不同，虛擬現(xiàn)實技術主要有以下四種基本應用類型：
（一）桌面型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（Desktop VR）。桌面型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實現(xiàn)較為容易，設備造價低，普及性好。
（二）沉浸型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（Immersible VR）。沉浸型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是一套技術復雜、設備造價較為昂貴的高級系統(tǒng)。
（三）分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（Distributed VR）。
（四）增強型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)（Augmented VR）。
二、為什么要應用虛擬現(xiàn)實技術
職業(yè)教育有別于普通教育的一個重要特點就是在保證理論教學基礎上，突出強調實踐教學，讓學生不但掌握一定的應知理論，更重要的是學會一種實際的應用能力。
實訓是職業(yè)技能實踐訓練的簡稱，是指在學校能控制狀態(tài)下，按照人才培養(yǎng)規(guī)律與目標，對學生進行職業(yè)技術應用能力訓練的教學過程。
實訓是培養(yǎng)學生專業(yè)知識綜合應用能力，熟練掌握崗位技能的關鍵教學環(huán)節(jié)。實訓課程開設的成功與否，直接關系到學生的操作技能、創(chuàng)新精神、職業(yè)習慣與道德等綜合素質的培養(yǎng)。
近年來，各地政府與學校都逐漸認識到實訓課程在職業(yè)教育中的重要作用，都不同程度地加大了實訓場地的硬件建設。然而，由于某些方面的原因，實訓課程的開展依然不盡如人意。比如：
（一）我國各地經(jīng)濟發(fā)展差距大，職業(yè)技術教育發(fā)展亦不平衡。很多地區(qū)雖然加大了投入力度，但由于實訓課程的前期投入與后期消耗都非常大，且隨技術的發(fā)展，常需要更新?lián)Q代，因此仍然存在資金欠缺的問題。
（二）一些實踐活動存在一定的危險性。如：可能會產(chǎn)生有害物質，易危害人體健康；容易發(fā)生短路、爆炸等狀況。
（三）一些項目的運作成本高昂。比如：所需的設備復雜、價格昂貴、器械損耗較大，且使用的原材料亦屬昂貴、消耗量大之類物質，以及因學生的誤操作而帶來的損耗。
因此，既然從資金上無法做到無窮滿足實訓課程順利的開展，那么，從科學技術上尋求一種新型的、實用的方法手段，作為突破口，從另一維度來解決這一系列的問題，也許是職業(yè)教育走出實訓困境的一條出路。
三、虛擬現(xiàn)實技術的優(yōu)勢
將虛擬現(xiàn)實技術應用于職業(yè)教育實訓課程中，區(qū)別于傳統(tǒng)實訓課程，有下列一些優(yōu)勢：
（一）效率高。在應用虛擬現(xiàn)實技術營造的仿真環(huán)境下開展實訓課程，精確性高，突發(fā)事件發(fā)生的可能性小，因此要比采用實際裝置或設備效率更高。
（二）投資少。相對于實際實訓場所的建設投資，建立一套相應的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的投資要小得多，通常，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的投資是實際系統(tǒng)投資的幾十分之一，且面對設備更新?lián)Q代，采用虛擬現(xiàn)實技術的實訓基地在原有基礎上改進、完善的投入更可以大幅度降低。
（三）消耗低。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)通常是以軟件的形式在計算機上運行，其使用的材料、能耗都很低，設備維修幾率小，即使出故障，也較易解決。
（四）應用面廣?？梢詫⒁恍┪ｋU性高、開展難度大、相對比較難控制的項目先用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行練習，待熟練掌握后，再去現(xiàn)實環(huán)境中操作，既解決了現(xiàn)實中無法開展的難題，又在一定程度上保證了安全性。
（五）靈活性好。對過程中間或者局部的一些重點與難點，在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，可以人為進行記錄與重現(xiàn)，多加演練，或者細節(jié)放大，且可以因人而異，自主調節(jié)系統(tǒng)速度，便于學生較好掌握，還可以設置一些意外情境，培養(yǎng)學生的應變能力。
（六）集成度高。可以在虛擬環(huán)境下完成整個工藝的設計、制造、修理、檢驗等過程，做到真正一體化。
（七）開展難度小。虛擬現(xiàn)實技術與多媒體的有機結合，使得整個操作過程形象、生動、有趣，較易吸引學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習熱情。
四、應用虛擬現(xiàn)實技術還應注意的問題
盡管虛擬現(xiàn)實技術在工科實訓課程中擁有各種明顯優(yōu)勢，但因為技術本身仍存在著許多尚未解決的理論問題和尚未攻克的技術難題，在應用與進一步推廣過程中，仍然需要注意以下幾個方面：
首先，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)軟硬件技術平臺較高，技術設備復雜，造價昂貴，職業(yè)技術院校應該考慮本校的財力、技術力量和實訓目的來選擇虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，
其次，虛擬現(xiàn)實技術所營造的環(huán)境畢竟與實際有一定的差距，在配備了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)后，決不能忽視學生在實際現(xiàn)場中的體驗。
此外，需要重視專業(yè)教師和實習指導教師在推廣虛擬現(xiàn)實技術工作中的作用。
作為一項新興的科學技術，虛擬現(xiàn)實技術還處于探索前進與不斷完善階段，與教育、培訓等領域也正開始適應、磨合，在實際應用中，還存在很多需要解決的理論與技術上的問題。但從虛擬現(xiàn)實技術本身的特點、優(yōu)勢，以及職業(yè)技術教育中存在的薄弱環(huán)節(jié)上，我們有理由相信，虛擬現(xiàn)實技術在職業(yè)技術教育實訓課程領域的應用前景還是相當廣闊、具有發(fā)展?jié)摿Φ摹?/p>
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關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；公共服務；應用發(fā)展
引言
虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）是以計算機技術為核心，結合相關科學技術，生成與一定范圍真實環(huán)境在視、聽、觸感等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對象進行交互，產(chǎn)生真實環(huán)境的感受和體驗。
1 虛擬現(xiàn)實技術的應用類專利申請整體狀況分析
1.1 全球分析
圖1是涉及VR技術應用于商業(yè)的全球專利申請量年代分布圖，從中可以看出，自1992年起申請量呈較為穩(wěn)定的上升趨勢，在2000年達到第一個巔峰，但在2001年起專利申請量有所回落，2002年到2004年申請量較為平穩(wěn)。在2005年起申請量開始回升，除2009年外整體呈現(xiàn)上升趨勢，在2012年達到第二個巔峰。雖然圖中顯示2013年起的申請量有所回落，但依據(jù)該類專利申請量的發(fā)展軌跡來看，在2000年與2007年申請量達到峰值后，隨后的2到3年內申請量往往有所回落，可以認為這正是新一輪基礎技術的研發(fā)積累階段，由此可見，該類申請的發(fā)展態(tài)勢呈現(xiàn)波動上升的趨勢，總體上保持良好狀態(tài)。
1.2 國內分析
圖2示出了國內VR技術應用于商業(yè)中的專利申請自1996年以來隨時間變化的趨勢，從中可以看出此類專利申請總量整體來說呈上升發(fā)展趨勢。2000年以前申請量極少，年申請量均在10件以下；2001年開始，申請量從2000年的14件躍升到接近50件；之后的5年間，呈緩慢增長趨勢；直至2006年，申請量達到87件；隨著計算機技術的發(fā)展，VR技術也得到了極大的帶動，經(jīng)過7年的發(fā)展，2013年的年申請量達到峰值153件；而由于專利文件自申請至公開的期限限制，公開數(shù)據(jù)不完整，導致2015年的數(shù)據(jù)不準確，不能準確反映其申請情況。
2 虛擬現(xiàn)實技術在公共服務中的應用發(fā)展
VR技術在公共服務中的應用主要包括教學和醫(yī)療兩個大的方面，本節(jié)重點從專利文獻的申請時間軸上，對VR技術在公共服務中的應用發(fā)展進行梳理分析。
1998年5月18日，日本東芝集團在專利申請JP13514698A中提出了將VR技術應用于工廠設備安裝使用的教學中，在存儲器中存儲有虛擬教學內容，通過處理器控制虛擬操作員的行為，并將其展示在顯示設備中，以供工人學習工廠設備的安裝使用方法。可見此時的虛擬教學僅僅是將教學內容動態(tài)的展示給學員，缺乏在虛擬環(huán)境中的互動操作。
2001年6月13日，日本川崎重工業(yè)株式會社在專利申請JP20
01178134A中提出了受訓人員通過終端下載虛擬空間模型和事件模型，并通過終端傳輸受訓者在虛擬環(huán)境中的位置、發(fā)言以及動作數(shù)據(jù)給服務器，由服務器存儲該訓練數(shù)據(jù)并共享給受訓者和培訓老師。此時，VR技術在培訓教學中的應用已經(jīng)有了互動形式，此后VR技術在公共服務中的應用類專利申請也趨向于增強參與者在虛擬環(huán)境中的交互感覺和沉浸感。
2008年1月29日，河海大學在專利申請CN200810018879中提出了利用VR技術幫助用戶進行訓練康復的方法，通過構建三維人體數(shù)據(jù)模型；采集大腦皮層的電波；用戶眼睛上戴著頭盔顯示器連接計算機，利用這種方法進行訓練康復訓練，對人體不適部位的恢復產(chǎn)生積極影響。
2010年3月8日，韓國電子電信研究所在專利KR20100020297
A中提出了一種運用增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）技術提供例如地下設施信息的裝置，包括分析地下設施位置的位置信息分析單元，根據(jù)分析信息尋找相同具體設施信息的信息搜索單元，描繪設施信息的單元，以及增強現(xiàn)實提供單元來將設施的位置信息和具體的設施信息進行合成，生成增強現(xiàn)實信息。
2015年7月21日中國礦業(yè)大學（北京）在專利申請CN2015104
30078中公開了一種基于頭戴式混合現(xiàn)實設備的危險行業(yè)安全培訓系統(tǒng)，將虛擬場景顯示在位于受訓者眼前的半透明顯示器上，配合現(xiàn)實場景，真實模擬各種危險情況，可以對相關從業(yè)人員進行有效的安全培訓；通過混合顯示設備的顯示器讓受訓者看到混合顯示場景，彌補現(xiàn)有非現(xiàn)場培訓的不足，帶給受訓者最接近現(xiàn)場培訓的體驗，得到最佳培訓效果。
此間，VR技術在公共服務中的應用分支也在不斷擴展，陸續(xù)被應用于虛擬股票市場的交易練習，虛擬社區(qū)，災害環(huán)境預演，紡織品染色效果仿真，以及醫(yī)療教學等方面，隨著VR技術的不斷完善，其衍生技術的不斷成熟，可以預見的其在公共服務中的應用還將不斷細分擴展。
從本節(jié)分析中可以看出，重點專利主要集中在日韓等專利大國，其從虛擬現(xiàn)實的雛形技術人工現(xiàn)實（Artificial Reality）技術到虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術，再到目前交互性更強的增強現(xiàn)實（Augmented Reality）技術都有一定的研究基礎，針對如何從技術角度來提高VR在不同領域的沉浸性、交互性和構想性，這些方面的改進創(chuàng)新點相對較高，對VR技術的應用也起到了很大的推動作用，與之相對的，國內申請人主要針對VR技術在適應中國具體國情下的更多的應用領域提出了較多的專利申請，對其技術上的缺陷進行的改進較少。
3 結束語
盡管VR技術已經(jīng)在諸多領域獲得了比較成熟的應用，但其仍是一門年輕的技術，通過VR技術應用于商業(yè)的全球專利申請量趨勢，可以預見的，在未來人們還會著眼于VR技術的開發(fā)，那么為了能在此領域能夠跟上國際發(fā)展的步伐，中國具有加大投入研發(fā)VR技術的需求，加強技術改進，如從通過對體感式環(huán)境的搭建來增強沉浸性；通過對體驗前后用戶自身的改變，來增強真實感；通過與虛擬環(huán)境在視覺、聽覺、觸覺上的代入來增強交互性等等。
參考文獻
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【關鍵詞】虛擬現(xiàn)實電子商務網(wǎng)絡
1引言
虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)是通過多媒體技術與仿真技術相結合，生成逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬環(huán)境，用戶以自然的方式對虛擬環(huán)境中的對象進行體驗和交互。然而當前的電子商務大多是基于Web的，要在其中普及由視覺頭盔和數(shù)字手套等設備構成的力反饋式交互虛擬現(xiàn)0實是極其困難的(一是技術原因，二是資金原因)。但是以鍵盤、鼠標和顯示器等常規(guī)輸入輸出設備在客戶機瀏覽器中構成交互環(huán)境的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術卻日趨成熟和完善，這些以Web3D技術為基礎的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術同樣以模擬自然、體驗逼真和交互極強為目標，在相當程度上高效、經(jīng)濟地實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的目標。
由于網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)，不僅促進了虛擬現(xiàn)實技術的普及應用，而且也給電子商務帶來了新的應用空間，有效地提高了電子商務的質量。因此，充分認識虛擬現(xiàn)實技術在電子商務中的重要性、研究網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的特點及其應用規(guī)律，從而進一步促進電子商務的發(fā)展，已成為當前電子商務中的一個重要課題。
2虛擬現(xiàn)實在電子商務中的作用
2.1虛擬現(xiàn)實技術的特點。
臨場感:用戶感覺到沉浸于在瀏覽器中所呈現(xiàn)的虛擬環(huán)境中。
多感知性:用戶能以視覺、聽覺等多種形式感知信息。
交互性:用戶能以接近自然的習慣，用常規(guī)的輸入、輸出設備對虛擬環(huán)境中的物體或場景進行操作和得到反饋。
真實性:虛擬環(huán)境中的物體運動接近符合物理定律。
高效率:虛擬環(huán)境中三維空間的建立和顯示不過分依賴客戶機的硬件性能并可實時渲染，所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小且可流式傳輸。
2.2虛擬現(xiàn)實在電子商務中的作用。由于網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的上述特點，它在電子商務中正起著獨特的作用:
真實感強:縮小網(wǎng)上購物與真實購物環(huán)境間的差別，是一個接近現(xiàn)實場景的虛擬智能購物商城。
激發(fā)購買熱情:網(wǎng)上產(chǎn)品展示的目的不僅僅是展示產(chǎn)品，而更重要的是通過讓客戶更多地了解產(chǎn)品而提高產(chǎn)品的購買率。通過網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術可將用戶在購買過程中產(chǎn)生的假設進行虛擬，呈現(xiàn)相應的結果或效果。這樣有利于激發(fā)用戶的購買熱情。
拓展電子商務的內涵:INTERNET作為有效的商業(yè)信息的交通通道被廣為接受，網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的應用使電子商務的內涵被大大地拓寬和延伸了。
3網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術
目前網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術大多是基于Web3D[1][2][3]技術的，而Web3D技術主要由實時3D建模和動態(tài)顯示兩部分組成。通常實時3D建模和動態(tài)顯示分為兩種類型，一種是基于幾何模型，另一種是基于圖像。這兩種技術方案各有其特點，前者可方便地建立以任意角度進行觀察的3D空間，但計算量大，因而對硬件要求較高，對復雜模型的建模過程較為困難;后者采用圖像鑲嵌方式實現(xiàn)實時建模，開發(fā)成本低，計算量小且效果逼真，但數(shù)據(jù)量較大。
各種網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術為了能在網(wǎng)絡這一特殊環(huán)境下不斷發(fā)展，都不僅具有鮮明的技術特點，而且也都盡量揚長避短，形成了各自的技術風格，這也為我們在電子商務中針對不同展示內容選用最為合適的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術打下了良好的基礎。有鑒于此，研究和對比分析各種主流網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術是十分必要的。
3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虛擬現(xiàn)實建模語言)[4]是專門用于在網(wǎng)上建立虛擬現(xiàn)實的設計語言，它采用基于幾何模型的實時建模和動態(tài)顯示方法。VRML可以用于建立真實世界的場景模型，也可建立虛構的三維空間。VRML提供了所謂的6+1度瀏覽，即沿三軸方向移動場景和旋轉場景，同時還可以建立與其他3D空間的超鏈接。
VRML文件是文本文件，它可以用文本編輯器編寫生成，其文件擴展名是.wrl。由于VRML語言語法規(guī)則較為復雜和嚴格，靠人工編寫VRML文件工作量極大，因此一些三維建模工具(如3DSMAX)以可視化方式建立3D空間并自動生成VRML文件，提高了開發(fā)效率，但這樣生成的VRML文件數(shù)據(jù)量比人工編寫的文件大得多。
VRML適用于構造虛擬三維環(huán)境，而對于表達現(xiàn)實世界的真實場景和物體則略感不足。
3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司開發(fā)的數(shù)字圖像影視技術規(guī)范，它包含多種媒體數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮技術。QuickTimeVR是其中一種新的媒體數(shù)據(jù)格式。它包含了對象影視(ObjectMovie)、全景影視(PanoramicMovie)和多節(jié)點影像(Multi-NodeScene)等幾種形式，其文件擴展名是.mov。
由于過去QuickTime是Mac系列機上的數(shù)字視頻規(guī)范，因而制作QuickTimeVR的開發(fā)工具大多在Mac機上運行，缺少PC機Windows上的開發(fā)工具，而現(xiàn)在已出現(xiàn)了許多Windows上的QuickTimeVR的專業(yè)開發(fā)工具，如VRToolBox等，使得開發(fā)用于電子商務的QuickTimeVR影視更為便捷和高效。
3.3Cult3D是Cycore公司基于Java開發(fā)的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術，它具有獨特的渲染方式，可動態(tài)顯示極高質量的圖像且不依賴3D加速卡等硬件，所產(chǎn)生的文件(.co)數(shù)據(jù)量小且可保留建模工具中所建立的貼圖，并可以在3D物體上設計各種交互和添加聲音，特別適合于在網(wǎng)絡上表達3D對象。
Cult3D技術本身并無創(chuàng)建3D模型的能力，它依靠專門的3D建模工具軟件來建立3D模型，并通過安裝在這些軟件中的插件導出所需的3D模型。支持這一功能的3D建模軟件有3DSMAX和Maya。在Cult3D的交互功能設計軟件Cult3DDesigner中為3D對象設計動作和交互并輸出用于網(wǎng)絡的壓縮文件。
Cult3D技術的弱點是不易表達360°的全景虛擬環(huán)境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術，其正式名稱是VET(ViewpointExperienceTechnology)，它的前身是著名的MetaStream技術。由于Viewpoint開發(fā)的虛擬現(xiàn)實文件數(shù)據(jù)量小、可流式下載、動態(tài)顯示圖像質量好以及可實時交互控制改變紋理貼圖，因此被廣泛用于在網(wǎng)上表達3D對象。Viewpoint技術可以根據(jù)網(wǎng)絡條件狀況自動調整顯示3D對象的細節(jié)和播放幀率，因此它對網(wǎng)絡帶寬適應能力較強。
通常開發(fā)Viewpoint的虛擬現(xiàn)實文件是從3DSMAX中導出ASE文件，在Viewpoint的核心應用程序ViewpointSceneBuilder中導入ASE文件，并對相應3D場景的有關元素(如:材質、動畫、交互動作和場景定義信息)進行編輯和設計，最終輸出可在瀏覽器中播放的Viewpoint數(shù)據(jù)文件(.mts和.mtx)。
3.5Flash是Macromedia公司開發(fā)的矢量動畫技術。Flas采用網(wǎng)上流式播放技術，在安裝了Flash播放器的瀏覽器中可以流暢地播放Flas。在Flash中制作動畫時，不僅可在開發(fā)環(huán)境中繪制矢量對象，而且還可以導入外部矢量圖形文件、位圖圖像文件、多種格式的聲音文件甚至還可編輯視頻文件。Flash現(xiàn)在被廣泛用于開發(fā)網(wǎng)絡交互矢量動畫，然而用它也可進行網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實的開發(fā)。
用Flash開發(fā)虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)文件，主要是采用其腳本語言ActionScript控制交互，進而控制通過導入序列圖像或已拼接的360°全景圖像而形成的3D對象或全景虛擬環(huán)境。由于用ActionScript進行虛擬現(xiàn)實交互控制的靈活性較大，因此所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)文件也具有較強的個性，同時因為Flash并非專門用于開發(fā)虛擬現(xiàn)實的，所以開發(fā)時的步驟較為復雜些。
4虛擬現(xiàn)實在電子商務應用的實例分析
4.1電子商務模型的建立。網(wǎng)絡虛擬場景的建立和圖形工作站中的場景的建立有著很大的區(qū)別，它首先強調的是模型的簡單化，這是由虛擬現(xiàn)實的實時性要求決定的。在響應速度和場景的真實性發(fā)生沖突時，應犧牲一定的真實性，只要能在視覺上達到基本真實即可。因此，常用一些簡單的框架來代替復雜模型，但為了保證一定的真實性，可采用貼圖的方式來彌補視覺上的不足。貼圖有以下兩種制作方法:一種是使用繪畫軟件進行手工繪制、另一種是對建筑物的各個觀察面進行拍照，然后用掃描儀掃描成相關貼圖材質。第一種方法的顏色可限定在256色內，其壓縮的比例較大，貼圖文件較小，生成的場景文件也較小，適合網(wǎng)上傳遞和實時性的要求。后一種方法視覺效果好，但文件的壓縮比例較小，貼圖文件較大，生成的場景大，在網(wǎng)上傳遞和實時性方面不如前一種方法好。無論用哪一種方法都需考慮貼圖的分辨率和尺寸，為了便于下載和渲染，在質量和大小允許的情況下，一幅貼圖限為320×240(或240×320)像素、分辨率為72dpi，用JPEG壓縮(采用最高壓縮比)后約為20K字節(jié)。
根據(jù)以上所述的貼圖制作方法，虛擬場景中的對象模型可分為以下幾類:①由簡單幾何體組成的簡單模型:該類模型常用作遠處物品的替身，在LOD方法中采用;②賦予手繪貼圖的模型;③賦予照片材質的模型;④賦予手繪和照片混合材質的模型;⑤具有全部細節(jié)的精致模型。
4.2電子商務交互查詢功能的建立。為電子商務模型加入交互和查詢功能可采用兩種方法:通過編程加入相應的交互和查詢功能，利用VRML的輔助工具來完成交互和查詢功能的加入[5]。后一種方法比較適合普通的用戶。
Kinetix制作了特殊的VRML輸出嵌入程序，可以輸出場景，包括幾何、材質、動畫制作等，嵌入程序也可制作特殊的VRML輔助工具來規(guī)定場景的交互元素。運行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安裝VRML嵌入程序。
通過VRML嵌入程序，可設置以下輔助工具:
Anchor:可將某一實體作為熱點，當被點擊時取出網(wǎng)上所指定的文件。若為VRML場景文件，則該場景被下載顯示。若為其他類型文件，由瀏覽器決定如何處理;
TouchSensor:對從指定設備的輸入產(chǎn)生相應的事件，這些事件表示用戶是否指向特定幾何體，同時也表示用戶何時何處按下定位設備的按鈕;
ProxSensor:接近感知器，指定當用戶進入、離開或在立方體的區(qū)域內移動時產(chǎn)生的事件;
TimeSensor:在時間變化是發(fā)出事件，可用來控制動畫，也可用于某一時刻進行某項活動，或于某一時間間隔中產(chǎn)生事件;
NavInfo:描述有關觀察者和觀察模式的物理特性;
Background:設定場景的背景;
Fog:設置霧化的效果;
Sound:設定聲音片段的有效范圍，以產(chǎn)生隨距離改變的音響效果;
Billboard:是某一對象隨用戶一起旋轉，以使之始終面向用戶;
LOD:允許瀏覽器在物體表示的不同層次細節(jié)間自動切換;
Inline:可在文件中引入外部文件的場景，避免重復制作。
通過以上輔助工具，就可制作出電子商務場景及其交互和查詢功能。
4.3多分辨率漸進傳輸。服務器接收了用戶端的請求后，通過網(wǎng)絡把三維幾何數(shù)據(jù)傳送到瀏覽器進行顯示，最理想的方式是漸進式傳輸[7][8]，這樣客戶端在下載完最簡單的一級模型數(shù)據(jù)后就可以進行顯示與交互，而不用整個模型傳輸完畢。漸進式幾何傳輸要求模型具有多分辨率表示形式，這對網(wǎng)絡的傳輸和客戶端的繪制都有很多好處。
本文將3D場景數(shù)據(jù)組織成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)遞進的傳輸不同類型的模型表示。本文利用分布式虛擬環(huán)境中通用的遞推算法(DR)來預測視點的運動算法[6]來預測用戶的位置，該方法簡單而通用，并且能有效的減少網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)流量，結合Benefit累積和方法，實現(xiàn)了有限的網(wǎng)絡帶寬下的優(yōu)化3D場景傳輸?shù)囊粋€有效的策略?？紤]到網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性和網(wǎng)絡的傳輸質量，作者采用了自適應流控技術，以保證不同質量的網(wǎng)絡連接下不同場景繪制質量的仿真的順利進行。另外本文考慮了傳輸動態(tài)物體和不同表示形態(tài)的靜態(tài)物體到多個用戶的問題。本文的內容集中在3D數(shù)據(jù)組織管理和優(yōu)先傳輸排序策略以及3D圖形傳輸協(xié)議上，目的在于實現(xiàn)服務器和客戶端之間高效的3D場景傳輸。
4總結
本文介紹了虛擬現(xiàn)實技術在電子商務領域的應用。相關技術包括虛擬場景的構造、系統(tǒng)結構、網(wǎng)格數(shù)據(jù)的傳輸以及客戶端的交互查詢方式。與傳統(tǒng)的電子商務系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有更好的沉浸感和交互性，雖然目前離理想的虛擬現(xiàn)實境界仍有較大差距，但交互性強、觸發(fā)事件種類多、動態(tài)渲染及顯示質量高、可任意鏈接URL或其他3D空間、適宜網(wǎng)上應用、虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)文件共享性強以及開發(fā)效率高等技術特征，現(xiàn)已成為網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展的趨勢。隨著網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，將為系統(tǒng)的開發(fā)提供更大的空間和更完善的功能。:
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puterGraphics
(SIGGRAPH''''96)，pages99～108，August1996
目的 了解虛擬現(xiàn)實（VR）康復對由腦血管疾病所致運動功能障礙的康復效果。方法 對實驗組和對照組利用VR康復、傳統(tǒng)康復對急性腦梗死患者進行對照康復治療。 結果 在康復治療4 w、康復治療12 w后，實驗組在肢體運動FurgMeyer量表評分、FurgMeyer軀體平衡功能評分、日常生活能力Barthel指數(shù)方面均顯著優(yōu)于對照組。結論 VR康復治療可有效改善由腦血管疾病造成的軀體、肢體運動功能障礙，提高患者日常生活活動能力。
【關鍵詞】 虛擬現(xiàn)實技術；運動康復；運動障礙；運動訓練
在運動康復領域，虛擬現(xiàn)實（VR）技術最重要的用途在于對受損的運動功能進行康復性訓練?？祻陀柧毜哪康氖鞘箼C體在最短的時間里通過針對性的練習消除由于損傷造成的功能障礙。決定康復訓練效果的關鍵因素包括康復訓練的運動負荷是否適度，運動范圍是否全面，運動方式是否符合日常的生活習慣等。VR可以提供精確的測評、輔助、監(jiān)控、訓練等技術，從而充分保證運動康復訓練的有效性。目前，國內尚未看到將VR技術應用于腦梗死后遺癥運動康復治療研究的相關報道。本研究旨在探討運用VR技術對由腦血管疾病所致運動功能障礙的康復治療效果。
1 對象與方法
1.1 研究對象
被試為2008年4月至2009年1月在鄭州市第二人民醫(yī)院、鄭州大學第五附屬醫(yī)院神經(jīng)內科及康復科住院治療的腦血管疾病人員。入組標準依據(jù)1995年第四屆腦血管病學術會議通過的診斷標準，需經(jīng)顱腦CT或核磁共振確診的初發(fā)腦梗死患者，患者遺留有肢體運動功能障礙，但沒有嚴重認知障礙及精神疾患，病程在3 w內，格拉斯哥昏迷計分（GCS）≥8分，生命體征穩(wěn)定。排除標準為腦血管病發(fā)病前已有癡呆表現(xiàn)及精神疾病，認知障礙較嚴重及語言不能者，重要器官如心、肺、肝、腎等有嚴重疾患，有神經(jīng)肌肉骨骼病變可能干擾功能恢復且無法堅持治療的患者。隨機抽取符合入組標準的被試患者60例，年齡44～67〔平均（54.9±9.6）〕歲，隨機分為對照組30例，其中男17例，女13例，平均年齡(56.23±10)歲；實驗組30例，其中男16例，女14例，平均年齡(55.98±8.43)歲。被試兩組成員在年齡、性別、疾患、患肢肌力、運動功能障礙上差異無顯著性。
1.2 實驗方法
兩組的基礎治療均為神經(jīng)科的藥物治療。對照組采用傳統(tǒng)運動康復療法，治療措施包括：①肢體在床上功能位擺放；②按時變換；③功能障礙肢體各關節(jié)的被動運動和主動運動；④上肢的輔助功能（坐起）訓練；⑤腰背肌功能訓練；⑥重心的坐位及站立平衡訓練；⑦步行訓練；⑧自主生活能力訓練。運動功能的康復訓練根據(jù)不同階段采取的不盡相同，治療師采取一對一方式。治療時間是每日兩次，每次45 min，每周5 d，持續(xù)12 w。對實驗組進行VR康復療法，其VR技術的生物反饋系統(tǒng)為桌面式?？祻蛢x器包括MyoTrac Train治療儀、Sunlight Tetrax平衡儀，MyoTrac Train軟件支持是MyoTrac Clinical治療儀的工作基礎，SunlightTetrax平衡儀原理與MyoTrac Train治療儀相同，均需要根據(jù)患者不同的狀態(tài)階段選取相應的康復方案。治療時間是每日兩次，每次45 min，每周5 d，持續(xù)12 w。
1.3 評價標準
判定偏癱患肢康復前后運動功能恢復情況采用FurgMeyer肢體運動功能積分量表；采用Barthel指數(shù)（BI）作為日常生活活動能力（ADL）評分法：總分100分，得分越高，ADL越好。評分60分以上的，基本上能完成ADL；60～40分需要幫助；40～20分需要很大幫助；20分以下完全需要幫助。兩組分別于康復治療前、康復治療4 w后、康復治療12 w后采集數(shù)據(jù)。
1.4 統(tǒng)計分析
采用SPSS13.0軟件包統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)資料以x±s表示。
2 結 果
被試兩組成員在年齡、性別、疾患、患肢肌力、運動功能障礙上經(jīng)統(tǒng)計學分析，差異無顯著性。對照、實驗兩組的FurgMeyer肢體運動功能評分、ADLBI評分在康復治療前初次測次經(jīng)統(tǒng)計學分析無顯著性差異，表明兩組被試在肢體運動功能障礙程度、ADL級別上無差異，然而兩組被試治療后相同時間再次統(tǒng)計分析，其結果呈現(xiàn)顯著性差異（P
3 討 論
VR技術是一種利用計算機生成模擬環(huán)境，通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進行自然交互的技術〔1〕。VR具有沉浸性、交互性、構想性等特點〔2〕。按照沉浸度可分為非浸入式、部分浸入式和完全浸入式，按其實現(xiàn)虛擬環(huán)境功能的高低可分為：桌面式、浸入式、分布式和混合實現(xiàn)系統(tǒng)〔3〕。
VR技術運用于康復治療的科學原理及優(yōu)勢在于，它能為進行運動康復訓練的患者提供每次練結果的實時反饋和每組練習后的成績反饋，這兩種形式的反饋有利于提高患者的結果知曉感〔4〕。VR技術不僅能夠通過編制虛擬環(huán)境提高運動康復訓練的趣味性，而且能夠以形式多樣的反饋不斷激發(fā)并維持患者重復練習的動機。VR技術的發(fā)展，從根本上改變了傳統(tǒng)的運動康復方式，將勞和逸真正結合起來。
偏癱是最常見的腦梗死后遺癥，是指一側肢體肌力減退、活動不利或完全不能活動，還常伴有同側肢體的感覺障礙，如冷熱不知、疼痛不覺等，有時還可伴有同側的視野缺損?？祻歪t(yī)學是以運動學和神經(jīng)生理學為理論依據(jù)，采取各種手段對患者進行科學性、系統(tǒng)性、綜合性治療。運動療法是康復醫(yī)學中最基本的治療方法，運動療法對消除或減輕患者功能上的缺陷，控制病態(tài)的異常和幫助患者最大限度地恢復原有的運動能力，具有顯著作用。
VR技術在模擬真實生活場景，提供日常生活技能訓練方面具有傳統(tǒng)康復訓練不可比擬的優(yōu)越性。實驗研究表明，基于VR技術的運動康復訓練具有以下的優(yōu)越性；第一，虛擬環(huán)境可以使患者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺，以自然方式與虛擬環(huán)境中的對象進行互動，從而提高患者主動參與的積極性。由于VR技術可以使虛擬環(huán)境與真實環(huán)境非常相似，患者能夠將在虛擬環(huán)境中學到的運動技能很好的遷移到現(xiàn)實生活環(huán)境中。第二，VR技術不僅能夠簡化患者的康復訓練任務，并且虛擬教練比人類教練的動作更具有一致性。第三，VR技術能夠以多種形式提供反饋信息，給予患者相應的鼓勵、暗示或建議等，從而使原本枯燥單調的運動康復訓練過程變得輕松、有趣。第四，VR技術允許用戶進行個性化設置，可以針對患者個人的實際情況將運動訓練、心理治療及功能測評有機地結合起來，制定適當?shù)倪\動康復訓練計劃〔5〕。
本研究顯示，基于VR技術的腦血管疾病運動功能康復治療，對于最大限度的恢復患者的肢體運動功能、促進日常生活活動能力的提高，較之傳統(tǒng)康復治療，具有顯著療效。VR技術能夠為患者提供身臨其境的極富真實性感受的虛擬環(huán)境，從而積極促進患者參與康復訓練的積極性和主動性，有效克服傳統(tǒng)運動康復訓練的局限性，使患者最大限度地回歸家庭和社會。
參考文獻
1 徐茂云，盧兆桐，劉世君.虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學中的應用進展〔J〕.實用醫(yī)藥雜志，2007；24 (11)：137981.
2 楊軼璐，胡 英，劉紀紅，等.虛擬現(xiàn)實技術及其在現(xiàn)代醫(yī)學中的應用〔J〕.信息與控制，2003；32(3)：2515.
3 陶維東，孫弘進，陶曉麗，等.浸入式虛擬現(xiàn)實技術在心理學研究中的應用〔J〕.現(xiàn)代生物醫(yī)學進展，2006；6(3)：5862.
(圖一)
通過上圖，我們不難發(fā)現(xiàn)，絕大部分被資本所青睞、融資最多的仍以國外的VR/AR公司居多，國內公司融資占比遠低于國外。
據(jù)VR日報了解，盡管當前國內已有超過90家VR設備研發(fā)公司，但實際獲得融資的企業(yè)數(shù)量卻不甚理想。那么，在資本與關注度不成正比的如今，國內VR產(chǎn)業(yè)該如何蓬勃發(fā)展呢?《VR日報》有以下見解：
國內VR創(chuàng)業(yè)型公司打造技術壁壘，擴大企業(yè)市場競爭力
隨著Facebook、谷歌和三星等互聯(lián)網(wǎng)巨頭的紛紛搶灘，國內互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)巨頭們也緊隨其后著手布局。當下，在國內的虛擬現(xiàn)實市場上，VR創(chuàng)業(yè)者如雨后竹筍般涌現(xiàn)，人人都想在這個風口分得一杯羹。
我們都知道，一般的創(chuàng)業(yè)型公司，基本都是以技術為導向。這些企業(yè)的最強競爭力不在于其品牌對市場的影響力，因為比起大企業(yè)的品牌名氣，創(chuàng)業(yè)型公司要想靠品牌來掠奪市場，站穩(wěn)腳跟基本沒可能。唯有靠一身硬技術，去殺出一條血路，才能在這殘酷的市場競爭中，獲得一絲喘息的機會。
除此之外，對于沒有市場根基的創(chuàng)業(yè)型公司來說，讓自己的產(chǎn)品在消費者心中擺脫二流或者山寨產(chǎn)品的印象，進而在市場中立足，如何跨過專利的這個“坑”就顯得尤為重要了。以國內小有名氣的一體機制造商IDEALSEE GROUP為例，他們目前共申請專利近155項，已授權專利64項，并以此為重要籌碼取得了讓業(yè)內競爭者為之羨慕的超前技術優(yōu)勢。
而在過去，也存在很多依靠自己的技術來獲得投資的國內創(chuàng)業(yè)型技術公司，比如體感輸入在世界能名列前茅的ximmers、諾亦騰，頭顯相對做得比較好的大朋、3G等等。這些公司都是有一定的技術積累，有實力能夠去世界的舞臺上拼一把的存在，其中它們也并不缺乏專利對自我產(chǎn)品的保護。
總體而言，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，打磨好自己的產(chǎn)品，做好相應的技術積累，在競爭中，求進步;在進步中，求發(fā)展，保持良好的企業(yè)競爭態(tài)勢，或許才是廣大VR創(chuàng)業(yè)者們最應該關注的事情。
手機廠商紛紛強勢入局，擺正姿態(tài)促發(fā)展
目前國內HTC、聯(lián)想、華為、樂視、小米等手機廠商集體強勢入局VR領域，是趨勢使然，亦是強者卡位圈地，谷歌“白日夢”計劃的開展，更是昭示著行業(yè)新標桿的敲定。
就在8月1日小米VR全球首部支持DayDream平臺的VR產(chǎn)品，大大促進了國內VR設備正規(guī)軍的市場存量，并且拓展其在廣大年輕人中的滲透率，有助于VR產(chǎn)業(yè)認知度提升和成熟。
截止到當前為止，據(jù)不完全統(tǒng)計，宣布推進VR產(chǎn)品業(yè)務的手機廠商已近20家。手機廠商的愈發(fā)激進，給這片還未成熟的VR市場打了一劑強心劑。但是縱觀國內手機品牌廠商所的VR產(chǎn)品，除HTC以外，基本上都是偏向于中低端市場，雖然在一定程度上能使產(chǎn)品達到普及，但是對技術跟內容上卻并沒有太多的幫助，少了原創(chuàng)的核心技術，且與國外差距甚遠。
但是我們不得不承認，手機廠商們其自身是有這樣的一個技術積累的，只是現(xiàn)在的VR產(chǎn)業(yè)還處在邊緣化，時代的尚未來臨，僅是為自身產(chǎn)業(yè)鏈的完善而布局，當一切初入正軌，相信會給國內的VR格局帶來不一樣的生機。
就像當初HTC布局VR，誰都未曾想到它的產(chǎn)品會如此的高端大氣，也正是因為有它的牽頭，讓國內大多智能手機廠商看到了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新希望。而且手機+眼鏡盒子這種捆綁式的銷售模式，既能促進手機業(yè)務的提升，又能讓眼鏡盒子深入大眾，何樂而不為呢!
硬件、內容、工具多方聯(lián)合，產(chǎn)業(yè)縱向發(fā)展
當前國內涉及VR的企業(yè)雖多，卻始終是給人一種各自為戰(zhàn)的感覺，內容、硬件、工具三分天下，無一個很好的銜接。
舉個很簡單的例子，為什么國內的游戲總是比不上國外的呢?按理來說VR游戲產(chǎn)業(yè)在全球都處于起步階段，誰都沒有能討到便宜的好處，真要發(fā)展的話，水平應該也是差不多，為什么人們偏偏就看好國外的VR產(chǎn)業(yè)，而對國內的嗤之以鼻呢?
以索尼為例，作為世界最大的電子產(chǎn)品制造商之一，無論是在硬件上，還是在內容上，都有成品出現(xiàn)。主機全球銷量早已突破3000萬臺，且隨著PS VR真正發(fā)售日期的臨近，一大批VR游戲隨之公布，現(xiàn)下來說在這個產(chǎn)業(yè)算的上是比較成功的。
那么國內現(xiàn)狀又是如何呢?據(jù)VR日報了解，從2016年初開始到當前為止，已經(jīng)完成的VR游戲業(yè)內投資就不在少數(shù)，國內唱好聲一片但卻一直沒有成品的VR游戲。當下國內產(chǎn)業(yè)分割明顯，一些廠商專注于做硬件，一些布局于內容，二者缺乏直接的聯(lián)系，光是這一點就落后國外一大截，國內VR的細分行業(yè)與行業(yè)之間的聯(lián)系相連甚少。
然而，一個產(chǎn)業(yè)的真正壯大，彼此之間就免不了有千絲萬縷的聯(lián)系。工具是內容的前提，少了工具內容將無法整合，而內容是提升用戶粘度的關鍵，硬件是內容與用戶之間的橋梁，三者之間缺一不可。
但是之于這一點，國內也并不是沒有開先河的存在，像HTC就很精明，一開始就傍上了Valve這個大款，既能給自己提供技術支持，又能給自己提供一個全球數(shù)一數(shù)二的內容平臺。但是產(chǎn)業(yè)要復興，光靠一家怎么行，產(chǎn)業(yè)要想做大做強，就必須聯(lián)合發(fā)展，只有這樣才能實現(xiàn)真正產(chǎn)業(yè)的富強。
國家政策扶持，同心協(xié)力致力產(chǎn)業(yè)發(fā)展
在剛剛結束的2016年ChinaJoy大會上，成都高新區(qū)今年首次攜園區(qū)知名VR游戲企業(yè)共同亮相。據(jù)了解，在CJ展會現(xiàn)場，此次參展的成都高新區(qū)在第一天吸引了數(shù)萬人的光臨，而這種以成都高新區(qū)展館各個虛擬現(xiàn)實相關企業(yè)的組團方式的出現(xiàn)，可以說已算得上是由當?shù)卣疇款^參展的典范。
之前工信部就有虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)(VR)白皮書，讓我國的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)有了初步的規(guī)范。用14000多字講述了當前中國虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況，并提出了相關政策，從國家層面上充分肯定了虛擬現(xiàn)實行業(yè)，該條文的這對于所有的VR從業(yè)者來說都是個很好的消息。
但是政策的扶持只是其次，主要發(fā)展還得靠企業(yè)。目前國內企業(yè)在技術跟人才這兩大板塊都尚不完備，人心躁動，需要沉淀下來做技術，做產(chǎn)品的決心。
現(xiàn)在整個圈子內大多都抱有撈一把就走的心態(tài)，不論是大企業(yè)還是說創(chuàng)業(yè)型公司，亦或是資本都是如此。所以下定決心，明確目標很重要。從實際出發(fā)，實事求是，從源頭開始解決問題，奠定產(chǎn)業(yè)基礎，做好人才積累是關鍵。
關鍵詞：熱點；接受力；環(huán)境；全方位
0 引言
增強現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR），又名混合現(xiàn)實。AR通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，使真實的環(huán)境和虛擬的角色或物體實時地融合到同一個畫面或空間。目前對于增強現(xiàn)實有兩種通用的定義，主流的定義是羅納德?阿祖瑪（Ronald Azuma）于1997年提出的，他認為增強現(xiàn)實包括三個方面的內容：將虛擬物與現(xiàn)實結合；即時互動；三維。[1]而另一種定義是1994年保羅?米爾格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的現(xiàn)實-虛擬連續(xù)系統(tǒng)（Milgram’s Reality-Virtuality Continuum）。他們將真實環(huán)境和虛擬環(huán)境分別作為連續(xù)統(tǒng)的兩端，其中靠近真實環(huán)境的是增強現(xiàn)實。[2]而作為一個新興的科技熱點，增強現(xiàn)實面臨了哪些發(fā)展的瓶頸？究竟怎樣我們才能更快地迎來一個被“增強”的未來？
1 增強現(xiàn)實――大受歡迎的新風潮
增強現(xiàn)實技術將虛擬的物體合并到現(xiàn)實場景中，支持用戶與其進行交互，它已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實研究中的一個重要領域，也是人機界面技術發(fā)展的一個重要方向。其對真實世界的奇妙改變滿足了現(xiàn)在人們越來越尋求變化的心理，也同樣帶給了人們無盡的想象，給生活帶來了無數(shù)種可能。幾乎每次一出現(xiàn)就能引爆媒體，讓眾人競相轉發(fā)。最近的例子是2015年9月10號Pokémo公司了增強現(xiàn)實版口袋妖怪手機游戲Pokémo GO：玩家拿著手機在真實世界走動，尋找通過增強現(xiàn)實出現(xiàn)在手機里的神奇寶貝，可以用拿著手機做投擲動作向出現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實里的神奇寶貝扔寶貝球，同樣也可以線上交換收集來的神奇寶貝，或者角色對戰(zhàn)。這消息全球引起了千萬網(wǎng)友的轉載，這樣一條加入了增強現(xiàn)實的游戲策劃引起了大家的強烈興趣，可見增強現(xiàn)實是新的經(jīng)濟熱點和app發(fā)展方向。但是每一個熱點的出現(xiàn)總是伴隨著一系列的發(fā)展問題，決勝的不是創(chuàng)意的發(fā)現(xiàn)而是用戶群的拓展。下面就開始討論增強現(xiàn)實在發(fā)展方面面臨的問題。
2 發(fā)展使用者――增強現(xiàn)實發(fā)展的關鍵瓶頸
由于增強現(xiàn)實是對真實世界的補充，而不是完全替代真實世界，那么顯示技術和跟蹤注冊技術就變成了增強現(xiàn)實系統(tǒng)關鍵技術。其中的顯示技術就有頭盔顯示器顯示、投影式顯示、手持式顯示器顯示和普通顯示器顯示等。但目前更適合增強現(xiàn)實的穿戴式設備正在處于開發(fā)與摸索階段，所以增強現(xiàn)實的發(fā)展就集中在了移動終端上。國內首次將這項技術應用到普通生活中，是在蘋果的App Store上的一款免費的叫做出行百科（增強現(xiàn)實版）XINGWIKI的軟件?，F(xiàn)在在iPhone手機，Google Android手機以及Windows Phone手機上，也已經(jīng)出現(xiàn)不少的增強現(xiàn)實的應用。[3]
目前增強現(xiàn)實的市場潛力是很大的，而供應方面卻略顯不足，尤其是擁有核心知識產(chǎn)權，專利產(chǎn)品及服務質量過硬的企業(yè)并不多，行業(yè)整體缺乏品牌效應。出現(xiàn)這種情況是因為用戶群體的不大所以增強現(xiàn)實在所有app應用需求方面占的比重很低，更多的技術人員開發(fā)的是虛擬現(xiàn)實，就是以三維可視化和虛擬現(xiàn)實場景界面呈現(xiàn)的信息系統(tǒng)。增強現(xiàn)實作為虛擬現(xiàn)實的“升級版”，它基于現(xiàn)實環(huán)境，所以也“挑剔”現(xiàn)實環(huán)境。所以通過在app中的各類應用調研，以及對受眾的分析發(fā)現(xiàn)了增強現(xiàn)實在構建和傳播方面遇到如下問題：
第一，受眾面窄，目前的增強現(xiàn)實都是基于特定需求的人群開發(fā)的。第二，受眾習慣難以養(yǎng)成，難以形成“O2O”（線上線下）模式下的有效連接。第三，各種應用混亂，不能有效整合，共同發(fā)展。第四，沒有一個穩(wěn)定的信息平臺來實現(xiàn)全方位的增強現(xiàn)實。
3 數(shù)字校園――全方位“增強”生活的優(yōu)勢試點
根據(jù)以上幾點問題，有一個天然的良好平臺幾乎是為由增強現(xiàn)實量身打造的，那就是――校園。而之前提到的發(fā)展問題在此都能找到“對癥之藥”。
先從受眾方面來說，學生由于本身的學習屬性對新事物有天然的接受力，也同樣是社交與網(wǎng)絡中是文化傳播的主力軍。一個新的科技，都是從年輕人這里開始引爆。而增強現(xiàn)實已經(jīng)在學生這里占有了一定的市場認知度，如果由學生推廣再到他們的父母以及親朋好友，這樣拓寬受眾的發(fā)展需求便水到渠成。
再從使用習慣培養(yǎng)來說，樂于嘗試的學生群體是有時間去被培養(yǎng)使用習慣的，如果有針對校園開發(fā)的app，把校園建設、知識匯總、人文關懷、生活點滴等方面直接融入學生生活，把校園環(huán)境增強現(xiàn)實系統(tǒng)和學生需求結合起來，打造全方位增強現(xiàn)實環(huán)境的手機應用。例如，拿出手機識別校園建筑，可以知道校園相關歷史或者教學樓內的課程安排，了解近期活動。通過在校園中的推廣，養(yǎng)成了“增強”之習慣，從而有激發(fā)想象力促進技術發(fā)展，提升增強現(xiàn)實的普及。這樣不僅可以推動教育與科技的接軌，而且可以培養(yǎng)建設人才對增強現(xiàn)實的興趣。
學校是一個相對獨立和簡單化的小型社區(qū)，是app比較容易做到的全方位服務基地。在這里各種需求都有以師生為紐帶的鏈接，在這種鏈接之下設計出的相關增強現(xiàn)實應用必然是整體的。校內師生還可以通過一款手機應用來查看校車還有多久到達，快遞是否需要簽收，食堂的飯菜有多少卡路里，甚至像在玩RPG游戲一樣每完成一個課程就有增強現(xiàn)實的現(xiàn)場鼓勵效果……
現(xiàn)在數(shù)字化校園已經(jīng)日益成熟，增強現(xiàn)實的另一個核心技術跟蹤注冊技術就擁有了現(xiàn)有的平臺。增強現(xiàn)實的使用不僅提升了生活質量而且可以使現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)更好的統(tǒng)計并使用。而且增強現(xiàn)實的“即時反饋”屬性也可以將個人信息在第一時間反饋到數(shù)據(jù)庫中。從而使管理員獲得及時反饋，增加數(shù)據(jù)流動，改善用戶體驗，達到線上線下共同成長的目的。
4 結語
目前來看，校園平臺符合增強現(xiàn)實的發(fā)展需求，兩者關系是相輔相成的。增強現(xiàn)實應該說是為校園提供是一個全新的、信息化的教育體驗，而在這個教育體驗當中，老師和學生的成長和學習的方式、教學的方式，都會有很大的改變。所以，在目前傳統(tǒng)環(huán)境向數(shù)字化環(huán)境轉變中，還存在許多值得深入研究的課題。增強現(xiàn)實正好是加入生活中的好時機。增強現(xiàn)實目前的應用雖然仍處于實驗研究階段，但是作為一個橫跨了各類受眾群體的研究領域，越多人支持越促使增強現(xiàn)實研究與應用的飛速發(fā)展。因此，這也會吸引越來越多的研究人員投入到這個領域的研究中，可是怎樣讓它變得接地氣與深入生活，這就需要與新一代人的結合，“以點帶面”地提升全民生活質量。所以在校園加入增強現(xiàn)實不僅是融入的提升，更是未來科技發(fā)展的教育良機。“從娃娃抓起”使我們在國家技術更新的競爭中領先一步。
參考文獻：
[1] R.Azuma . A Survey of Augmented Reality Presence：Teleoperators and Virtual Environments[Z] . 1997：355-385.
【關鍵詞】虛擬現(xiàn)實技術;虛擬教室;GBS
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097(2010)01―0130―04
引言
建構主義認為,學習是獲取知識的過程,但知識不是通過教師傳授得到,而是學習者在一定的情境下,借助他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構的方式而獲得[1]。在教學過程中,需要為學習者提供真實的學習任務和學習環(huán)境,使學習者的認知需求與環(huán)境對學習者的要求一致[2];創(chuàng)設問題情境,誘導學習者發(fā)現(xiàn)問題,并將該問題作為自己的問題,投入到問題的解決過程中;圍繞一項重大任務或一些問題,來開展學習者所有的學習活動;支持學習者對學習內容和過程進行交流和反思,通過相互交換想法,從而形成共享的、比較全面而深刻的理解[3][4]?；谀繕说那楣?jié)設計(Goal-Based Scenarios,GBS)就是這樣一個典型的“情境學習”模式,而真實有趣的故事情節(jié)或情景則是教學設計的重點。
虛擬現(xiàn)實是利用計算機生成一種虛擬環(huán)境,給用戶提供一種身臨其境的體驗。本文構建的虛擬教室系統(tǒng)就是運用虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)建一個情景化的虛擬環(huán)境,提供學習者親身體驗和參與的機會,其目的在于對GBS涉及到的而現(xiàn)實生活中不易或不可能出現(xiàn)的情節(jié)或場景進行模擬,以便更好地開展教學。
一 GBS概念和特點
基于目標的情節(jié)設計(Goal-Based Scenarios,GBS)是由R.Schank[5]提出的。他主張通過為學習者提供一個有趣的故事情節(jié),來調動學習者的學習興趣,訓練學習者掌握相關的目標技能。
GBS的重要組成部分為目標技能、任務、主題故事、焦點任務和操作,關系如下:[6]
GBS框架下的教學過程,一般由以下六個部分組成:[7]
1 確定目標
學習目標是為特定的所要教授的技能和知識所設計的(例如,評價、綜合和比較能力)。它不是概念層面上的知識教學(例如,闡述能力)。
2 制定任務
這一任務就是最終實現(xiàn)的目標。這個任務是針對學習者而言,應盡可能的明確,并且需要掌握目標技能才能完成的任務。
3 選擇焦點任務
分析學習者所遇到的主要問題,設定能控制學習進程的焦點任務。這比上面提到的任務顯得更詳細和具體。焦點任務及其指導信息的設定要能夠引導學生完成所需掌握技能的探究。
4 設計主題故事
主題故事用以設定學習環(huán)境,抓住學習者興趣,強調主題的重要性。讓學習者在設定的主題故事的環(huán)境中,利用已有技能和目標技能來解決問題,完成任務。
5 設計操作
為學習者設定具體的行為操作。盡可能詳細安排,并尊重學生已有的能力和知識結構,且易于量化評估。
6 構建學習環(huán)境
構建支持目標技能的學習環(huán)境(例如,醫(yī)院、機房、電視臺或外國領事館等生活中具體的場景)以及提供學習資源。
二 虛擬教室系統(tǒng)在GBS中的作用
虛擬現(xiàn)實(virtual reality, VR)是一種綜合計算機圖形技術、多媒體技術、傳感器技術、并行實時技術、人工智能、仿真技術等多學科技術而發(fā)展起來的20世紀90年代計算機領域的最新技術[8]。它以模擬方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維圖像世界,在視、聽、觸、嗅等感知行為的逼真體驗中,使參與者可以直接參與和探索虛擬對象在所處環(huán)境中的作用和變化,仿佛置身于一個真實的世界中,產(chǎn)生沉浸感。視景仿真技術中的虛擬現(xiàn)實是多媒體技術發(fā)展的更高境界,它為使用者提供逼真的體驗,為人們探索不便于直接觀察的事物的運動規(guī)律提供了極大便利。
GBS的特點是采用故事、游戲或實驗等方式,借助活動參與和對話,產(chǎn)生有意義的學習。主題故事(cover story)是創(chuàng)設的學習情境。它為學習活動提供了一條主線,提供了學習活動產(chǎn)生的情境以及使GBS更具有學習吸引力的具體場景。要想使GBS接近學生的經(jīng)驗,就必須使主題故事顯得真實。如果學生參與的是一個不真實的主題故事,那么他們將無法運用學到的知識技能來解決現(xiàn)實生活中類似的問題。
而在實際課堂教學中,教師只能通過語言或文字向學生描述設計好的故事情節(jié),然后由學生自己想象。從常規(guī)的課堂教學轉換到GBS所需的真實性的情境或故事場景有很大難度。然而利用虛擬現(xiàn)實技術所構建的虛擬教室就可以實現(xiàn)從日常的教室環(huán)境到故事情節(jié)所需情境的轉換。
基于虛擬現(xiàn)實的虛擬教室系統(tǒng)對于教學的作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1 創(chuàng)設真實情景
能夠為學習者創(chuàng)設一個情景化的學習環(huán)境。多維度呈現(xiàn)信息,調動學習者視覺、聽覺、動覺等多感官參與,給人很好的臨場感和逼真感。對于在現(xiàn)實世界中不易或者不可能出現(xiàn)的場景也可以進行模擬再現(xiàn),如金字塔是如何建成的。設計的場景既具有能反映知識被實際應用,又能支持學習者從不同視角進行觀察。
2 提供支持學習的材料
對于GBS主題故事所需的某些學習材料,可以在虛擬教室中呈現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實技術一方面可以再現(xiàn)實際生活中無法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過程,讓學生能真切地感受到,另一方面可以使抽象的概念、理論直觀化、形象化,方便學生對抽象概念的理解。如利用虛擬現(xiàn)實技術演示晶體的內部對稱、最緊密堆積、硅氧骨干等晶體結構。
3 提供操作體驗的機會
利用虛擬現(xiàn)實技術,建立各種虛擬實驗室,如物理、化學、生物實驗室等。在虛擬實驗環(huán)境中,學習者可以放心地進行各種練習而不必擔心由于誤操作所帶來的各種危險。如虛擬的外科手術等。
三 虛擬教室系統(tǒng)設計及開發(fā)
1 開發(fā)工具
利用VR技術開發(fā)虛擬教室,所涉及到的計算機軟件主要分為三維建模軟件、實時視景仿真軟件等。目前主流三維建模軟件有Maya、3DS MAX和MultiGen Creator等,視景仿真軟件有Vega Prime、VR-Platform、Virtools等。本文中開發(fā)的虛擬教室系統(tǒng)使用的軟件主要是3DS MAX 、Creator和Vega Prime。Creator是一種用于對可視化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行創(chuàng)建和編輯的交互工具,具有完整的交互式實時三維建模系統(tǒng)。[9]首先由3DS MAX完成大部分建模工作,然后在Creator軟件中,對精細化模型作優(yōu)化處理,減少三維模型的數(shù)據(jù)量,使其滿足實時渲染和交互的要求。Vega Prime是一種用于實時仿真及虛擬現(xiàn)實應用的高性能軟件環(huán)境和工具。結合VC++調用其API函數(shù),能夠快速實現(xiàn)復雜場景的構建,并通過程序設計實現(xiàn)復雜的人機交互功能。Vega Prime(VP)和Creator都是由MultiGen-Paradigm公司開發(fā)的,能夠為彼此提供足夠的支持[10]。
2 系統(tǒng)框架設計
虛擬教室系統(tǒng)支持圖像真實感和交互實時性,促進和諧的人人交互、人機交互環(huán)境的建構,支持進行各種活動的模擬。虛擬教室的教學功能需求可概括為:
(1)顯示教學及相關內容
主要包括教學的教案,學生與教師交流的文檔、信息。提供支持學習的各種材料,幫助學生更好地理解知識點。
(2)展現(xiàn)教室場景
主要包括表現(xiàn)教室各個角度的場景,如教師講課時的場景、學生回答問題時的場景等。
(3)展示教室外其他場景
配合教學設計需求,構建練習技能、探索問題的仿真場景。
(4)接收、傳輸以及發(fā)送師生音頻信號
在教師講課、師生交流時,能夠實時收聽音頻信號,增強教學效果,需要耳機、話筒等外設及底層通信協(xié)議的支持。
本文中的虛擬教室系統(tǒng)設計如圖1所示。整個虛擬教室系統(tǒng)包含多類場景模塊,每一類場景可以理解為實現(xiàn)某類知識技能的一個具體的情節(jié)模塊。當使用者選擇某個情節(jié)模塊后,虛擬教室才自動調用相應的實驗模塊,激活該模塊并啟用它,反之,就凍結該場景模塊使之不可用。
3 系統(tǒng)構成
虛擬教室環(huán)境系統(tǒng)建設包含三部分:視景仿真、碰撞檢測與處理以及人機動態(tài)交互。
視景仿真主要由三維建模軟件3DS MAX和Creator建立場景模型,然后由Vega Prime(VP)實時渲染。模型既要考慮視覺呈現(xiàn)的效果,又要兼顧實時渲染對數(shù)據(jù)量的要求。本系統(tǒng)中的模型用3DS MAX制作并以3DS格式導出,然后導入Creator軟件中,做簡化處理。除了刪除或合并多余面片,Creator還提供細節(jié)層次(LOD)技術和布告板(Billboard)技術來兼顧圖像真實感和系統(tǒng)性能[11]。細節(jié)層次技術是為同一物體建立多個不同精細度的模型,在實時系統(tǒng)運行時,根據(jù)視點距離模型的遠近調用不同模型。距離較近時,顯示多邊形數(shù)量較多的精細模型,反之則顯示簡單模型。布告板技術是通過將物體的透明紋理映射到一個平面上,然后在運行時控制布告板繞XZ或YZ平面旋轉,使之始終面向視點。最后將模型保存為flt格式,以便在VP的可視化圖形界面編輯器(LP)中使用。
碰撞檢測主要是確定兩個或多個物體間是否發(fā)生接觸或穿透。VP主要提供了7種碰撞檢測算法,這些算法由抽象類vpIsector來定義。根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況,主要采用了Tripod和Bump兩種算法。Tripod算法用于在水平地面上,由3條收集數(shù)據(jù)的直立線段(line segment)組成,用于計算運動物體與地形的交叉點。Bump算法使用6段線段(line segment),沿x軸、y軸和z軸正負方向收集碰撞信息。[12]碰撞檢測還引入了消息機制,Vega Prime在vpIsector中定義了Event枚舉變量來描述碰撞事件。vpIsector::EVENT_HIT表示碰撞發(fā)生時的事件通知,vpIsector::EVENT_CLEAR_HIT為碰撞消失時的事件通知。根據(jù)此消息可進行相應的處理[13]。
開發(fā)者可利用VP提供的函數(shù)和接口進行二次開發(fā),通過鼠標的響應和鍵盤的輸入,可以實現(xiàn)虛擬教室中的人機交互操作。用戶通過鼠標和鍵盤實現(xiàn)自由行走、對場景內物體控制等,體驗身臨其境的感覺。
本文所設計的虛擬教室系統(tǒng)中的常規(guī)教室,效果如圖2所示。它包含了真實教室環(huán)境所擁有的3D場景以及代表教室功能的3D實體:黑板實體用來顯示教案。學生有其對應的課桌。教師和學生在客戶端登錄虛擬教室,選擇化身,指定座位后,化身自動走到指定位置。
在此系統(tǒng)中,采用單窗口(window)、多通道(channel)、多觀測者(observer)顯示。主通道大小和窗口大小一致,用來顯示使用者視角。當使用者對某個物體進行操作時,由于視角范圍的限制,在一個通道不能全部顯示由此操作引起的其他變化。因此在窗口的右上角添加一個小的通道并用另外一個觀測者的視角來顯示場景中的其他相關變化。用戶的運動方式采用步行模式。
四 虛擬教室情境轉換應用設計
虛擬教室系統(tǒng)的情境轉換應用可通過教學設計案例加以說明。下為高中物理平拋物體運動規(guī)律的教學案例設計。
學生在已掌握直線勻速運動和自由落體運動的基礎上,開始學習物體的平拋運動規(guī)律。知識目標確定為使學生了解平拋運動可以分解為水平的勻速運動,豎直的自由落體運動,并利用勻速運動和自由落體運動規(guī)律,由運動的合成知識得出平拋運動的規(guī)律和運動軌跡。能力目標確定為在問題解決過程中,培養(yǎng)學生發(fā)散性思維的轉化、推理、綜合和歸納,提高分析解決問題的能力。情感目標為培養(yǎng)學生積極探索和團結協(xié)作的精神,讓學生學會溝通、知識共享等。
所完成的任務為操控飛機轟炸敵軍。主題故事為一架飛機在平原上空巡邏,發(fā)現(xiàn)遠處有敵軍坦克出現(xiàn),需要立即對它進行轟炸。學生需要最終實現(xiàn)的目標是控制飛機能準確轟炸到目標物體。教師可以利用虛擬教室系統(tǒng)進行此教學活動。首先在虛擬常規(guī)教室中進行基本知識點的引導,然后將場景切換到虛擬場景模塊,為學生創(chuàng)造一個飛機在原野上空飛行并可投彈轟炸目標的情境,如圖3所示。在此系統(tǒng)中,學生可以靈活調節(jié)各種參數(shù),嘗試在不同水平速度和不同高度環(huán)境下,經(jīng)過正確計算得出運動軌跡。飛機轟炸模式可以增加學習的趣味性,激發(fā)學生的學習興趣。在解決任務的過程中以及完成任務之后,都可以隨時切換至虛擬教室場景,教師對知識點加以引導和總結,為學生提供所需的學習支持,使學生的認識更加清晰和深刻。
五 結束語
在GBS教學框架中,學生學習的是一個感興趣的問題,學習過程是一個解決問題、完成任務的過程,而所要掌握的目標技能就隱藏在任務中。任務的設計是至關重要的一環(huán)。如果任務不能吸引學生積極投入,GBS就不能實現(xiàn)其優(yōu)勢。而虛擬教室系統(tǒng)能提供逼真的學習場景,既具有反映知識實際應用的物理情境的作用,又具有大量資源支持學習者從不同視角進行觀察。同時還能提供與真實世界相關的活動,讓學生有機會進行嘗試和探索。虛擬教室的實現(xiàn),為GBS教學提供了一種新思路。
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1虛擬現(xiàn)實技術概述
虛擬現(xiàn)實又稱“靈境”，由三維計算機圖形學技術、多功能傳感器的交互式接口技術以及高清晰度和高更新速度的顯示技術構成[1-2]。VR技術就是在計算機中建立一個模擬真實世界效果的特殊環(huán)境，通過各種傳感器設備，使用戶“沉浸”在這個虛擬環(huán)境中并進行操作和控制，以達到特殊的目的。VR具有3個特性—3I，即immersion（沉浸性）、interaction（交互性）和imagination（構想性）[3]，它為處在該環(huán)境下的用戶提供包括視覺、聽覺、觸覺等多種直觀而又自然的實時感知交互。用戶在該虛擬環(huán)境中能夠產(chǎn)生身臨其境的感覺，并且可以通過操作來改變或選擇可以感受的內容，同時又留給用戶可以自由發(fā)揮想象的空間進行大膽的嘗試，進而擴展其認知的范圍，提高用戶的探索和創(chuàng)新意識。
2康復醫(yī)學目前存在的問題
臨床經(jīng)驗表明，早期的康復介入，對患者的身心功能恢復、預防二次損傷和廢用綜合征都起到關鍵性的作用，因而康復治療和手術藥物等的治療同等重要。我國幅員遼闊，地形復雜，近年來自然災害時有發(fā)生，給災區(qū)人民的身體和心理都帶來巨大的創(chuàng)傷，加之老齡化問題的日益嚴峻及其帶來的疾病譜的變化，康復醫(yī)學工程正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的康復治療通常是醫(yī)師與患者一對一形式的訓練，存在諸多局限性：（1）現(xiàn)有資源不夠充足。無論是專業(yè)的康復醫(yī)師還是康復器械都無法滿足當前康復人群的需要。（2）訓練過程單調而乏味。傳統(tǒng)的訓練過程通常是對一組訓練動作的不斷重復，導致整個過程十分枯燥，難以有效調動患者主動參與的積極性，甚至使患者產(chǎn)生厭煩情緒，降低了康復效率。（3）功能定量化測評難以實現(xiàn)。隨著康復治療的不斷進行，患者的身體狀況發(fā)生變化，其承受的活動量強度也在改變，而目前無法對患者在訓練中的具體數(shù)據(jù)進行記錄和保存，不利于康復訓練計劃的制訂和調整，也在一定程度上影響了康復進程。
3康復醫(yī)學結合虛擬現(xiàn)實技術的必要性
VR康復系統(tǒng)可以打破傳統(tǒng)訓練方式的局限性,它可以針對不同類型功能障礙的患者提供不同的虛擬訓練平臺，使患者以做游戲或完成趣味性任務的方式進行康復訓練，以此調動患者的積極性。系統(tǒng)還能夠詳細地記錄患者的訓練數(shù)據(jù)，康復醫(yī)生可以遠程監(jiān)控患者的訓練情況，進而根據(jù)需要實時地調整訓練計劃和訓練強度，推薦康復治療方案。通過這種方式，一個醫(yī)生可以同時指導多名患者，提高了醫(yī)療人員的工作效率，減輕了其工作強度。VR技術可提供重復練習、效果反饋和動機維持3種關鍵環(huán)節(jié)，這正是患者習得某種功能的必要條件。另外，VR康復系統(tǒng)能將心理引導與生理治療結合起來，在患者進行“游戲式”康復訓練的過程中，通過音樂、畫面、文字和語音提示等形式給患者以正面的激勵反饋，提高患者的信心和主動性[4]。因此，將康復訓練與VR技術相結合具有重要的應用價值。
4VR技術在康復醫(yī)學中的應用與進展
4.1VR在運動康復中的應用
運動障礙是指以運動異常為特征的各種障礙，包括運動不能、震顫、舞蹈癥、扭轉痙攣、斜頸、張力障礙、顫搐、抽動和肌陣攣等癥狀[5]。當前，在運動障礙康復領域，對患者受損的運動功能進行康復性訓練是VR技術最重要的用途。
4.1.1平衡和協(xié)調訓練
許多中風患者存在姿態(tài)和平衡方面的問題，例如身體搖擺和不對稱的質量分布降低了其靈動性，影響了他們的日常生活。DINGQi-cheng等[7]結合CIMT原理對NintendoWiiFit游戲系統(tǒng)進行改造，構建了一款基于VR的下肢平衡康復訓練系統(tǒng)。該系統(tǒng)使患者的雙腳分別站立在2塊平衡板上，通過雙腳用力動態(tài)地控制壓力中心，進而操控虛擬人的運動狀態(tài)。通過這種方法能成功地迫使患者增加患側肢體的使用，使其體質量分布更加均勻，對稱性能力得到大幅改善。RLloréns等[8]開發(fā)的BioTrakVR系統(tǒng)涵蓋一系列的平衡康復活動，包括端坐時頭部和軀干姿勢控制的恢復和站立時的動態(tài)平衡練習等多個管理項目，同時允許用戶通過選擇不同的練習和規(guī)劃自己的持續(xù)時間、休息時間和重復次數(shù)進行個性化訓練。然而，我國對平衡功能障礙的研究起步較晚，應用VR技術的研究成果尚鮮見報道，有待于進一步探索。
4.1.2行走及步態(tài)訓練
與正常人相比，腦卒中偏癱患者往往具有運動發(fā)起難、步速慢、步態(tài)周期延長、患側支撐時間短等特點[9]。集中的特定任務式的訓練可以提高腳踝的推力、髖部的拉力和行走的速度。AnatMirelman等[10]用Rutgers踝關節(jié)康復系統(tǒng)對18名中風后的輕偏癱患者進行試驗，受試者只能使用踝背屈、跖屈、反轉、外翻以及這些動作的組合來駕駛虛擬環(huán)境中的飛機或船。實驗結果表明，患者腳踝的推力、踝關節(jié)活動度（rangeofmotion，ROM）均有明顯改善，膝關節(jié)ROM及站立和擺動情況也有大幅提高?？梢?，VR技術對患者步態(tài)康復有一定作用。目前，國內對步態(tài)康復的研究主要以簡單重復性訓練的康復機器人為主，對結合VR技術的研究較少。張磊杰等[11]提出了一種基于VR的步態(tài)康復機器人系統(tǒng)，可以快速提取患者的步態(tài)速度、心跳等生理信息并恰當?shù)伢w現(xiàn)在游戲中，使枯燥的訓練變得有趣，也提高了患者的注意力集中程度。因此，結合VR技術的步態(tài)康復機器人系統(tǒng)將逐漸引起眾多學者和醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的關注。
4.1.3上下肢康復訓練
由于力量減弱和利用反饋能力的下降，腦卒中偏癱患者難以進行精確的運動控制，SangwooCho等[12]基于VR技術開發(fā)出一種新型上肢康復系統(tǒng)，用本體感覺反饋取代視覺反饋來提高患者的運動控制能力。系統(tǒng)采用模擬起居室的虛擬環(huán)境，患者需要依靠自己本體感受的反饋信息，將患側手握的虛擬半透明柱體移動到不透明柱體所在的目標位置，用這種方法亦能提高患者的日常生活能力。Burdea等[13]開發(fā)了康復訓練系統(tǒng)“RutgerArmII”，系統(tǒng)由運動跟蹤、重力和虛擬現(xiàn)實游戲3個模塊組成，利用紅外技術跟蹤到患者的運動數(shù)據(jù)，使其能在虛擬場景中進行游戲式訓練，并能得到相關的觸覺反饋。國內眾多學者對上下肢康復也作了很多研究。王瑞利等[14]設計了結合主動、被動和助力訓練的踝關節(jié)康復系統(tǒng)，并添加了功能評價機制，為患者制訂治療方案提供可靠的證據(jù)?？赂Ｈ萚15]借助Kinect設備開發(fā)了一款基于視頻運動跟蹤的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)用來輔助患者的上肢康復。張金龍[16]設計了一款手指康復系統(tǒng)，包含了手勢變換、坦克射擊和賽車競速3種游戲，非常具有趣味性。華南理工、中南大學附屬第三醫(yī)院與廣州一康醫(yī)療設備有限公司三方聯(lián)合研發(fā)的虛擬廚房訓練系統(tǒng)[17]，患者通過在其中漫游并完成燒開水、擺餐具、盛水果等一系列的廚房操作來訓練偏癱上肢的運動功能，將該系統(tǒng)應用到33例上肢功能障礙患者身上，結果顯示比傳統(tǒng)訓練方式的康復效果更為顯著。
4.2VR在認知康復中的應用
認知是指人腦接受外界信息，經(jīng)過加工處理轉換成內在的心理活動，從而獲取知識或應用知識的過程，它包括記憶、語言、視空間、執(zhí)行、計算和理解判斷等方面。認知功能障礙對患者日常生活的影響有時甚至超過了軀體功能障礙，因此也成為醫(yī)學界面臨的重要課題之一。將VR技術應用于認知康復，可以在虛擬環(huán)境中為患者提供安全可控的刺激進行治療，并能監(jiān)測多種重要指標，表現(xiàn)出傳統(tǒng)方法無法比擬的優(yōu)勢。Godehard等[18]利用VR系統(tǒng)治療有空間認知和記憶缺陷的輕度認知功能障礙患者，讓他們在虛擬的公園和迷宮里根據(jù)地標（房子、汽車、高山等）尋找寶藏，加強患者以自我和非自我為中心記憶的能力。Caglio等[19]利用3D電子游戲進行記憶康復的研究，發(fā)現(xiàn)虛擬航行訓練可以激活記憶區(qū)域，改善成人腦損傷患者的記憶功能。王文春等[20]設計的虛擬認知康復訓練系統(tǒng)，包括注意力、記憶力、思維操作能力等七大訓練模塊，每個模塊又設計了高、中、低3種級別的題目。將該系統(tǒng)應用到38例有認知功能障礙的患者身上，結果表明，虛擬認知康復系統(tǒng)在注意力和空間知覺的改善方面優(yōu)于傳統(tǒng)的康復訓練模式，且更具趣味性，適用于臨床推廣。戚淮兵等[21]設計了基于Agent的虛擬認知康復系統(tǒng)，能為患者提供感官上的刺激，糾正認知偏差，具有開放、自主、可移植的特點。盡管如此，在我國內陸地區(qū)，VR技術輔助認知康復治療的研究仍處于初級階段，能夠真正進行臨床應用的系統(tǒng)較少，還需要不斷的探索和研究。
4.3VR在遠程康復中的應用
目前，我國經(jīng)濟發(fā)展均衡度還較低，各地的醫(yī)療設施建設也存在很大差異，康復醫(yī)療機構集中在大中城市，許多地區(qū)缺乏必要的康復服務，給廣大群眾帶來不便。虛擬現(xiàn)實技術結合網(wǎng)絡通訊技術可以將一流的醫(yī)療資源傳送到較落后的地區(qū)，為康復醫(yī)學帶來革命性的變化。MJJohnson等[22]利用網(wǎng)絡通訊技術使中風的患者可以在家中進行康復訓練。李軍強等[23]設計了一套遠程監(jiān)控系統(tǒng)，用虛擬人的運動再現(xiàn)患者手臂的運動，實現(xiàn)監(jiān)控功能，從而使醫(yī)生掌握患者手臂的運動情況。王月姣等[24]設計了基于力反饋的遠程康復訓練虛擬駕駛系統(tǒng)，治療師端的計算機能實時顯示患者訓練視頻、相關訓練數(shù)據(jù)及當前訓練方案，并能據(jù)此實時修改訓練方案?？梢?，VR技術有利于提高落后地區(qū)的醫(yī)療水平，優(yōu)化醫(yī)學資源分配，推動我國社區(qū)康復的建設進程。
5結語
關鍵詞：交互；新媒體；藝術創(chuàng)作；現(xiàn)狀
一、交互性在新媒體藝術創(chuàng)作中的應用
我們所談的新媒體是一個約定俗成的概念，首先需要指出其并非指“新的媒體”，而是特指數(shù)字媒體類型。數(shù)字承接了傳統(tǒng)媒體時代的獨特性，并且隨著新媒體技術的發(fā)展，藝術創(chuàng)作呈現(xiàn)出不同以往的豐富性，尤其是影像交互的表現(xiàn)方式產(chǎn)生了全新的互動，觀者的體驗和交互過程也成為作品的一部分。新的介質融合會帶來新的語言，對傳統(tǒng)藝術進行更多手段的嘗試和升華。隨著近年來新媒體影像技術、互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，在新媒體創(chuàng)作中的交互性變得越來越重要，成為其主要的表現(xiàn)手段及特征。網(wǎng)絡技術和交互技術的飛速發(fā)展為藝術創(chuàng)作提供了保障，交互特征明確的新媒體藝術不再是為場館的觀眾而創(chuàng)作，它更貼近生活，它不僅走向大眾，還讓大眾參與其中。新時代的影像交互作品對大眾心理、社會心理、藝術認知都起到了不可低估的作用。藝術家的創(chuàng)作一方面可以探索更為全面、深入的藝術表現(xiàn)形式，另一方面也為發(fā)掘新媒體的特點、傳播及特征提供了前沿性的探索。新的形式不但影響著人的視覺感受，還與人的思維意識狀態(tài)有著直接關系。藝術創(chuàng)作的形式、構成變化也產(chǎn)生了新的理論模式。隨著時展，探索新的藝術創(chuàng)作表現(xiàn)理論是新時代的重要內容。
二、交互式新媒體藝術創(chuàng)作發(fā)展綜述
歐美新媒體藝術家哲學理念基礎較為深厚，致力于研究藝術的本體問題，其作品關注探索精神本質，研究的問題有一定社會深度。在藝術家的創(chuàng)作中不再僅探索形式的互動，他們還更加關注和觀眾之間的情感交流。美國韓裔藝術家白南準（NamJunePaik）的影像交互作品開創(chuàng)了上世紀六七十年代新媒體的先河,著名作品《TVBuddha,1974》中，傳統(tǒng)的佛像與攝像機的面對面，體現(xiàn)了無言的，長久的對話；JaumePlensa在芝加哥的電子噴泉實驗作品《crownfountain》采集了大量芝加哥市民的面部影像，然后用兩塊巨大的電子屏展現(xiàn)在廣場上，有時微笑，有時會噘嘴向外面噴水，然后真的水就從電子屏流出來；JudithDoyle的交互影像作品《姿態(tài)云》用攝像頭現(xiàn)場隨機捕捉觀眾的動作，并投射在屏幕上，隨著動作形成軌跡影像，呈現(xiàn)一種規(guī)則抽象圖形。作品通過此種方式和受眾產(chǎn)生了影像互動；BillViola1996年的視頻裝置作品《TheCrossing》除了三維世界，還將時間和感知容納到作品中；EricWhitacre的網(wǎng)絡協(xié)作作品《VitualChoir》通過全世界的歌唱者錄制其演唱視頻上傳到網(wǎng)絡，合并組成虛擬合唱團；EduardoKac的作品《Uirapuru》展示了遠程互動，進一步拓展了互動的時空關系；Mark的作品《網(wǎng)絡旗幟》通過網(wǎng)絡進行交互實驗，是交互藝術形式的一次嘗試。2015年米蘭世博會，德國館通過叫“Seedboard”的紙板代替顯示器，實現(xiàn)了多人與投影的互動過程，而日本館的“數(shù)字餐廳”則可以讓瀏覽者拿起筷子通過影像互動體驗虛擬的饕餮大餐。國內的新媒體藝術的發(fā)展相對晚于國外，因此其發(fā)展軌跡也受到國外新媒體藝術的影響。從上世紀80年代開始，早期探索者有張培力、陳紹雄、王功新、宋冬、邱志杰、高士明等。近年隨著新媒體的發(fā)展轉向更豐富的形式，2000年后的新媒體藝術家層出不窮，如徐文愷、曹斐、林科、陸揚等。其中宋冬的作品《撫摸》重新探索了“距離”的概念，他通過用一只錄像中虛擬的“手”實現(xiàn)對公共空間的撫摸探索；王跖與周戭的《失眠者的夜晚》是一件裝置作品，其影像會隨著光線和形狀的變化堆衍成圖像的改變，并與人造宇宙產(chǎn)生互動。黃心健的《上海我能請你跳支舞嗎？》中的互動裝置以藍天白云為背景，隨著觀眾在屏幕前晃動身體翩翩起舞；此外還有徐文愷的《記憶販賣機》、繆曉春的《變形記》等，近年來大量的新藝術家也進入到新媒體創(chuàng)作的嘗試中。近些年隨著VR、AR等虛擬現(xiàn)實技術的不斷成熟，影像交互作品得到極大發(fā)展。如美國好萊塢新型VR制片人BrianSethHurst的虛擬現(xiàn)實電影作品《MyBrother’sKeeper》中，受眾可以體驗到沉浸式、交互式的全新影視交互體驗。
三、針對新媒體藝術交互性理論的研究
國外的新媒體藝術創(chuàng)作理論也較早，邁克爾拉什(MichaelZush)在《NewMediainLate20th-CenturyArt》中論述了新媒體的藝術類型，描繪了新媒體在影像交互領域的發(fā)展趨勢；PZioga在《AHypothesisofBraintoBrainCouplinginInteractiveNewMediaArtandGamesUsingBrainComputerInterfaces》中對互動新媒體藝術的形式與神經(jīng)科學進行了對比研究，探索了大腦不同活動的相互影響。Dietrich的作品《ArchivalScienceDigitalforensicsandNewmediaart》分析并提出了互動關系對數(shù)字化產(chǎn)品的重要性。BGraham在《HistoriesofParticipationandNewmediaart》中提出了新媒體藝術的核心是參與，他強調了作者、作品和觀眾三者之間的互動。在國內的研究方面，于東興在《虛擬現(xiàn)實技術與電影發(fā)展的前景》中認為電影呈現(xiàn)的并非是圖像的集合,而是通過圖像中介建立起對人類社會關系的全新認識,是一種更為可取的意識形態(tài)手段；清華的魯曉波提出了新媒體藝術的概念，提出了新媒體藝術是具有實時性、交互性、體驗性的一種藝術；許鵬在《中國新媒體藝術研究發(fā)展現(xiàn)狀與理論課題》中，對中國新媒體藝術研究理論范疇進行了定義。
四、新媒體藝術相關研究機構的發(fā)展
隨著新媒體藝術作品的發(fā)展，世界各地相關的新媒體研究機構也逐漸建立。從上世紀90年代起，不少著名研究機構和高等院校紛紛成立類似的研究中心或實驗室。德國ZKM科技媒體藝術中心是以“互動藝術”為主題的藝術博物館。旨在探討科技發(fā)展對當前藝術的影響，并致力于推動媒體藝術的發(fā)展；奧地利林茲電子藝術中心研發(fā)的互動電子書，將來也可能成為另一種新的資訊媒體；日本東京ICC嘗試在新媒體、新技術、新藝術，以及人類之間搭建溝通的橋梁；美國麻省理工學院(MIT)媒體實驗室則致力于研發(fā)嶄新的數(shù)字媒體應用工具及軟件，有前瞻性、創(chuàng)造性的研究思路和課題；荷蘭V2媒體藝術中心以策劃各類媒體藝術有關的活動而聞名全球；此外還有一些企業(yè)研究機構在新媒體行業(yè)中起到重要作用，如微軟實驗室旗下的加隆拉尼爾（JaronLanier）實驗室，主要研究多人增強現(xiàn)實技術。
五、交互式新媒體藝術的重要特征及發(fā)展趨勢
1.交互形式更加深入和呈現(xiàn)多樣性
作品和觀者的“交互（interactivity）”是新媒體藝術的重要表現(xiàn)形式，通過交互過程可以進一步加強作品的體驗，使主題得到升華。交互過程不僅是作品和觀者的互動，也是觀者之間的互動；交互不僅可以通過行為，還可以通過影像、時間以及觀者的感知來得以實現(xiàn)?！敖换プ鳛樾旅襟w藝術的主要特征,是區(qū)別于其他后現(xiàn)代藝術門類的關鍵”。交互式新媒體藝術不再只是為走進展廳的觀眾創(chuàng)作，它走出展廳，成為與大眾的體驗直接關聯(lián)的形式。交互性成為新媒體藝術創(chuàng)作未來的趨勢。在交互形式上，未來也日趨豐富。
2.遠程協(xié)作和參與進一步加強
隨著網(wǎng)絡技術發(fā)展，新媒體創(chuàng)作更趨向網(wǎng)絡化，更趨向大眾?；ヂ?lián)網(wǎng)有其他媒介所不具備的整合平臺的功能,其最大的特征是人們可以跨越地理和空間障礙進行交流和溝通。上世紀80年代以來,許多藝術家開始利用互聯(lián)網(wǎng)技術進行各種形式的藝術創(chuàng)作。遠程協(xié)作分為兩個層次：首先藝術家們的共同協(xié)作，如《虛擬合唱團》中，幾百個身處不同地區(qū)，不同國家的歌者可以通過平臺將演唱視頻進行組合，展現(xiàn)出完美的合唱。其次是藝術家和觀眾的協(xié)作，網(wǎng)絡平臺的交互不只體現(xiàn)為觀眾的簡單選擇，而是根據(jù)觀眾的主觀意識改變影像程序，引發(fā)圖像或聲音的隨機變化。MarkNapier的作品《網(wǎng)絡旗幟》中，交互作品內容允許來自世界各地的用戶在作品中留下一面旗幟，隨著旗幟的累積分布，作品的象征意義也在不斷發(fā)生演變。
3.用戶體驗成為作品重要環(huán)節(jié)
交互式新媒體作品從作者為中心逐步轉變到以觀者為中心，很多創(chuàng)作過程已經(jīng)延伸到觀者體驗的環(huán)節(jié)，觀看過程本身及其反應也成為作品內容。某種程度上來看,新媒體藝術已經(jīng)成為了一種大眾性的媒介行為。交互作品一改過去的單向呈現(xiàn)轉變?yōu)闃嫿ㄗ髡摺^者以及觀者之間的交互性方式。甚至以觀者為中心的隨機影像。因此從觀眾的角度出發(fā)進行藝術作品展現(xiàn)方式的研究是一個全新的視角。如墨西哥藝術家MiguelChevalier的互動作品《超自然》中，他將作品的場景放在公共空間，當觀賞者在影像前走過作品時，影像中的花朵、蘆葦?shù)戎参飼S著路人的方向來回擺動，仿佛有微風吹拂，與觀眾們產(chǎn)生直接的互動。體驗者的參與過程構成了新媒體藝術創(chuàng)作本身。在互動關系中，觀眾不再是被動的觀賞者，他們成為作品的構成要素。在很多新媒體藝術作品中，作者只是觀念展現(xiàn)的平臺搭建者，而體驗者的影像互動體驗是完成作品的關鍵。
4.交互性創(chuàng)作在影視創(chuàng)作中的應用
新媒體在影像創(chuàng)作中的應用主要是指虛擬現(xiàn)實技術。虛擬現(xiàn)實技術可以實現(xiàn)兩個重要的影像特征：一是沉浸式全景體驗，二是產(chǎn)生交互性。這兩點在影像創(chuàng)作，尤其是影視創(chuàng)作中是革命性的。在美國的Hurst拍攝的虛擬現(xiàn)實電影作品《MyBrother’sKeeper》,給觀眾展現(xiàn)出極為震撼的沉浸感和全新的主動視角；美國加州大學體驗科技中心拍攝的虛擬現(xiàn)實紀錄片《格陵蘭島》對主動式觀影體驗進行探索。同時我們也看到，由于交互特性的加入，對導演的作品表現(xiàn)力產(chǎn)生了較大的沖擊，全景式的鏡頭也對影視鏡頭語言提出了挑戰(zhàn)。但長遠來看，虛擬現(xiàn)實技術對影視作品的影響將會不斷地滲透，并逐步探索出適合的作品形式。
