時(shí)間：2023-06-02 09:20:04
開(kāi)篇：寫(xiě)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(shí)技術(shù)綜述，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
>> 淺析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸性 淺析虛擬現(xiàn)實(shí)建模的實(shí)現(xiàn) 淺析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育新聞中的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與新聞行業(yè)的關(guān)聯(lián)性研究 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新聞報(bào)道中的創(chuàng)新性應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)畫(huà)在影視新聞中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展趨向淺析 虛擬現(xiàn)實(shí)的黎明 虛擬現(xiàn)實(shí)的恐慌 虛擬現(xiàn)實(shí)的救贖 身邊的虛擬現(xiàn)實(shí) 淺析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在媒體中的運(yùn)用 對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展及現(xiàn)狀的探析 淺談虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展與展望 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 困境中前行：虛擬現(xiàn)實(shí)新聞發(fā)展探索與反思 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新聞直播節(jié)目中的應(yīng)用研究 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)背景下沉浸式新聞的應(yīng)用 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在新聞報(bào)道中的應(yīng)用分析 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：l.
③資料來(lái)源：；杜江，杜偉庭.“VR+新聞”：虛擬現(xiàn)實(shí)報(bào)道的嘗試，[J]青年記者，2016.
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關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);虛擬現(xiàn)實(shí) 技術(shù)
前言
伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 人類(lèi)社會(huì)步入了嶄新的世紀(jì)， 經(jīng)濟(jì)的全球化和社會(huì)的信息化， 促使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈， 制造企業(yè)為了在競(jìng)爭(zhēng)中求得生存和發(fā)展， 必須以最快的上市速度， 最好的質(zhì)量， 最低的成本和最優(yōu)的服務(wù)， 滿足不同顧客的需求。這就要求企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)必須具有高度的柔性， 對(duì)市場(chǎng)需求的變化做出快速反應(yīng)， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由此產(chǎn)生。
1.虛擬現(xiàn)實(shí)的內(nèi)涵和特點(diǎn)
虛擬現(xiàn)實(shí)是實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)， 即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)， 在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作， 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)以及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程， 以增強(qiáng)制造過(guò)程各級(jí)的決策與控制能力。虛擬現(xiàn)實(shí)雖然不是實(shí)際的制造， 但卻實(shí)現(xiàn)實(shí)際制造的本質(zhì)過(guò)程， 是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問(wèn)題， 提高人們的預(yù)測(cè)和決策水平， 使得制造技術(shù)走出主要依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)的狹小天地， 發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段。與實(shí)際制造相比較， 虛擬現(xiàn)實(shí)的主要特點(diǎn)是：
（1）產(chǎn)品與制造環(huán)境是虛擬現(xiàn)實(shí)， 在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試， 甚至設(shè)計(jì)人員或用戶可“進(jìn)入”虛擬的制造環(huán)境檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)、加工、裝配和操作， 而不依賴(lài)于傳統(tǒng)的原型樣機(jī)的反復(fù)修改;還可將已開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品（部件）存放在計(jì)算機(jī)里， 不但大大節(jié)省倉(cāng)儲(chǔ)費(fèi)用， 更能根據(jù)用戶需求或市場(chǎng)變化快速改變?cè)O(shè)計(jì)， 快速投入批量生產(chǎn)， 從而能大幅度壓縮新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間， 提高質(zhì)量、降低成本。
（2）可使分布在不同地點(diǎn)、不同部門(mén)的不同專(zhuān)業(yè)人員在同一個(gè)產(chǎn)品模型上同時(shí)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(shí)間和誤差， 從而使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以快捷、優(yōu)質(zhì)、低耗響應(yīng)市場(chǎng)變化。
2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中應(yīng)用
（1）虛擬產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)（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(zhì)形式。概念設(shè)計(jì)是指對(duì)產(chǎn)品起始的設(shè)計(jì)構(gòu)思，目的是為了捕捉產(chǎn)品的基本形態(tài)。概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要階段，因?yàn)楫a(chǎn)品成本的60%～70%是概念設(shè)計(jì)決定的。虛擬概念設(shè)計(jì)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，為設(shè)計(jì)者提供基于語(yǔ)言識(shí)別和手勢(shì)跟蹤的輸入方式，設(shè)計(jì)者可隨時(shí)、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(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行觀察和操作，其目的是獲得足夠多的有關(guān)產(chǎn)品式樣和形狀的信息，從而達(dá)到滿意的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)表達(dá)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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)大大減少了投放市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)性，保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一次性成功。設(shè)計(jì)時(shí)可以針對(duì)不同用戶及愛(ài)好者的需求，在不同的虛擬環(huán)境中，讓他們親自體驗(yàn)修改模型的感受，充分感受了自己所喜愛(ài)的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實(shí)”情況。
（2）虛擬設(shè)計(jì)。虛擬設(shè)計(jì)（Virtual Design）就是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬的產(chǎn)品，來(lái)分析、研究、檢查所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)要求，有問(wèn)題及時(shí)修改，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更為完善，或者說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。虛擬設(shè)計(jì)涉及到許多的學(xué)科和專(zhuān)業(yè)技術(shù)，屬于多學(xué)科交互技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)上，目前提出兩種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的工程設(shè)計(jì)方法。一種是利用現(xiàn)有的CAD 系統(tǒng)產(chǎn)生模型，再將其轉(zhuǎn)換成虛擬現(xiàn)實(shí)軟件支持的格式，然后將模型輸入到虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的環(huán)境中，完成虛擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，用戶充分利用各種增強(qiáng)的效果設(shè)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(shí)技術(shù)引入CAD 環(huán)境，這種設(shè)計(jì)環(huán)境中的對(duì)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(nèi)在的物理性能、功能作用等信息。對(duì)象之間相互作用時(shí)能反映出對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)等隨外部輸入的實(shí)時(shí)改變。設(shè)計(jì)者直接在虛擬環(huán)境中參與設(shè)計(jì)，采用虛擬設(shè)計(jì)可以對(duì)產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的布局設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力仿真設(shè)計(jì)，避免可能出現(xiàn)的干涉和其它不合理問(wèn)題;同時(shí)可以檢查運(yùn)動(dòng)構(gòu)件工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系。
（3）虛擬制造。虛擬制造（Virtual Manufacturing）是實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的映射，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，將與產(chǎn)品制造相關(guān)的各種過(guò)程與技術(shù)集成在三維的、動(dòng)態(tài)的仿真真實(shí)過(guò)程的實(shí)體數(shù)字模型之上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)以及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程，以增強(qiáng)制造過(guò)程各級(jí)的決策與控制能力。虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中得以成功地推廣應(yīng)用，其中在航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域中的應(yīng)用尤為典型。虛擬制造在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用涉及到汽車(chē)的整個(gè)生命周期，它可以在汽車(chē)生產(chǎn)設(shè)備、工裝和模具，甚至校車(chē)的設(shè)計(jì)之前，很容易地生產(chǎn)系統(tǒng)和工藝過(guò)程進(jìn)行建模、修改、分析及優(yōu)化。比如，通用電動(dòng)車(chē)部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 軟件，建成了第一個(gè)完全數(shù)字化的機(jī)車(chē)樣機(jī)模型，并圍繞這個(gè)數(shù)字模型并行地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造夾模具工裝設(shè)計(jì)和可維修性設(shè)計(jì)。此舉顯著降低了研制費(fèi)用及生產(chǎn)成本，大大增強(qiáng)了全球競(jìng)爭(zhēng)能力。由此可見(jiàn)，虛擬制造用虛擬樣機(jī)代替具體物理模型，對(duì)產(chǎn)品的全壽命周期進(jìn)行展示、分析和測(cè)試，對(duì)存在問(wèn)題的地方進(jìn)行修改，提高產(chǎn)品一次試驗(yàn)成功率，減少設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，縮短設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高研發(fā)水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
4.結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)在，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中獲得較為成熟的運(yùn)用，但仍是初級(jí)階段。可以預(yù)見(jiàn)得到，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將逐漸應(yīng)用到設(shè)計(jì)制作的各個(gè)環(huán)節(jié)中，為設(shè)計(jì)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展提供無(wú)限動(dòng)力。
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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；遠(yuǎn)程教育；應(yīng)用模式
一、引言
教育技術(shù)的發(fā)展緊緊伴隨著技術(shù)進(jìn)步的步伐發(fā)展，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展現(xiàn)代教育技術(shù)也呈現(xiàn)出日新月異的局面。有研究表明，隨著通信技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)教育技術(shù)特別是遠(yuǎn)程教育技術(shù)的研究呈現(xiàn)出由電視技術(shù)到計(jì)算機(jī)技術(shù)再到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展路徑。例如美國(guó)早期的教育技術(shù)研究集中在視聽(tīng)教育方面，對(duì)電視媒體比較關(guān)注。90年代以后，計(jì)算機(jī)逐漸普及應(yīng)用，教育技術(shù)相關(guān)的新詞語(yǔ)，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(shù)的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展，“遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)”“MOOC課程”“虛擬教室”“虛擬實(shí)驗(yàn)”等新術(shù)語(yǔ)又不斷出現(xiàn)在現(xiàn)代教育技術(shù)研究的舞臺(tái)上，呈現(xiàn)出新的發(fā)展局面。我國(guó)是教育大國(guó)，發(fā)展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育已成為我國(guó)教育發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。近年來(lái)，在我國(guó)教育技術(shù)主要的研究刊物中，包括《電化教育研究》《中國(guó)電化教育》《中國(guó)遠(yuǎn)程教育》《開(kāi)放教育研究》《現(xiàn)代教育技術(shù)》《現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育》，對(duì)包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在內(nèi)的新的信息技術(shù)應(yīng)用做了大量研究。本文在綜合分析相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，分別論述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要的應(yīng)用特點(diǎn)、虛擬現(xiàn)實(shí)在教育技術(shù)中的應(yīng)用模式和關(guān)鍵技術(shù)。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的主要優(yōu)勢(shì)
我國(guó)的遠(yuǎn)程教育經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：一是主要依靠郵政通訊手段進(jìn)行函授教育；二是利用廣播和電視開(kāi)展廣播電視教育；三是以信息為基礎(chǔ)開(kāi)展的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育。特別是20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為代表的遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，隨著多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等新型媒體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，現(xiàn)代遠(yuǎn)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(shí)空界限、資源共享、交互沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境。其中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”是一種利用計(jì)算機(jī)為用戶生成模擬人物和場(chǎng)景的技術(shù)，該模擬的人物和場(chǎng)景非常相似于所對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)世界人物和場(chǎng)景，使用戶能夠得到一種類(lèi)似真實(shí)世界所能給與的感受和體驗(yàn)。所以又稱(chēng)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以虛擬出“一個(gè)真實(shí)的世界”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同時(shí)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(shí)技術(shù)首先追求的是能夠達(dá)到沉浸的“真實(shí)”體驗(yàn)，能夠提供有效的人機(jī)“交互”，能夠?yàn)橛脩籼峁┮环N甚至超越現(xiàn)實(shí)意境的“想象”空間。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一門(mén)綜合性的技術(shù)，不僅包括圖形學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)、人工智能等特殊的信息技術(shù)，而且涉及數(shù)學(xué)、物理、通信，甚至與氣象、地理、美學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)學(xué)等相關(guān)知識(shí)。如果真的能夠方便地生成各種虛擬的現(xiàn)實(shí)世界，同時(shí)又具有3I特性，必將在遠(yuǎn)程教育中發(fā)揮重要的作用。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用模式
前一個(gè)時(shí)期，我國(guó)遠(yuǎn)程教育技術(shù)大多還是基于網(wǎng)頁(yè)的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，依靠文字和平面動(dòng)畫(huà)提供在線的教育服務(wù)。由于教育者和學(xué)習(xí)者的時(shí)空相對(duì)分離而無(wú)法提供身臨其境的學(xué)習(xí)環(huán)境，也由于教育內(nèi)容更多屬于單向的線性播放模式而無(wú)法提供人機(jī)交互環(huán)境，還由于只是通過(guò)視頻進(jìn)行演示教學(xué)而無(wú)法提供真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，大大降低了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，已無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化、智能化、虛擬化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因其特有的多感知性、浸沒(méi)感、交互性和想象性等特點(diǎn)，在遠(yuǎn)程教育中具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)和潛力。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身也在發(fā)展之中，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用也在實(shí)踐探索之中。從目前情況看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的主要應(yīng)用可以分為兩個(gè)層面：一是簡(jiǎn)單應(yīng)用，基本上是在教室教學(xué)資料中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作課件，將抽象問(wèn)題和復(fù)雜問(wèn)題直觀化、可視化。例如醫(yī)學(xué)教育中的人體結(jié)構(gòu)和各類(lèi)生命循環(huán)系統(tǒng)功能演示等。二是高級(jí)應(yīng)用，所謂高級(jí)是用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專(zhuān)門(mén)制作特殊功能的系統(tǒng)，并在遠(yuǎn)程教育平臺(tái)上使用。這類(lèi)高級(jí)的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用主要包括三個(gè)方面：一是虛擬訓(xùn)練場(chǎng)和虛擬實(shí)驗(yàn)室。專(zhuān)門(mén)提供規(guī)模較大的分布式專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)環(huán)境。例如軍事訓(xùn)練環(huán)境，運(yùn)用軍事仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和分布計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建真實(shí)的軍事對(duì)抗訓(xùn)練環(huán)境，這已經(jīng)是成功的應(yīng)用模式了。同樣，在一般的學(xué)科專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，可以通過(guò)建構(gòu)虛擬實(shí)驗(yàn)室，使得許多現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室功能可以虛擬化。二是虛擬教室和學(xué)習(xí)環(huán)境。這類(lèi)應(yīng)用主要是提供虛擬的數(shù)字校園，在網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字校園里有著許多不同授課內(nèi)容的“教室”，有著虛擬化的校園、圖書(shū)館和學(xué)科專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站，甚至有著同類(lèi)學(xué)員的學(xué)習(xí)“社區(qū)”。三是虛擬創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)境。現(xiàn)代教育提倡的創(chuàng)新學(xué)習(xí)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的運(yùn)用也逐漸成為了可能。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以建立實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)環(huán)境，學(xué)生可以開(kāi)展近乎真實(shí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。如服裝設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)和科技產(chǎn)品設(shè)計(jì)。如果再能夠利用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的機(jī)制，這樣的設(shè)計(jì)環(huán)境將會(huì)是非常有意義的。總之，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人們可以虛擬出一個(gè)真實(shí)的校園環(huán)境或者構(gòu)建一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)渲染的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境將會(huì)讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中學(xué)習(xí)的感受就如同在3D游戲中一樣，他們可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行三維交互、實(shí)時(shí)地參與教學(xué)活動(dòng)、與教師進(jìn)行溝通。
四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)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(shí)技術(shù)運(yùn)用于遠(yuǎn)程教育，應(yīng)該分別從技術(shù)和應(yīng)用兩個(gè)方面關(guān)注以下問(wèn)題。從技術(shù)的角度，要重點(diǎn)關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)。要想理想地用計(jì)算機(jī)生成真實(shí)感很強(qiáng)的虛擬世界，并且能夠在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)交互使用，技術(shù)難度是很大的。目前大多數(shù)人認(rèn)為有五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)正在積極突破。（一）動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)一般說(shuō)環(huán)境建模比對(duì)象個(gè)體建模復(fù)雜，而動(dòng)態(tài)的環(huán)境建模更具有挑戰(zhàn)。動(dòng)態(tài)環(huán)境建模目的是獲取實(shí)際環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。（二）實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)目前三維圖形技術(shù)盡管已經(jīng)較為成熟，但是如何實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)”生成仍然是挑戰(zhàn)。（三）立體顯示技術(shù)目前虛擬現(xiàn)實(shí)的交互能力主要依賴(lài)于立體顯示和傳感器技術(shù)。但現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的跟蹤精度和跟蹤范圍也有待提高。（四）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具和運(yùn)行平臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)比較復(fù)雜，效率和質(zhì)量保證也很困難，網(wǎng)絡(luò)化的運(yùn)行平臺(tái)也很難滿足廣域網(wǎng)環(huán)境。目前還必須重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的有效開(kāi)發(fā)工具和高效分布式運(yùn)行平臺(tái)。（五）系統(tǒng)集成技術(shù)集成技術(shù)包括信息的同步技術(shù)、模型的標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)管理模型、識(shí)別和合成技術(shù)等等。由于虛擬現(xiàn)實(shí)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(fù)雜。從應(yīng)用角度，要更新教育觀念并能夠有效運(yùn)用建模技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境。包括如何運(yùn)用建模技術(shù)構(gòu)建與教學(xué)相關(guān)的對(duì)象和場(chǎng)景，如何構(gòu)建以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)過(guò)程，如何設(shè)計(jì)人機(jī)交互環(huán)節(jié)等等。當(dāng)然熟練掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)是重要的應(yīng)用基礎(chǔ)。正像高質(zhì)量的動(dòng)漫游戲制作非常不易一樣，好的虛擬現(xiàn)實(shí)教育作品的研發(fā)也是具有挑戰(zhàn)性的。
五、結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用逐漸呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、智能化和虛擬化的重要趨勢(shì)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用模式包括：虛擬訓(xùn)練場(chǎng)和虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬教室和學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)境。當(dāng)前相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和新的應(yīng)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(xué)院數(shù)字媒體學(xué)院
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；職業(yè)教育；工科；實(shí)訓(xùn)課程
收稿日期：2007―09―28
作者簡(jiǎn)介：梅婷（1984―），女，漢族，浙江省杭州市人，浙江工業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育研究所，碩士研究生，主要研究方向：高等職業(yè)技術(shù)教育。
李海宗（1963―），男，漢族，甘肅省隴西人，浙江工業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育研究所，副教授，主要研究方向：高等職業(yè)技術(shù)教育、教育教學(xué)評(píng)價(jià)。
計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)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(lái)了革命性的影響。分析職業(yè)技術(shù)教育本身的特點(diǎn)，結(jié)合新興的技術(shù)手段，探求兩者的完美結(jié)合，也許可以打開(kāi)制約職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)課程實(shí)施的瓶頸，尋找新的突破口。
一、什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成一個(gè)逼真的三維虛擬環(huán)境，并通過(guò)使用傳感設(shè)備與之相互作用的新技術(shù)。它為用戶提供了一種臨境（immersible）和多感覺(jué)通道（multi-sensory）的體驗(yàn)，是計(jì)算機(jī)與用戶之間的一種更為理想化的人―機(jī)界面形式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)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(jī)、數(shù)據(jù)手套及腳踏板等傳感裝置，將操作者置身于計(jì)算機(jī)生成的三維虛擬環(huán)境中。操作者通過(guò)傳感裝置與虛擬環(huán)境交互作用，可獲得視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種感知，并允許操作和改變其中的“物體”。 與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有“3I”特點(diǎn)：強(qiáng)烈的“身臨其境”的沉浸感（Immersion）；友好親切的人機(jī)交互性（Interaction）；發(fā)人想像的刺激性（Imagination）。
目前，隨著信息處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也在逐步發(fā)展和完善，按照系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能不同，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有以下四種基本應(yīng)用類(lèi)型：
（一）桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Desktop VR）。桌面型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較為容易，設(shè)備造價(jià)低，普及性好。
（二）沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Immersible VR）。沉浸型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一套技術(shù)復(fù)雜、設(shè)備造價(jià)較為昂貴的高級(jí)系統(tǒng)。
（三）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Distributed VR）。
（四）增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（Augmented VR）。
二、為什么要應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
職業(yè)教育有別于普通教育的一個(gè)重要特點(diǎn)就是在保證理論教學(xué)基礎(chǔ)上，突出強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生不但掌握一定的應(yīng)知理論，更重要的是學(xué)會(huì)一種實(shí)際的應(yīng)用能力。
實(shí)訓(xùn)是職業(yè)技能實(shí)踐訓(xùn)練的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指在學(xué)校能控制狀態(tài)下，按照人才培養(yǎng)規(guī)律與目標(biāo)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練的教學(xué)過(guò)程。
實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用能力，熟練掌握崗位技能的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)訓(xùn)課程開(kāi)設(shè)的成功與否，直接關(guān)系到學(xué)生的操作技能、創(chuàng)新精神、職業(yè)習(xí)慣與道德等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。
近年來(lái)，各地政府與學(xué)校都逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)訓(xùn)課程在職業(yè)教育中的重要作用，都不同程度地加大了實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地的硬件建設(shè)。然而，由于某些方面的原因，實(shí)訓(xùn)課程的開(kāi)展依然不盡如人意。比如：
（一）我國(guó)各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展差距大，職業(yè)技術(shù)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(shí)訓(xùn)課程的前期投入與后期消耗都非常大，且隨技術(shù)的發(fā)展，常需要更新?lián)Q代，因此仍然存在資金欠缺的問(wèn)題。
（二）一些實(shí)踐活動(dòng)存在一定的危險(xiǎn)性。如：可能會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，易危害人體健康；容易發(fā)生短路、爆炸等狀況。
（三）一些項(xiàng)目的運(yùn)作成本高昂。比如：所需的設(shè)備復(fù)雜、價(jià)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(lèi)物質(zhì)，以及因?qū)W生的誤操作而帶來(lái)的損耗。
因此，既然從資金上無(wú)法做到無(wú)窮滿足實(shí)訓(xùn)課程順利的開(kāi)展，那么，從科學(xué)技術(shù)上尋求一種新型的、實(shí)用的方法手段，作為突破口，從另一維度來(lái)解決這一系列的問(wèn)題，也許是職業(yè)教育走出實(shí)訓(xùn)困境的一條出路。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于職業(yè)教育實(shí)訓(xùn)課程中，區(qū)別于傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程，有下列一些優(yōu)勢(shì)：
（一）效率高。在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)營(yíng)造的仿真環(huán)境下開(kāi)展實(shí)訓(xùn)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(shí)際裝置或設(shè)備效率更高。
（二）投資少。相對(duì)于實(shí)際實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所的建設(shè)投資，建立一套相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的投資要小得多，通常，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的投資是實(shí)際系統(tǒng)投資的幾十分之一，且面對(duì)設(shè)備更新?lián)Q代，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)基地在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)、完善的投入更可以大幅度降低。
（三）消耗低。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通常是以軟件的形式在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，其使用的材料、能耗都很低，設(shè)備維修幾率小，即使出故障，也較易解決。
（四）應(yīng)用面廣。可以將一些危險(xiǎn)性高、開(kāi)展難度大、相對(duì)比較難控制的項(xiàng)目先用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行練習(xí)，待熟練掌握后，再去現(xiàn)實(shí)環(huán)境中操作，既解決了現(xiàn)實(shí)中無(wú)法開(kāi)展的難題，又在一定程度上保證了安全性。
（五）靈活性好。對(duì)過(guò)程中間或者局部的一些重點(diǎn)與難點(diǎn)，在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，可以人為進(jìn)行記錄與重現(xiàn)，多加演練，或者細(xì)節(jié)放大，且可以因人而異，自主調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度，便于學(xué)生較好掌握，還可以設(shè)置一些意外情境，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力。
（六）集成度高。可以在虛擬環(huán)境下完成整個(gè)工藝的設(shè)計(jì)、制造、修理、檢驗(yàn)等過(guò)程，做到真正一體化。
（七）開(kāi)展難度小。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與多媒體的有機(jī)結(jié)合，使得整個(gè)操作過(guò)程形象、生動(dòng)、有趣，較易吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
四、應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還應(yīng)注意的問(wèn)題
盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工科實(shí)訓(xùn)課程中擁有各種明顯優(yōu)勢(shì)，但因?yàn)榧夹g(shù)本身仍存在著許多尚未解決的理論問(wèn)題和尚未攻克的技術(shù)難題，在應(yīng)用與進(jìn)一步推廣過(guò)程中，仍然需要注意以下幾個(gè)方面：
首先，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)軟硬件技術(shù)平臺(tái)較高，技術(shù)設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)昂貴，職業(yè)技術(shù)院校應(yīng)該考慮本校的財(cái)力、技術(shù)力量和實(shí)訓(xùn)目的來(lái)選擇虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，
其次，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所營(yíng)造的環(huán)境畢竟與實(shí)際有一定的差距，在配備了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)后，決不能忽視學(xué)生在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中的體驗(yàn)。
此外，需要重視專(zhuān)業(yè)教師和實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師在推廣虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)工作中的作用。
作為一項(xiàng)新興的科學(xué)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還處于探索前進(jìn)與不斷完善階段，與教育、培訓(xùn)等領(lǐng)域也正開(kāi)始適應(yīng)、磨合，在實(shí)際應(yīng)用中，還存在很多需要解決的理論與技術(shù)上的問(wèn)題。但從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)，以及職業(yè)技術(shù)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(shí)技術(shù)在職業(yè)技術(shù)教育實(shí)訓(xùn)課程領(lǐng)域的應(yīng)用前景還是相當(dāng)廣闊、具有發(fā)展?jié)摿Φ摹?/p>
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；公共服務(wù)；應(yīng)用發(fā)展
引言
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍真實(shí)環(huán)境在視、聽(tīng)、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(duì)象進(jìn)行交互，產(chǎn)生真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。
1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用類(lèi)專(zhuān)利申請(qǐng)整體狀況分析
1.1 全球分析
圖1是涉及VR技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)的全球?qū)＠暾?qǐng)量年代分布圖，從中可以看出，自1992年起申請(qǐng)量呈較為穩(wěn)定的上升趨勢(shì)，在2000年達(dá)到第一個(gè)巔峰，但在2001年起專(zhuān)利申請(qǐng)量有所回落，2002年到2004年申請(qǐng)量較為平穩(wěn)。在2005年起申請(qǐng)量開(kāi)始回升，除2009年外整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在2012年達(dá)到第二個(gè)巔峰。雖然圖中顯示2013年起的申請(qǐng)量有所回落，但依據(jù)該類(lèi)專(zhuān)利申請(qǐng)量的發(fā)展軌跡來(lái)看，在2000年與2007年申請(qǐng)量達(dá)到峰值后，隨后的2到3年內(nèi)申請(qǐng)量往往有所回落，可以認(rèn)為這正是新一輪基礎(chǔ)技術(shù)的研發(fā)積累階段，由此可見(jiàn)，該類(lèi)申請(qǐng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，總體上保持良好狀態(tài)。
1.2 國(guó)內(nèi)分析
圖2示出了國(guó)內(nèi)VR技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)中的專(zhuān)利申請(qǐng)自1996年以來(lái)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，從中可以看出此類(lèi)專(zhuān)利申請(qǐng)總量整體來(lái)說(shuō)呈上升發(fā)展趨勢(shì)。2000年以前申請(qǐng)量極少，年申請(qǐng)量均在10件以下；2001年開(kāi)始，申請(qǐng)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(zhǎng)趨勢(shì)；直至2006年，申請(qǐng)量達(dá)到87件；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，VR技術(shù)也得到了極大的帶動(dòng)，經(jīng)過(guò)7年的發(fā)展，2013年的年申請(qǐng)量達(dá)到峰值153件；而由于專(zhuān)利文件自申請(qǐng)至公開(kāi)的期限限制，公開(kāi)數(shù)據(jù)不完整，導(dǎo)致2015年的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，不能準(zhǔn)確反映其申請(qǐng)情況。
2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在公共服務(wù)中的應(yīng)用發(fā)展
VR技術(shù)在公共服務(wù)中的應(yīng)用主要包括教學(xué)和醫(yī)療兩個(gè)大的方面，本節(jié)重點(diǎn)從專(zhuān)利文獻(xiàn)的申請(qǐng)時(shí)間軸上，對(duì)VR技術(shù)在公共服務(wù)中的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行梳理分析。
1998年5月18日，日本東芝集團(tuán)在專(zhuān)利申請(qǐng)JP13514698A中提出了將VR技術(shù)應(yīng)用于工廠設(shè)備安裝使用的教學(xué)中，在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有虛擬教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)處理器控制虛擬操作員的行為，并將其展示在顯示設(shè)備中，以供工人學(xué)習(xí)工廠設(shè)備的安裝使用方法。可見(jiàn)此時(shí)的虛擬教學(xué)僅僅是將教學(xué)內(nèi)容動(dòng)態(tài)的展示給學(xué)員，缺乏在虛擬環(huán)境中的互動(dòng)操作。
2001年6月13日，日本川崎重工業(yè)株式會(huì)社在專(zhuān)利申請(qǐng)JP20
01178134A中提出了受訓(xùn)人員通過(guò)終端下載虛擬空間模型和事件模型，并通過(guò)終端傳輸受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中的位置、發(fā)言以及動(dòng)作數(shù)據(jù)給服務(wù)器，由服務(wù)器存儲(chǔ)該訓(xùn)練數(shù)據(jù)并共享給受訓(xùn)者和培訓(xùn)老師。此時(shí)，VR技術(shù)在培訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)有了互動(dòng)形式，此后VR技術(shù)在公共服務(wù)中的應(yīng)用類(lèi)專(zhuān)利申請(qǐng)也趨向于增強(qiáng)參與者在虛擬環(huán)境中的交互感覺(jué)和沉浸感。
2008年1月29日，河海大學(xué)在專(zhuān)利申請(qǐng)CN200810018879中提出了利用VR技術(shù)幫助用戶進(jìn)行訓(xùn)練康復(fù)的方法，通過(guò)構(gòu)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(jì)算機(jī)，利用這種方法進(jìn)行訓(xùn)練康復(fù)訓(xùn)練，對(duì)人體不適部位的恢復(fù)產(chǎn)生積極影響。
2010年3月8日，韓國(guó)電子電信研究所在專(zhuān)利KR20100020297
A中提出了一種運(yùn)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）技術(shù)提供例如地下設(shè)施信息的裝置，包括分析地下設(shè)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(shè)施信息的信息搜索單元，描繪設(shè)施信息的單元，以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供單元來(lái)將設(shè)施的位置信息和具體的設(shè)施信息進(jìn)行合成，生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)信息。
2015年7月21日中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）在專(zhuān)利申請(qǐng)CN2015104
30078中公開(kāi)了一種基于頭戴式混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備的危險(xiǎn)行業(yè)安全培訓(xùn)系統(tǒng)，將虛擬場(chǎng)景顯示在位于受訓(xùn)者眼前的半透明顯示器上，配合現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，真實(shí)模擬各種危險(xiǎn)情況，可以對(duì)相關(guān)從業(yè)人員進(jìn)行有效的安全培訓(xùn)；通過(guò)混合顯示設(shè)備的顯示器讓受訓(xùn)者看到混合顯示場(chǎng)景，彌補(bǔ)現(xiàn)有非現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)的不足，帶給受訓(xùn)者最接近現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)的體驗(yàn)，得到最佳培訓(xùn)效果。
此間，VR技術(shù)在公共服務(wù)中的應(yīng)用分支也在不斷擴(kuò)展，陸續(xù)被應(yīng)用于虛擬股票市場(chǎng)的交易練習(xí)，虛擬社區(qū)，災(zāi)害環(huán)境預(yù)演，紡織品染色效果仿真，以及醫(yī)療教學(xué)等方面，隨著VR技術(shù)的不斷完善，其衍生技術(shù)的不斷成熟，可以預(yù)見(jiàn)的其在公共服務(wù)中的應(yīng)用還將不斷細(xì)分?jǐn)U展。
從本節(jié)分析中可以看出，重點(diǎn)專(zhuān)利主要集中在日韓等專(zhuān)利大國(guó)，其從虛擬現(xiàn)實(shí)的雛形技術(shù)人工現(xiàn)實(shí)（Artificial Reality）技術(shù)到虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）技術(shù)，再到目前交互性更強(qiáng)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality）技術(shù)都有一定的研究基礎(chǔ)，針對(duì)如何從技術(shù)角度來(lái)提高VR在不同領(lǐng)域的沉浸性、交互性和構(gòu)想性，這些方面的改進(jìn)創(chuàng)新點(diǎn)相對(duì)較高，對(duì)VR技術(shù)的應(yīng)用也起到了很大的推動(dòng)作用，與之相對(duì)的，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人主要針對(duì)VR技術(shù)在適應(yīng)中國(guó)具體國(guó)情下的更多的應(yīng)用領(lǐng)域提出了較多的專(zhuān)利申請(qǐng)，對(duì)其技術(shù)上的缺陷進(jìn)行的改進(jìn)較少。
3 結(jié)束語(yǔ)
盡管VR技術(shù)已經(jīng)在諸多領(lǐng)域獲得了比較成熟的應(yīng)用，但其仍是一門(mén)年輕的技術(shù)，通過(guò)VR技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)的全球?qū)＠暾?qǐng)量趨勢(shì)，可以預(yù)見(jiàn)的，在未來(lái)人們還會(huì)著眼于VR技術(shù)的開(kāi)發(fā)，那么為了能在此領(lǐng)域能夠跟上國(guó)際發(fā)展的步伐，中國(guó)具有加大投入研發(fā)VR技術(shù)的需求，加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，如從通過(guò)對(duì)體感式環(huán)境的搭建來(lái)增強(qiáng)沉浸性；通過(guò)對(duì)體驗(yàn)前后用戶自身的改變，來(lái)增強(qiáng)真實(shí)感；通過(guò)與虛擬環(huán)境在視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)上的代入來(lái)增強(qiáng)交互性等等。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)
1引言
虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)是通過(guò)多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合，生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的虛擬環(huán)境，用戶以自然的方式對(duì)虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行體驗(yàn)和交互。然而當(dāng)前的電子商務(wù)大多是基于Web的，要在其中普及由視覺(jué)頭盔和數(shù)字手套等設(shè)備構(gòu)成的力反饋式交互虛擬現(xiàn)0實(shí)是極其困難的(一是技術(shù)原因，二是資金原因)。但是以鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和顯示器等常規(guī)輸入輸出設(shè)備在客戶機(jī)瀏覽器中構(gòu)成交互環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)卻日趨成熟和完善，這些以Web3D技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)同樣以模擬自然、體驗(yàn)逼真和交互極強(qiáng)為目標(biāo)，在相當(dāng)程度上高效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的目標(biāo)。
由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，不僅促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的普及應(yīng)用，而且也給電子商務(wù)帶來(lái)了新的應(yīng)用空間，有效地提高了電子商務(wù)的質(zhì)量。因此，充分認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電子商務(wù)中的重要性、研究網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用規(guī)律，從而進(jìn)一步促進(jìn)電子商務(wù)的發(fā)展，已成為當(dāng)前電子商務(wù)中的一個(gè)重要課題。
2虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)中的作用
2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)。
臨場(chǎng)感:用戶感覺(jué)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(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多種形式感知信息。
交互性:用戶能以接近自然的習(xí)慣，用常規(guī)的輸入、輸出設(shè)備對(duì)虛擬環(huán)境中的物體或場(chǎng)景進(jìn)行操作和得到反饋。
真實(shí)性:虛擬環(huán)境中的物體運(yùn)動(dòng)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(guò)分依賴(lài)客戶機(jī)的硬件性能并可實(shí)時(shí)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(shí)在電子商務(wù)中的作用。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的上述特點(diǎn)，它在電子商務(wù)中正起著獨(dú)特的作用:
真實(shí)感強(qiáng):縮小網(wǎng)上購(gòu)物與真實(shí)購(gòu)物環(huán)境間的差別，是一個(gè)接近現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的虛擬智能購(gòu)物商城。
激發(fā)購(gòu)買(mǎi)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(guò)讓客戶更多地了解產(chǎn)品而提高產(chǎn)品的購(gòu)買(mǎi)率。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可將用戶在購(gòu)買(mǎi)過(guò)程中產(chǎn)生的假設(shè)進(jìn)行虛擬，呈現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果或效果。這樣有利于激發(fā)用戶的購(gòu)買(mǎi)熱情。
拓展電子商務(wù)的內(nèi)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(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用使電子商務(wù)的內(nèi)涵被大大地拓寬和延伸了。
3網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
目前網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)大多是基于Web3D[1][2][3]技術(shù)的，而Web3D技術(shù)主要由實(shí)時(shí)3D建模和動(dòng)態(tài)顯示兩部分組成。通常實(shí)時(shí)3D建模和動(dòng)態(tài)顯示分為兩種類(lèi)型，一種是基于幾何模型，另一種是基于圖像。這兩種技術(shù)方案各有其特點(diǎn)，前者可方便地建立以任意角度進(jìn)行觀察的3D空間，但計(jì)算量大，因而對(duì)硬件要求較高，對(duì)復(fù)雜模型的建模過(guò)程較為困難;后者采用圖像鑲嵌方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)建模，開(kāi)發(fā)成本低，計(jì)算量小且效果逼真，但數(shù)據(jù)量較大。
各種網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為了能在網(wǎng)絡(luò)這一特殊環(huán)境下不斷發(fā)展，都不僅具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn)，而且也都盡量揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成了各自的技術(shù)風(fēng)格，這也為我們?cè)陔娮由虅?wù)中針對(duì)不同展示內(nèi)容選用最為合適的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ)。有鑒于此，研究和對(duì)比分析各種主流網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是十分必要的。
3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言)[4]是專(zhuān)門(mén)用于在網(wǎng)上建立虛擬現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它采用基于幾何模型的實(shí)時(shí)建模和動(dòng)態(tài)顯示方法。VRML可以用于建立真實(shí)世界的場(chǎng)景模型，也可建立虛構(gòu)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(dòng)場(chǎng)景和旋轉(zhuǎn)場(chǎng)景，同時(shí)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(xiě)生成，其文件擴(kuò)展名是.wrl。由于VRML語(yǔ)言語(yǔ)法規(guī)則較為復(fù)雜和嚴(yán)格，靠人工編寫(xiě)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(dòng)生成VRML文件，提高了開(kāi)發(fā)效率，但這樣生成的VRML文件數(shù)據(jù)量比人工編寫(xiě)的文件大得多。
VRML適用于構(gòu)造虛擬三維環(huán)境，而對(duì)于表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)場(chǎng)景和物體則略感不足。
3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司開(kāi)發(fā)的數(shù)字圖像影視技術(shù)規(guī)范，它包含多種媒體數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮技術(shù)。QuickTimeVR是其中一種新的媒體數(shù)據(jù)格式。它包含了對(duì)象影視(ObjectMovie)、全景影視(PanoramicMovie)和多節(jié)點(diǎn)影像(Multi-NodeScene)等幾種形式，其文件擴(kuò)展名是.mov。
由于過(guò)去QuickTime是Mac系列機(jī)上的數(shù)字視頻規(guī)范，因而制作QuickTimeVR的開(kāi)發(fā)工具大多在Mac機(jī)上運(yùn)行，缺少PC機(jī)Windows上的開(kāi)發(fā)工具，而現(xiàn)在已出現(xiàn)了許多Windows上的QuickTimeVR的專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)工具，如VRToolBox等，使得開(kāi)發(fā)用于電子商務(wù)的QuickTimeVR影視更為便捷和高效。
3.3Cult3D是Cycore公司基于Java開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它具有獨(dú)特的渲染方式，可動(dòng)態(tài)顯示極高質(zhì)量的圖像且不依賴(lài)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(shè)計(jì)各種交互和添加聲音，特別適合于在網(wǎng)絡(luò)上表達(dá)3D對(duì)象。
Cult3D技術(shù)本身并無(wú)創(chuàng)建3D模型的能力，它依靠專(zhuān)門(mén)的3D建模工具軟件來(lái)建立3D模型，并通過(guò)安裝在這些軟件中的插件導(dǎo)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(shè)計(jì)軟件Cult3DDesigner中為3D對(duì)象設(shè)計(jì)動(dòng)作和交互并輸出用于網(wǎng)絡(luò)的壓縮文件。
Cult3D技術(shù)的弱點(diǎn)是不易表達(dá)360°的全景虛擬環(huán)境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其正式名稱(chēng)是VET(ViewpointExperienceTechnology)，它的前身是著名的MetaStream技術(shù)。由于Viewpoint開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)文件數(shù)據(jù)量小、可流式下載、動(dòng)態(tài)顯示圖像質(zhì)量好以及可實(shí)時(shí)交互控制改變紋理貼圖，因此被廣泛用于在網(wǎng)上表達(dá)3D對(duì)象。Viewpoint技術(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件狀況自動(dòng)調(diào)整顯示3D對(duì)象的細(xì)節(jié)和播放幀率，因此它對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬適應(yīng)能力較強(qiáng)。
通常開(kāi)發(fā)Viewpoint的虛擬現(xiàn)實(shí)文件是從3DSMAX中導(dǎo)出ASE文件，在Viewpoint的核心應(yīng)用程序ViewpointSceneBuilder中導(dǎo)入ASE文件，并對(duì)相應(yīng)3D場(chǎng)景的有關(guān)元素(如:材質(zhì)、動(dòng)畫(huà)、交互動(dòng)作和場(chǎng)景定義信息)進(jìn)行編輯和設(shè)計(jì)，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(kāi)發(fā)的矢量動(dòng)畫(huà)技術(shù)。Flas采用網(wǎng)上流式播放技術(shù)，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(dòng)畫(huà)時(shí)，不僅可在開(kāi)發(fā)環(huán)境中繪制矢量對(duì)象，而且還可以導(dǎo)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(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)交互矢量動(dòng)畫(huà)，然而用它也可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)的開(kāi)發(fā)。
用Flash開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件，主要是采用其腳本語(yǔ)言ActionScript控制交互，進(jìn)而控制通過(guò)導(dǎo)入序列圖像或已拼接的360°全景圖像而形成的3D對(duì)象或全景虛擬環(huán)境。由于用ActionScript進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)交互控制的靈活性較大，因此所開(kāi)發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件也具有較強(qiáng)的個(gè)性，同時(shí)因?yàn)镕lash并非專(zhuān)門(mén)用于開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的，所以開(kāi)發(fā)時(shí)的步驟較為復(fù)雜些。
4虛擬現(xiàn)實(shí)在電子商務(wù)應(yīng)用的實(shí)例分析
4.1電子商務(wù)模型的建立。網(wǎng)絡(luò)虛擬場(chǎng)景的建立和圖形工作站中的場(chǎng)景的建立有著很大的區(qū)別，它首先強(qiáng)調(diào)的是模型的簡(jiǎn)單化，這是由虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)時(shí)性要求決定的。在響應(yīng)速度和場(chǎng)景的真實(shí)性發(fā)生沖突時(shí)，應(yīng)犧牲一定的真實(shí)性，只要能在視覺(jué)上達(dá)到基本真實(shí)即可。因此，常用一些簡(jiǎn)單的框架來(lái)代替復(fù)雜模型，但為了保證一定的真實(shí)性，可采用貼圖的方式來(lái)彌補(bǔ)視覺(jué)上的不足。貼圖有以下兩種制作方法:一種是使用繪畫(huà)軟件進(jìn)行手工繪制、另一種是對(duì)建筑物的各個(gè)觀察面進(jìn)行拍照，然后用掃描儀掃描成相關(guān)貼圖材質(zhì)。第一種方法的顏色可限定在256色內(nèi)，其壓縮的比例較大，貼圖文件較小，生成的場(chǎng)景文件也較小，適合網(wǎng)上傳遞和實(shí)時(shí)性的要求。后一種方法視覺(jué)效果好，但文件的壓縮比例較小，貼圖文件較大，生成的場(chǎng)景大，在網(wǎng)上傳遞和實(shí)時(shí)性方面不如前一種方法好。無(wú)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(zhì)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(chǎng)景中的對(duì)象模型可分為以下幾類(lèi):①由簡(jiǎn)單幾何體組成的簡(jiǎn)單模型:該類(lèi)模型常用作遠(yuǎn)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(zhì)的模型;④賦予手繪和照片混合材質(zhì)的模型;⑤具有全部細(xì)節(jié)的精致模型。
4.2電子商務(wù)交互查詢功能的建立。為電子商務(wù)模型加入交互和查詢功能可采用兩種方法:通過(guò)編程加入相應(yīng)的交互和查詢功能，利用VRML的輔助工具來(lái)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(chǎng)景，包括幾何、材質(zhì)、動(dòng)畫(huà)制作等，嵌入程序也可制作特殊的VRML輔助工具來(lái)規(guī)定場(chǎng)景的交互元素。運(yùn)行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安裝VRML嵌入程序。
通過(guò)VRML嵌入程序，可設(shè)置以下輔助工具:
Anchor:可將某一實(shí)體作為熱點(diǎn)，當(dāng)被點(diǎn)擊時(shí)取出網(wǎng)上所指定的文件。若為VRML場(chǎng)景文件，則該場(chǎng)景被下載顯示。若為其他類(lèi)型文件，由瀏覽器決定如何處理;
TouchSensor:對(duì)從指定設(shè)備的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的事件，這些事件表示用戶是否指向特定幾何體，同時(shí)也表示用戶何時(shí)何處按下定位設(shè)備的按鈕;
ProxSensor:接近感知器，指定當(dāng)用戶進(jìn)入、離開(kāi)或在立方體的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的事件;
TimeSensor:在時(shí)間變化是發(fā)出事件，可用來(lái)控制動(dòng)畫(huà)，也可用于某一時(shí)刻進(jìn)行某項(xiàng)活動(dòng)，或于某一時(shí)間間隔中產(chǎn)生事件;
NavInfo:描述有關(guān)觀察者和觀察模式的物理特性;
Background:設(shè)定場(chǎng)景的背景;
Fog:設(shè)置霧化的效果;
Sound:設(shè)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(duì)象隨用戶一起旋轉(zhuǎn)，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(xì)節(jié)間自動(dòng)切換;
Inline:可在文件中引入外部文件的場(chǎng)景，避免重復(fù)制作。
通過(guò)以上輔助工具，就可制作出電子商務(wù)場(chǎng)景及其交互和查詢功能。
4.3多分辨率漸進(jìn)傳輸。服務(wù)器接收了用戶端的請(qǐng)求后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把三維幾何數(shù)據(jù)傳送到瀏覽器進(jìn)行顯示，最理想的方式是漸進(jìn)式傳輸[7][8]，這樣客戶端在下載完最簡(jiǎn)單的一級(jí)模型數(shù)據(jù)后就可以進(jìn)行顯示與交互，而不用整個(gè)模型傳輸完畢。漸進(jìn)式幾何傳輸要求模型具有多分辨率表示形式，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸和客戶端的繪制都有很多好處。
本文將3D場(chǎng)景數(shù)據(jù)組織成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)的傳輸不同類(lèi)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(lái)預(yù)測(cè)視點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)算法[6]來(lái)預(yù)測(cè)用戶的位置，該方法簡(jiǎn)單而通用，并且能有效的減少網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量，結(jié)合Benefit累積和方法，實(shí)現(xiàn)了有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下的優(yōu)化3D場(chǎng)景傳輸?shù)囊粋€(gè)有效的策略。考慮到網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，作者采用了自適應(yīng)流控技術(shù)，以保證不同質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)連接下不同場(chǎng)景繪制質(zhì)量的仿真的順利進(jìn)行。另外本文考慮了傳輸動(dòng)態(tài)物體和不同表示形態(tài)的靜態(tài)物體到多個(gè)用戶的問(wèn)題。本文的內(nèi)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(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶端之間高效的3D場(chǎng)景傳輸。
4總結(jié)
本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電子商務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)包括虛擬場(chǎng)景的構(gòu)造、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、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(wù)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(shí)境界仍有較大差距，但交互性強(qiáng)、觸發(fā)事件種類(lèi)多、動(dòng)態(tài)渲染及顯示質(zhì)量高、可任意鏈接URL或其他3D空間、適宜網(wǎng)上應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)文件共享性強(qiáng)以及開(kāi)發(fā)效率高等技術(shù)特征，現(xiàn)已成為網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，將為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供更大的空間和更完善的功能。:
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目的 了解虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）康復(fù)對(duì)由腦血管疾病所致運(yùn)動(dòng)功能障礙的康復(fù)效果。方法 對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組利用VR康復(fù)、傳統(tǒng)康復(fù)對(duì)急性腦梗死患者進(jìn)行對(duì)照康復(fù)治療。 結(jié)果 在康復(fù)治療4 w、康復(fù)治療12 w后，實(shí)驗(yàn)組在肢體運(yùn)動(dòng)FurgMeyer量表評(píng)分、FurgMeyer軀體平衡功能評(píng)分、日常生活能力Barthel指數(shù)方面均顯著優(yōu)于對(duì)照組。結(jié)論 VR康復(fù)治療可有效改善由腦血管疾病造成的軀體、肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙，提高患者日常生活活動(dòng)能力。
【關(guān)鍵詞】 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；運(yùn)動(dòng)康復(fù)；運(yùn)動(dòng)障礙；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練
在運(yùn)動(dòng)康復(fù)領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)最重要的用途在于對(duì)受損的運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行康復(fù)性訓(xùn)練。康復(fù)訓(xùn)練的目的是使機(jī)體在最短的時(shí)間里通過(guò)針對(duì)性的練習(xí)消除由于損傷造成的功能障礙。決定康復(fù)訓(xùn)練效果的關(guān)鍵因素包括康復(fù)訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷是否適度，運(yùn)動(dòng)范圍是否全面，運(yùn)動(dòng)方式是否符合日常的生活習(xí)慣等。VR可以提供精確的測(cè)評(píng)、輔助、監(jiān)控、訓(xùn)練等技術(shù)，從而充分保證運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的有效性。目前，國(guó)內(nèi)尚未看到將VR技術(shù)應(yīng)用于腦梗死后遺癥運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療研究的相關(guān)報(bào)道。本研究旨在探討運(yùn)用VR技術(shù)對(duì)由腦血管疾病所致運(yùn)動(dòng)功能障礙的康復(fù)治療效果。
1 對(duì)象與方法
1.1 研究對(duì)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(xué)第五附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科及康復(fù)科住院治療的腦血管疾病人員。入組標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)1995年第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會(huì)議通過(guò)的診斷標(biāo)準(zhǔn)，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(yùn)動(dòng)功能障礙，但沒(méi)有嚴(yán)重認(rèn)知障礙及精神疾患，病程在3 w內(nèi)，格拉斯哥昏迷計(jì)分（GCS）≥8分，生命體征穩(wěn)定。排除標(biāo)準(zhǔn)為腦血管病發(fā)病前已有癡呆表現(xiàn)及精神疾病，認(rèn)知障礙較嚴(yán)重及語(yǔ)言不能者，重要器官如心、肺、肝、腎等有嚴(yán)重疾患，有神經(jīng)肌肉骨骼病變可能干擾功能恢復(fù)且無(wú)法堅(jiān)持治療的患者。隨機(jī)抽取符合入組標(biāo)準(zhǔn)的被試患者60例，年齡44～67〔平均（54.9±9.6）〕歲，隨機(jī)分為對(duì)照組30例，其中男17例，女13例，平均年齡(56.23±10)歲；實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)功能障礙上差異無(wú)顯著性。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
兩組的基礎(chǔ)治療均為神經(jīng)科的藥物治療。對(duì)照組采用傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)療法，治療措施包括：①肢體在床上功能位擺放；②按時(shí)變換；③功能障礙肢體各關(guān)節(jié)的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)和主動(dòng)運(yùn)動(dòng)；④上肢的輔助功能（坐起）訓(xùn)練；⑤腰背肌功能訓(xùn)練；⑥重心的坐位及站立平衡訓(xùn)練；⑦步行訓(xùn)練；⑧自主生活能力訓(xùn)練。運(yùn)動(dòng)功能的康復(fù)訓(xùn)練根據(jù)不同階段采取的不盡相同，治療師采取一對(duì)一方式。治療時(shí)間是每日兩次，每次45 min，每周5 d，持續(xù)12 w。對(duì)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行VR康復(fù)療法，其VR技術(shù)的生物反饋系統(tǒng)為桌面式。康復(fù)儀器包括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(chǔ)，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(yīng)的康復(fù)方案。治療時(shí)間是每日兩次，每次45 min，每周5 d，持續(xù)12 w。
1.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
判定偏癱患肢康復(fù)前后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況采用FurgMeyer肢體運(yùn)動(dòng)功能積分量表；采用Barthel指數(shù)（BI）作為日常生活活動(dòng)能力（ADL）評(píng)分法：總分100分，得分越高，ADL越好。評(píng)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(fù)治療前、康復(fù)治療4 w后、康復(fù)治療12 w后采集數(shù)據(jù)。
1.4 統(tǒng)計(jì)分析
采用SPSS13.0軟件包統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)資料以x±s表示。
2 結(jié) 果
被試兩組成員在年齡、性別、疾患、患肢肌力、運(yùn)動(dòng)功能障礙上經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，差異無(wú)顯著性。對(duì)照、實(shí)驗(yàn)兩組的FurgMeyer肢體運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分、ADLBI評(píng)分在康復(fù)治療前初次測(cè)次經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析無(wú)顯著性差異，表明兩組被試在肢體運(yùn)動(dòng)功能障礙程度、ADL級(jí)別上無(wú)差異，然而兩組被試治療后相同時(shí)間再次統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果呈現(xiàn)顯著性差異（P
3 討 論
VR技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)生成模擬環(huán)境，通過(guò)多種傳感設(shè)備使用戶“投入”到該環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)用戶與該環(huán)境直接進(jìn)行自然交互的技術(shù)〔1〕。VR具有沉浸性、交互性、構(gòu)想性等特點(diǎn)〔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(shí)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)〔3〕。
VR技術(shù)運(yùn)用于康復(fù)治療的科學(xué)原理及優(yōu)勢(shì)在于，它能為進(jìn)行運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的患者提供每次練結(jié)果的實(shí)時(shí)反饋和每組練習(xí)后的成績(jī)反饋，這兩種形式的反饋有利于提高患者的結(jié)果知曉感〔4〕。VR技術(shù)不僅能夠通過(guò)編制虛擬環(huán)境提高運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)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(fù)練習(xí)的動(dòng)機(jī)。VR技術(shù)的發(fā)展，從根本上改變了傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)方式，將勞和逸真正結(jié)合起來(lái)。
偏癱是最常見(jiàn)的腦梗死后遺癥，是指一側(cè)肢體肌力減退、活動(dòng)不利或完全不能活動(dòng)，還常伴有同側(cè)肢體的感覺(jué)障礙，如冷熱不知、疼痛不覺(jué)等，有時(shí)還可伴有同側(cè)的視野缺損。康復(fù)醫(yī)學(xué)是以運(yùn)動(dòng)學(xué)和神經(jīng)生理學(xué)為理論依據(jù)，采取各種手段對(duì)患者進(jìn)行科學(xué)性、系統(tǒng)性、綜合性治療。運(yùn)動(dòng)療法是康復(fù)醫(yī)學(xué)中最基本的治療方法，運(yùn)動(dòng)療法對(duì)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(fù)原有的運(yùn)動(dòng)能力，具有顯著作用。
VR技術(shù)在模擬真實(shí)生活場(chǎng)景，提供日常生活技能訓(xùn)練方面具有傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練不可比擬的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)研究表明，基于VR技術(shù)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)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(jué)，以自然方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行互動(dòng)，從而提高患者主動(dòng)參與的積極性。由于VR技術(shù)可以使虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境非常相似，患者能夠?qū)⒃谔摂M環(huán)境中學(xué)到的運(yùn)動(dòng)技能很好的遷移到現(xiàn)實(shí)生活環(huán)境中。第二，VR技術(shù)不僅能夠簡(jiǎn)化患者的康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)，并且虛擬教練比人類(lèi)教練的動(dòng)作更具有一致性。第三，VR技術(shù)能夠以多種形式提供反饋信息，給予患者相應(yīng)的鼓勵(lì)、暗示或建議等，從而使原本枯燥單調(diào)的運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程變得輕松、有趣。第四，VR技術(shù)允許用戶進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，可以針對(duì)患者個(gè)人的實(shí)際情況將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、心理治療及功能測(cè)評(píng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，制定適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃〔5〕。
本研究顯示，基于VR技術(shù)的腦血管疾病運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)治療，對(duì)于最大限度的恢復(fù)患者的肢體運(yùn)動(dòng)功能、促進(jìn)日常生活活動(dòng)能力的提高，較之傳統(tǒng)康復(fù)治療，具有顯著療效。VR技術(shù)能夠?yàn)榛颊咛峁┥砼R其境的極富真實(shí)性感受的虛擬環(huán)境，從而積極促進(jìn)患者參與康復(fù)訓(xùn)練的積極性和主動(dòng)性，有效克服傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練的局限性，使患者最大限度地回歸家庭和社會(huì)。
參考文獻(xiàn)
1 徐茂云，盧兆桐，劉世君.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展〔J〕.實(shí)用醫(yī)藥雜志，2007；24 (11)：137981.
2 楊軼璐，胡 英，劉紀(jì)紅，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用〔J〕.信息與控制，2003；32(3)：2515.
3 陶維東，孫弘進(jìn)，陶曉麗，等.浸入式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在心理學(xué)研究中的應(yīng)用〔J〕.現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2006；6(3)：5862.
(圖一)
通過(guò)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(guó)外的VR/AR公司居多，國(guó)內(nèi)公司融資占比遠(yuǎn)低于國(guó)外。
據(jù)VR日?qǐng)?bào)了解，盡管當(dāng)前國(guó)內(nèi)已有超過(guò)90家VR設(shè)備研發(fā)公司，但實(shí)際獲得融資的企業(yè)數(shù)量卻不甚理想。那么，在資本與關(guān)注度不成正比的如今，國(guó)內(nèi)VR產(chǎn)業(yè)該如何蓬勃發(fā)展呢?《VR日?qǐng)?bào)》有以下見(jiàn)解：
國(guó)內(nèi)VR創(chuàng)業(yè)型公司打造技術(shù)壁壘，擴(kuò)大企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
隨著Facebook、谷歌和三星等互聯(lián)網(wǎng)巨頭的紛紛搶灘，國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)巨頭們也緊隨其后著手布局。當(dāng)下，在國(guó)內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)上，VR創(chuàng)業(yè)者如雨后竹筍般涌現(xiàn)，人人都想在這個(gè)風(fēng)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(shù)為導(dǎo)向。這些企業(yè)的最強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力不在于其品牌對(duì)市場(chǎng)的影響力，因?yàn)楸绕鸫笃髽I(yè)的品牌名氣，創(chuàng)業(yè)型公司要想靠品牌來(lái)掠奪市場(chǎng)，站穩(wěn)腳跟基本沒(méi)可能。唯有靠一身硬技術(shù)，去殺出一條血路，才能在這殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，獲得一絲喘息的機(jī)會(huì)。
除此之外，對(duì)于沒(méi)有市場(chǎng)根基的創(chuàng)業(yè)型公司來(lái)說(shuō)，讓自己的產(chǎn)品在消費(fèi)者心中擺脫二流或者山寨產(chǎn)品的印象，進(jìn)而在市場(chǎng)中立足，如何跨過(guò)專(zhuān)利的這個(gè)“坑”就顯得尤為重要了。以國(guó)內(nèi)小有名氣的一體機(jī)制造商IDEALSEE GROUP為例，他們目前共申請(qǐng)專(zhuān)利近155項(xiàng)，已授權(quán)專(zhuān)利64項(xiàng)，并以此為重要籌碼取得了讓業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)者為之羨慕的超前技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
而在過(guò)去，也存在很多依靠自己的技術(shù)來(lái)獲得投資的國(guó)內(nèi)創(chuàng)業(yè)型技術(shù)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(duì)做得比較好的大朋、3G等等。這些公司都是有一定的技術(shù)積累，有實(shí)力能夠去世界的舞臺(tái)上拼一把的存在，其中它們也并不缺乏專(zhuān)利對(duì)自我產(chǎn)品的保護(hù)。
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(yīng)的技術(shù)積累，在競(jìng)爭(zhēng)中，求進(jìn)步;在進(jìn)步中，求發(fā)展，保持良好的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，或許才是廣大VR創(chuàng)業(yè)者們最應(yīng)該關(guān)注的事情。
手機(jī)廠商紛紛強(qiáng)勢(shì)入局，擺正姿態(tài)促發(fā)展
目前國(guó)內(nèi)HTC、聯(lián)想、華為、樂(lè)視、小米等手機(jī)廠商集體強(qiáng)勢(shì)入局VR領(lǐng)域，是趨勢(shì)使然，亦是強(qiáng)者卡位圈地，谷歌“白日夢(mèng)”計(jì)劃的開(kāi)展，更是昭示著行業(yè)新標(biāo)桿的敲定。
就在8月1日小米VR全球首部支持DayDream平臺(tái)的VR產(chǎn)品，大大促進(jìn)了國(guó)內(nèi)VR設(shè)備正規(guī)軍的市場(chǎng)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(rèn)知度提升和成熟。
截止到當(dāng)前為止，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，宣布推進(jìn)VR產(chǎn)品業(yè)務(wù)的手機(jī)廠商已近20家。手機(jī)廠商的愈發(fā)激進(jìn)，給這片還未成熟的VR市場(chǎng)打了一劑強(qiáng)心劑。但是縱觀國(guó)內(nèi)手機(jī)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(chǎng)，雖然在一定程度上能使產(chǎn)品達(dá)到普及，但是對(duì)技術(shù)跟內(nèi)容上卻并沒(méi)有太多的幫助，少了原創(chuàng)的核心技術(shù)，且與國(guó)外差距甚遠(yuǎn)。
但是我們不得不承認(rèn)，手機(jī)廠商們其自身是有這樣的一個(gè)技術(shù)積累的，只是現(xiàn)在的VR產(chǎn)業(yè)還處在邊緣化，時(shí)代的尚未來(lái)臨，僅是為自身產(chǎn)業(yè)鏈的完善而布局，當(dāng)一切初入正軌，相信會(huì)給國(guó)內(nèi)的VR格局帶來(lái)不一樣的生機(jī)。
就像當(dāng)初HTC布局VR，誰(shuí)都未曾想到它的產(chǎn)品會(huì)如此的高端大氣，也正是因?yàn)橛兴臓款^，讓國(guó)內(nèi)大多智能手機(jī)廠商看到了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新希望。而且手機(jī)+眼鏡盒子這種捆綁式的銷(xiāo)售模式，既能促進(jìn)手機(jī)業(yè)務(wù)的提升，又能讓眼鏡盒子深入大眾，何樂(lè)而不為呢!
硬件、內(nèi)容、工具多方聯(lián)合，產(chǎn)業(yè)縱向發(fā)展
當(dāng)前國(guó)內(nèi)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(jué)，內(nèi)容、硬件、工具三分天下，無(wú)一個(gè)很好的銜接。
舉個(gè)很簡(jiǎn)單的例子，為什么國(guó)內(nèi)的游戲總是比不上國(guó)外的呢?按理來(lái)說(shuō)VR游戲產(chǎn)業(yè)在全球都處于起步階段，誰(shuí)都沒(méi)有能討到便宜的好處，真要發(fā)展的話，水平應(yīng)該也是差不多，為什么人們偏偏就看好國(guó)外的VR產(chǎn)業(yè)，而對(duì)國(guó)內(nèi)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(wú)論是在硬件上，還是在內(nèi)容上，都有成品出現(xiàn)。主機(jī)全球銷(xiāo)量早已突破3000萬(wàn)臺(tái)，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(lái)說(shuō)在這個(gè)產(chǎn)業(yè)算的上是比較成功的。
那么國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀又是如何呢?據(jù)VR日?qǐng)?bào)了解，從2016年初開(kāi)始到當(dāng)前為止，已經(jīng)完成的VR游戲業(yè)內(nèi)投資就不在少數(shù)，國(guó)內(nèi)唱好聲一片但卻一直沒(méi)有成品的VR游戲。當(dāng)下國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)分割明顯，一些廠商專(zhuān)注于做硬件，一些布局于內(nèi)容，二者缺乏直接的聯(lián)系，光是這一點(diǎn)就落后國(guó)外一大截，國(guó)內(nèi)VR的細(xì)分行業(yè)與行業(yè)之間的聯(lián)系相連甚少。
然而，一個(gè)產(chǎn)業(yè)的真正壯大，彼此之間就免不了有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。工具是內(nèi)容的前提，少了工具內(nèi)容將無(wú)法整合，而內(nèi)容是提升用戶粘度的關(guān)鍵，硬件是內(nèi)容與用戶之間的橋梁，三者之間缺一不可。
但是之于這一點(diǎn)，國(guó)內(nèi)也并不是沒(méi)有開(kāi)先河的存在，像HTC就很精明，一開(kāi)始就傍上了Valve這個(gè)大款，既能給自己提供技術(shù)支持，又能給自己提供一個(gè)全球數(shù)一數(shù)二的內(nèi)容平臺(tái)。但是產(chǎn)業(yè)要復(fù)興，光靠一家怎么行，產(chǎn)業(yè)要想做大做強(qiáng)，就必須聯(lián)合發(fā)展，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)真正產(chǎn)業(yè)的富強(qiáng)。
國(guó)家政策扶持，同心協(xié)力致力產(chǎn)業(yè)發(fā)展
在剛剛結(jié)束的2016年ChinaJoy大會(huì)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(huì)現(xiàn)場(chǎng)，此次參展的成都高新區(qū)在第一天吸引了數(shù)萬(wàn)人的光臨，而這種以成都高新區(qū)展館各個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)企業(yè)的組團(tuán)方式的出現(xiàn)，可以說(shuō)已算得上是由當(dāng)?shù)卣疇款^參展的典范。
之前工信部就有虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)(VR)白皮書(shū)，讓我國(guó)的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)有了初步的規(guī)范。用14000多字講述了當(dāng)前中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，并提出了相關(guān)政策，從國(guó)家層面上充分肯定了虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)，該條文的這對(duì)于所有的VR從業(yè)者來(lái)說(shuō)都是個(gè)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(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)跟人才這兩大板塊都尚不完備，人心躁動(dòng)，需要沉淀下來(lái)做技術(shù)，做產(chǎn)品的決心。
現(xiàn)在整個(gè)圈子內(nèi)大多都抱有撈一把就走的心態(tài)，不論是大企業(yè)還是說(shuō)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(biāo)很重要。從實(shí)際出發(fā)，實(shí)事求是，從源頭開(kāi)始解決問(wèn)題，奠定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，做好人才積累是關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞：熱點(diǎn)；接受力；環(huán)境；全方位
0 引言
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)AR），又名混合現(xiàn)實(shí)。AR通過(guò)電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，使真實(shí)的環(huán)境和虛擬的角色或物體實(shí)時(shí)地融合到同一個(gè)畫(huà)面或空間。目前對(duì)于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)包括三個(gè)方面的內(nèi)容：將虛擬物與現(xiàn)實(shí)結(jié)合；即時(shí)互動(dòng)；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(shí)-虛擬連續(xù)系統(tǒng)（Milgram’s Reality-Virtuality Continuum）。他們將真實(shí)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(shí)環(huán)境的是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。[2]而作為一個(gè)新興的科技熱點(diǎn)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)面臨了哪些發(fā)展的瓶頸？究竟怎樣我們才能更快地迎來(lái)一個(gè)被“增強(qiáng)”的未來(lái)？
1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)――大受歡迎的新風(fēng)潮
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將虛擬的物體合并到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，支持用戶與其進(jìn)行交互，它已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實(shí)研究中的一個(gè)重要領(lǐng)域，也是人機(jī)界面技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。其對(duì)真實(shí)世界的奇妙改變滿足了現(xiàn)在人們?cè)絹?lái)越尋求變化的心理，也同樣帶給了人們無(wú)盡的想象，給生活帶來(lái)了無(wú)數(shù)種可能。幾乎每次一出現(xiàn)就能引爆媒體，讓眾人競(jìng)相轉(zhuǎn)發(fā)。最近的例子是2015年9月10號(hào)Pokémo公司了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版口袋妖怪手機(jī)游戲Pokémo GO：玩家拿著手機(jī)在真實(shí)世界走動(dòng)，尋找通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)出現(xiàn)在手機(jī)里的神奇寶貝，可以用拿著手機(jī)做投擲動(dòng)作向出現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)里的神奇寶貝扔寶貝球，同樣也可以線上交換收集來(lái)的神奇寶貝，或者角色對(duì)戰(zhàn)。這消息全球引起了千萬(wàn)網(wǎng)友的轉(zhuǎn)載，這樣一條加入了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的游戲策劃引起了大家的強(qiáng)烈興趣，可見(jiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是新的經(jīng)濟(jì)熱點(diǎn)和app發(fā)展方向。但是每一個(gè)熱點(diǎn)的出現(xiàn)總是伴隨著一系列的發(fā)展問(wèn)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(kāi)始討論增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在發(fā)展方面面臨的問(wèn)題。
2 發(fā)展使用者――增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸
由于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是對(duì)真實(shí)世界的補(bǔ)充，而不是完全替代真實(shí)世界，那么顯示技術(shù)和跟蹤注冊(cè)技術(shù)就變成了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。其中的顯示技術(shù)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)的穿戴式設(shè)備正在處于開(kāi)發(fā)與摸索階段，所以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的發(fā)展就集中在了移動(dòng)終端上。國(guó)內(nèi)首次將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到普通生活中，是在蘋(píng)果的App Store上的一款免費(fèi)的叫做出行百科（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版）XINGWIKI的軟件。現(xiàn)在在iPhone手機(jī)，Google Android手機(jī)以及Windows Phone手機(jī)上，也已經(jīng)出現(xiàn)不少的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。[3]
目前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的市場(chǎng)潛力是很大的，而供應(yīng)方面卻略顯不足，尤其是擁有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，專(zhuān)利產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量過(guò)硬的企業(yè)并不多，行業(yè)整體缺乏品牌效應(yīng)。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)橛脩羧后w的不大所以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在所有app應(yīng)用需求方面占的比重很低，更多的技術(shù)人員開(kāi)發(fā)的是虛擬現(xiàn)實(shí)，就是以三維可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景界面呈現(xiàn)的信息系統(tǒng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作為虛擬現(xiàn)實(shí)的“升級(jí)版”，它基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境，所以也“挑剔”現(xiàn)實(shí)環(huán)境。所以通過(guò)在app中的各類(lèi)應(yīng)用調(diào)研，以及對(duì)受眾的分析發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在構(gòu)建和傳播方面遇到如下問(wèn)題：
第一，受眾面窄，目前的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)都是基于特定需求的人群開(kāi)發(fā)的。第二，受眾習(xí)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(yīng)用混亂，不能有效整合，共同發(fā)展。第四，沒(méi)有一個(gè)穩(wěn)定的信息平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)全方位的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。
3 數(shù)字校園――全方位“增強(qiáng)”生活的優(yōu)勢(shì)試點(diǎn)
根據(jù)以上幾點(diǎn)問(wèn)題，有一個(gè)天然的良好平臺(tái)幾乎是為由增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)量身打造的，那就是――校園。而之前提到的發(fā)展問(wèn)題在此都能找到“對(duì)癥之藥”。
先從受眾方面來(lái)說(shuō)，學(xué)生由于本身的學(xué)習(xí)屬性對(duì)新事物有天然的接受力，也同樣是社交與網(wǎng)絡(luò)中是文化傳播的主力軍。一個(gè)新的科技，都是從年輕人這里開(kāi)始引爆。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)已經(jīng)在學(xué)生這里占有了一定的市場(chǎng)認(rèn)知度，如果由學(xué)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?gòu)氖褂昧?xí)慣培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，樂(lè)于嘗試的學(xué)生群體是有時(shí)間去被培養(yǎng)使用習(xí)慣的，如果有針對(duì)校園開(kāi)發(fā)的app，把校園建設(shè)、知識(shí)匯總、人文關(guān)懷、生活點(diǎn)滴等方面直接融入學(xué)生生活，把校園環(huán)境增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和學(xué)生需求結(jié)合起來(lái)，打造全方位增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的手機(jī)應(yīng)用。例如，拿出手機(jī)識(shí)別校園建筑，可以知道校園相關(guān)歷史或者教學(xué)樓內(nèi)的課程安排，了解近期活動(dòng)。通過(guò)在校園中的推廣，養(yǎng)成了“增強(qiáng)”之習(xí)慣，從而有激發(fā)想象力促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，提升增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的普及。這樣不僅可以推動(dòng)教育與科技的接軌，而且可以培養(yǎng)建設(shè)人才對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的興趣。
學(xué)校是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立和簡(jiǎn)單化的小型社區(qū)，是app比較容易做到的全方位服務(wù)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(shè)計(jì)出的相關(guān)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用必然是整體的。校內(nèi)師生還可以通過(guò)一款手機(jī)應(yīng)用來(lái)查看校車(chē)還有多久到達(dá)，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(gè)課程就有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)鼓勵(lì)效果……
現(xiàn)在數(shù)字化校園已經(jīng)日益成熟，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的另一個(gè)核心技術(shù)跟蹤注冊(cè)技術(shù)就擁有了現(xiàn)有的平臺(tái)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的使用不僅提升了生活質(zhì)量而且可以使現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)更好的統(tǒng)計(jì)并使用。而且增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的“即時(shí)反饋”屬性也可以將個(gè)人信息在第一時(shí)間反饋到數(shù)據(jù)庫(kù)中。從而使管理員獲得及時(shí)反饋，增加數(shù)據(jù)流動(dòng)，改善用戶體驗(yàn)，達(dá)到線上線下共同成長(zhǎng)的目的。
4 結(jié)語(yǔ)
目前來(lái)看，校園平臺(tái)符合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的發(fā)展需求，兩者關(guān)系是相輔相成的。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)該說(shuō)是為校園提供是一個(gè)全新的、信息化的教育體驗(yàn)，而在這個(gè)教育體驗(yàn)當(dāng)中，老師和學(xué)生的成長(zhǎng)和學(xué)習(xí)的方式、教學(xué)的方式，都會(huì)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(zhuǎn)變中，還存在許多值得深入研究的課題。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)正好是加入生活中的好時(shí)機(jī)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目前的應(yīng)用雖然仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，但是作為一個(gè)橫跨了各類(lèi)受眾群體的研究領(lǐng)域，越多人支持越促使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)研究與應(yīng)用的飛速發(fā)展。因此，這也會(huì)吸引越來(lái)越多的研究人員投入到這個(gè)領(lǐng)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(jié)合，“以點(diǎn)帶面”地提升全民生活質(zhì)量。所以在校園加入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)不僅是融入的提升，更是未來(lái)科技發(fā)展的教育良機(jī)。“從娃娃抓起”使我們?cè)趪?guó)家技術(shù)更新的競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先一步。
參考文獻(xiàn)：
[1] R.Azuma . A Survey of Augmented Reality Presence：Teleoperators and Virtual Environments[Z] . 1997：355-385.
【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);虛擬教室;GBS
【中圖分類(lèi)號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097(2010)01―0130―04
引言
建構(gòu)主義認(rèn)為,學(xué)習(xí)是獲取知識(shí)的過(guò)程,但知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到,而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下,借助他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資料,通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得[1]。在教學(xué)過(guò)程中,需要為學(xué)習(xí)者提供真實(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者的認(rèn)知需求與環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)者的要求一致[2];創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,誘導(dǎo)學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并將該問(wèn)題作為自己的問(wèn)題,投入到問(wèn)題的解決過(guò)程中;圍繞一項(xiàng)重大任務(wù)或一些問(wèn)題,來(lái)開(kāi)展學(xué)習(xí)者所有的學(xué)習(xí)活動(dòng);支持學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和過(guò)程進(jìn)行交流和反思,通過(guò)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]。基于目標(biāo)的情節(jié)設(shè)計(jì)(Goal-Based Scenarios,GBS)就是這樣一個(gè)典型的“情境學(xué)習(xí)”模式,而真實(shí)有趣的故事情節(jié)或情景則是教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
虛擬現(xiàn)實(shí)是利用計(jì)算機(jī)生成一種虛擬環(huán)境,給用戶提供一種身臨其境的體驗(yàn)。本文構(gòu)建的虛擬教室系統(tǒng)就是運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)情景化的虛擬環(huán)境,提供學(xué)習(xí)者親身體驗(yàn)和參與的機(jī)會(huì),其目的在于對(duì)GBS涉及到的而現(xiàn)實(shí)生活中不易或不可能出現(xiàn)的情節(jié)或場(chǎng)景進(jìn)行模擬,以便更好地開(kāi)展教學(xué)。
一 GBS概念和特點(diǎn)
基于目標(biāo)的情節(jié)設(shè)計(jì)(Goal-Based Scenarios,GBS)是由R.Schank[5]提出的。他主張通過(guò)為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)有趣的故事情節(jié),來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣,訓(xùn)練學(xué)習(xí)者掌握相關(guān)的目標(biāo)技能。
GBS的重要組成部分為目標(biāo)技能、任務(wù)、主題故事、焦點(diǎn)任務(wù)和操作,關(guān)系如下:[6]
GBS框架下的教學(xué)過(guò)程,一般由以下六個(gè)部分組成:[7]
1 確定目標(biāo)
學(xué)習(xí)目標(biāo)是為特定的所要教授的技能和知識(shí)所設(shè)計(jì)的(例如,評(píng)價(jià)、綜合和比較能力)。它不是概念層面上的知識(shí)教學(xué)(例如,闡述能力)。
2 制定任務(wù)
這一任務(wù)就是最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。這個(gè)任務(wù)是針對(duì)學(xué)習(xí)者而言,應(yīng)盡可能的明確,并且需要掌握目標(biāo)技能才能完成的任務(wù)。
3 選擇焦點(diǎn)任務(wù)
分析學(xué)習(xí)者所遇到的主要問(wèn)題,設(shè)定能控制學(xué)習(xí)進(jìn)程的焦點(diǎn)任務(wù)。這比上面提到的任務(wù)顯得更詳細(xì)和具體。焦點(diǎn)任務(wù)及其指導(dǎo)信息的設(shè)定要能夠引導(dǎo)學(xué)生完成所需掌握技能的探究。
4 設(shè)計(jì)主題故事
主題故事用以設(shè)定學(xué)習(xí)環(huán)境,抓住學(xué)習(xí)者興趣,強(qiáng)調(diào)主題的重要性。讓學(xué)習(xí)者在設(shè)定的主題故事的環(huán)境中,利用已有技能和目標(biāo)技能來(lái)解決問(wèn)題,完成任務(wù)。
5 設(shè)計(jì)操作
為學(xué)習(xí)者設(shè)定具體的行為操作。盡可能詳細(xì)安排,并尊重學(xué)生已有的能力和知識(shí)結(jié)構(gòu),且易于量化評(píng)估。
6 構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境
構(gòu)建支持目標(biāo)技能的學(xué)習(xí)環(huán)境(例如,醫(yī)院、機(jī)房、電視臺(tái)或外國(guó)領(lǐng)事館等生活中具體的場(chǎng)景)以及提供學(xué)習(xí)資源。
二 虛擬教室系統(tǒng)在GBS中的作用
虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality, VR)是一種綜合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、并行實(shí)時(shí)技術(shù)、人工智能、仿真技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的20世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)[8]。它以模擬方式為使用者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖像世界,在視、聽(tīng)、觸、嗅等感知行為的逼真體驗(yàn)中,使參與者可以直接參與和探索虛擬對(duì)象在所處環(huán)境中的作用和變化,仿佛置身于一個(gè)真實(shí)的世界中,產(chǎn)生沉浸感。視景仿真技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實(shí)是多媒體技術(shù)發(fā)展的更高境界,它為使用者提供逼真的體驗(yàn),為人們探索不便于直接觀察的事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律提供了極大便利。
GBS的特點(diǎn)是采用故事、游戲或?qū)嶒?yàn)等方式,借助活動(dòng)參與和對(duì)話,產(chǎn)生有意義的學(xué)習(xí)。主題故事(cover story)是創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情境。它為學(xué)習(xí)活動(dòng)提供了一條主線,提供了學(xué)習(xí)活動(dòng)產(chǎn)生的情境以及使GBS更具有學(xué)習(xí)吸引力的具體場(chǎng)景。要想使GBS接近學(xué)生的經(jīng)驗(yàn),就必須使主題故事顯得真實(shí)。如果學(xué)生參與的是一個(gè)不真實(shí)的主題故事,那么他們將無(wú)法運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)技能來(lái)解決現(xiàn)實(shí)生活中類(lèi)似的問(wèn)題。
而在實(shí)際課堂教學(xué)中,教師只能通過(guò)語(yǔ)言或文字向?qū)W生描述設(shè)計(jì)好的故事情節(jié),然后由學(xué)生自己想象。從常規(guī)的課堂教學(xué)轉(zhuǎn)換到GBS所需的真實(shí)性的情境或故事場(chǎng)景有很大難度。然而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所構(gòu)建的虛擬教室就可以實(shí)現(xiàn)從日常的教室環(huán)境到故事情節(jié)所需情境的轉(zhuǎn)換。
基于虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬教室系統(tǒng)對(duì)于教學(xué)的作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景
能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)一個(gè)情景化的學(xué)習(xí)環(huán)境。多維度呈現(xiàn)信息,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、動(dòng)覺(jué)等多感官參與,給人很好的臨場(chǎng)感和逼真感。對(duì)于在現(xiàn)實(shí)世界中不易或者不可能出現(xiàn)的場(chǎng)景也可以進(jìn)行模擬再現(xiàn),如金字塔是如何建成的。設(shè)計(jì)的場(chǎng)景既具有能反映知識(shí)被實(shí)際應(yīng)用,又能支持學(xué)習(xí)者從不同視角進(jìn)行觀察。
2 提供支持學(xué)習(xí)的材料
對(duì)于GBS主題故事所需的某些學(xué)習(xí)材料,可以在虛擬教室中呈現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)一方面可以再現(xiàn)實(shí)際生活中無(wú)法觀察到的自然現(xiàn)象或事物的變化過(guò)程,讓學(xué)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(xué)生對(duì)抽象概念的理解。如利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演示晶體的內(nèi)部對(duì)稱(chēng)、最緊密堆積、硅氧骨干等晶體結(jié)構(gòu)。
3 提供操作體驗(yàn)的機(jī)會(huì)
利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,如物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室等。在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,學(xué)習(xí)者可以放心地進(jìn)行各種練習(xí)而不必?fù)?dān)心由于誤操作所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)。如虛擬的外科手術(shù)等。
三 虛擬教室系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)
1 開(kāi)發(fā)工具
利用VR技術(shù)開(kāi)發(fā)虛擬教室,所涉及到的計(jì)算機(jī)軟件主要分為三維建模軟件、實(shí)時(shí)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(kāi)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(duì)可視化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行創(chuàng)建和編輯的交互工具,具有完整的交互式實(shí)時(shí)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(duì)精細(xì)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(shí)時(shí)渲染和交互的要求。Vega Prime是一種用于實(shí)時(shí)仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的高性能軟件環(huán)境和工具。結(jié)合VC++調(diào)用其API函數(shù),能夠快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景的構(gòu)建,并通過(guò)程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的人機(jī)交互功能。Vega Prime(VP)和Creator都是由MultiGen-Paradigm公司開(kāi)發(fā)的,能夠?yàn)楸舜颂峁┳銐虻闹С諿10]。
2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)
虛擬教室系統(tǒng)支持圖像真實(shí)感和交互實(shí)時(shí)性,促進(jìn)和諧的人人交互、人機(jī)交互環(huán)境的建構(gòu),支持進(jìn)行各種活動(dòng)的模擬。虛擬教室的教學(xué)功能需求可概括為:
(1)顯示教學(xué)及相關(guān)內(nèi)容
主要包括教學(xué)的教案,學(xué)生與教師交流的文檔、信息。提供支持學(xué)習(xí)的各種材料,幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)點(diǎn)。
(2)展現(xiàn)教室場(chǎng)景
主要包括表現(xiàn)教室各個(gè)角度的場(chǎng)景,如教師講課時(shí)的場(chǎng)景、學(xué)生回答問(wèn)題時(shí)的場(chǎng)景等。
(3)展示教室外其他場(chǎng)景
配合教學(xué)設(shè)計(jì)需求,構(gòu)建練習(xí)技能、探索問(wèn)題的仿真場(chǎng)景。
(4)接收、傳輸以及發(fā)送師生音頻信號(hào)
在教師講課、師生交流時(shí),能夠?qū)崟r(shí)收聽(tīng)音頻信號(hào),增強(qiáng)教學(xué)效果,需要耳機(jī)、話筒等外設(shè)及底層通信協(xié)議的支持。
本文中的虛擬教室系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。整個(gè)虛擬教室系統(tǒng)包含多類(lèi)場(chǎng)景模塊,每一類(lèi)場(chǎng)景可以理解為實(shí)現(xiàn)某類(lèi)知識(shí)技能的一個(gè)具體的情節(jié)模塊。當(dāng)使用者選擇某個(gè)情節(jié)模塊后,虛擬教室才自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K,激活該模塊并啟用它,反之,就凍結(jié)該場(chǎng)景模塊使之不可用。
3 系統(tǒng)構(gòu)成
虛擬教室環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)包含三部分:視景仿真、碰撞檢測(cè)與處理以及人機(jī)動(dòng)態(tài)交互。
視景仿真主要由三維建模軟件3DS MAX和Creator建立場(chǎng)景模型,然后由Vega Prime(VP)實(shí)時(shí)渲染。模型既要考慮視覺(jué)呈現(xiàn)的效果,又要兼顧實(shí)時(shí)渲染對(duì)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(dǎo)出,然后導(dǎo)入Creator軟件中,做簡(jiǎn)化處理。除了刪除或合并多余面片,Creator還提供細(xì)節(jié)層次(LOD)技術(shù)和布告板(Billboard)技術(shù)來(lái)兼顧圖像真實(shí)感和系統(tǒng)性能[11]。細(xì)節(jié)層次技術(shù)是為同一物體建立多個(gè)不同精細(xì)度的模型,在實(shí)時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),根據(jù)視點(diǎn)距離模型的遠(yuǎn)近調(diào)用不同模型。距離較近時(shí),顯示多邊形數(shù)量較多的精細(xì)模型,反之則顯示簡(jiǎn)單模型。布告板技術(shù)是通過(guò)將物體的透明紋理映射到一個(gè)平面上,然后在運(yùn)行時(shí)控制布告板繞XZ或YZ平面旋轉(zhuǎn),使之始終面向視點(diǎn)。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(cè)主要是確定兩個(gè)或多個(gè)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(cè)算法,這些算法由抽象類(lèi)vpIsector來(lái)定義。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)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(jì)算運(yùn)動(dòng)物體與地形的交叉點(diǎn)。Bump算法使用6段線段(line segment),沿x軸、y軸和z軸正負(fù)方向收集碰撞信息。[12]碰撞檢測(cè)還引入了消息機(jī)制,Vega Prime在vpIsector中定義了Event枚舉變量來(lái)描述碰撞事件。vpIsector::EVENT_HIT表示碰撞發(fā)生時(shí)的事件通知,vpIsector::EVENT_CLEAR_HIT為碰撞消失時(shí)的事件通知。根據(jù)此消息可進(jìn)行相應(yīng)的處理[13]。
開(kāi)發(fā)者可利用VP提供的函數(shù)和接口進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),通過(guò)鼠標(biāo)的響應(yīng)和鍵盤(pán)的輸入,可以實(shí)現(xiàn)虛擬教室中的人機(jī)交互操作。用戶通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)自由行走、對(duì)場(chǎng)景內(nèi)物體控制等,體驗(yàn)身臨其境的感覺(jué)。
本文所設(shè)計(jì)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(shí)教室環(huán)境所擁有的3D場(chǎng)景以及代表教室功能的3D實(shí)體:黑板實(shí)體用來(lái)顯示教案。學(xué)生有其對(duì)應(yīng)的課桌。教師和學(xué)生在客戶端登錄虛擬教室,選擇化身,指定座位后,化身自動(dòng)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(cè)者(observer)顯示。主通道大小和窗口大小一致,用來(lái)顯示使用者視角。當(dāng)使用者對(duì)某個(gè)物體進(jìn)行操作時(shí),由于視角范圍的限制,在一個(gè)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(gè)小的通道并用另外一個(gè)觀測(cè)者的視角來(lái)顯示場(chǎng)景中的其他相關(guān)變化。用戶的運(yùn)動(dòng)方式采用步行模式。
四 虛擬教室情境轉(zhuǎn)換應(yīng)用設(shè)計(jì)
虛擬教室系統(tǒng)的情境轉(zhuǎn)換應(yīng)用可通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)案例加以說(shuō)明。下為高中物理平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的教學(xué)案例設(shè)計(jì)。
學(xué)生在已掌握直線勻速運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上,開(kāi)始學(xué)習(xí)物體的平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律。知識(shí)目標(biāo)確定為使學(xué)生了解平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平的勻速運(yùn)動(dòng),豎直的自由落體運(yùn)動(dòng),并利用勻速運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,由運(yùn)動(dòng)的合成知識(shí)得出平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡。能力目標(biāo)確定為在問(wèn)題解決過(guò)程中,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維的轉(zhuǎn)化、推理、綜合和歸納,提高分析解決問(wèn)題的能力。情感目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生積極探索和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神,讓學(xué)生學(xué)會(huì)溝通、知識(shí)共享等。
所完成的任務(wù)為操控飛機(jī)轟炸敵軍。主題故事為一架飛機(jī)在平原上空巡邏,發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處有敵軍坦克出現(xiàn),需要立即對(duì)它進(jìn)行轟炸。學(xué)生需要最終實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是控制飛機(jī)能準(zhǔn)確轟炸到目標(biāo)物體。教師可以利用虛擬教室系統(tǒng)進(jìn)行此教學(xué)活動(dòng)。首先在虛擬常規(guī)教室中進(jìn)行基本知識(shí)點(diǎn)的引導(dǎo),然后將場(chǎng)景切換到虛擬場(chǎng)景模塊,為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)飛機(jī)在原野上空飛行并可投彈轟炸目標(biāo)的情境,如圖3所示。在此系統(tǒng)中,學(xué)生可以靈活調(diào)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(guò)正確計(jì)算得出運(yùn)動(dòng)軌跡。飛機(jī)轟炸模式可以增加學(xué)習(xí)的趣味性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在解決任務(wù)的過(guò)程中以及完成任務(wù)之后,都可以隨時(shí)切換至虛擬教室場(chǎng)景,教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)加以引導(dǎo)和總結(jié),為學(xué)生提供所需的學(xué)習(xí)支持,使學(xué)生的認(rèn)識(shí)更加清晰和深刻。
五 結(jié)束語(yǔ)
在GBS教學(xué)框架中,學(xué)生學(xué)習(xí)的是一個(gè)感興趣的問(wèn)題,學(xué)習(xí)過(guò)程是一個(gè)解決問(wèn)題、完成任務(wù)的過(guò)程,而所要掌握的目標(biāo)技能就隱藏在任務(wù)中。任務(wù)的設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)。如果任務(wù)不能吸引學(xué)生積極投入,GBS就不能實(shí)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。而虛擬教室系統(tǒng)能提供逼真的學(xué)習(xí)場(chǎng)景,既具有反映知識(shí)實(shí)際應(yīng)用的物理情境的作用,又具有大量資源支持學(xué)習(xí)者從不同視角進(jìn)行觀察。同時(shí)還能提供與真實(shí)世界相關(guān)的活動(dòng),讓學(xué)生有機(jī)會(huì)進(jìn)行嘗試和探索。虛擬教室的實(shí)現(xiàn),為GBS教學(xué)提供了一種新思路。
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1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述
虛擬現(xiàn)實(shí)又稱(chēng)“靈境”，由三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、多功能傳感器的交互式接口技術(shù)以及高清晰度和高更新速度的顯示技術(shù)構(gòu)成[1-2]。VR技術(shù)就是在計(jì)算機(jī)中建立一個(gè)模擬真實(shí)世界效果的特殊環(huán)境，通過(guò)各種傳感器設(shè)備，使用戶“沉浸”在這個(gè)虛擬環(huán)境中并進(jìn)行操作和控制，以達(dá)到特殊的目的。VR具有3個(gè)特性—3I，即immersion（沉浸性）、interaction（交互性）和imagination（構(gòu)想性）[3]，它為處在該環(huán)境下的用戶提供包括視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種直觀而又自然的實(shí)時(shí)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(jué)，并且可以通過(guò)操作來(lái)改變或選擇可以感受的內(nèi)容，同時(shí)又留給用戶可以自由發(fā)揮想象的空間進(jìn)行大膽的嘗試，進(jìn)而擴(kuò)展其認(rèn)知的范圍，提高用戶的探索和創(chuàng)新意識(shí)。
2康復(fù)醫(yī)學(xué)目前存在的問(wèn)題
臨床經(jīng)驗(yàn)表明，早期的康復(fù)介入，對(duì)患者的身心功能恢復(fù)、預(yù)防二次損傷和廢用綜合征都起到關(guān)鍵性的作用，因而康復(fù)治療和手術(shù)藥物等的治療同等重要。我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，近年來(lái)自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，給災(zāi)區(qū)人民的身體和心理都帶來(lái)巨大的創(chuàng)傷，加之老齡化問(wèn)題的日益嚴(yán)峻及其帶來(lái)的疾病譜的變化，康復(fù)醫(yī)學(xué)工程正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的康復(fù)治療通常是醫(yī)師與患者一對(duì)一形式的訓(xùn)練，存在諸多局限性：（1）現(xiàn)有資源不夠充足。無(wú)論是專(zhuān)業(yè)的康復(fù)醫(yī)師還是康復(fù)器械都無(wú)法滿足當(dāng)前康復(fù)人群的需要。（2）訓(xùn)練過(guò)程單調(diào)而乏味。傳統(tǒng)的訓(xùn)練過(guò)程通常是對(duì)一組訓(xùn)練動(dòng)作的不斷重復(fù)，導(dǎo)致整個(gè)過(guò)程十分枯燥，難以有效調(diào)動(dòng)患者主動(dòng)參與的積極性，甚至使患者產(chǎn)生厭煩情緒，降低了康復(fù)效率。（3）功能定量化測(cè)評(píng)難以實(shí)現(xiàn)。隨著康復(fù)治療的不斷進(jìn)行，患者的身體狀況發(fā)生變化，其承受的活動(dòng)量強(qiáng)度也在改變，而目前無(wú)法對(duì)患者在訓(xùn)練中的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和保存，不利于康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃的制訂和調(diào)整，也在一定程度上影響了康復(fù)進(jìn)程。
3康復(fù)醫(yī)學(xué)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的必要性
VR康復(fù)系統(tǒng)可以打破傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的局限性,它可以針對(duì)不同類(lèi)型功能障礙的患者提供不同的虛擬訓(xùn)練平臺(tái)，使患者以做游戲或完成趣味性任務(wù)的方式進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，以此調(diào)動(dòng)患者的積極性。系統(tǒng)還能夠詳細(xì)地記錄患者的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，康復(fù)醫(yī)生可以遠(yuǎn)程監(jiān)控患者的訓(xùn)練情況，進(jìn)而根據(jù)需要實(shí)時(shí)地調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃和訓(xùn)練強(qiáng)度，推薦康復(fù)治療方案。通過(guò)這種方式，一個(gè)醫(yī)生可以同時(shí)指導(dǎo)多名患者，提高了醫(yī)療人員的工作效率，減輕了其工作強(qiáng)度。VR技術(shù)可提供重復(fù)練習(xí)、效果反饋和動(dòng)機(jī)維持3種關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這正是患者習(xí)得某種功能的必要條件。另外，VR康復(fù)系統(tǒng)能將心理引導(dǎo)與生理治療結(jié)合起來(lái)，在患者進(jìn)行“游戲式”康復(fù)訓(xùn)練的過(guò)程中，通過(guò)音樂(lè)、畫(huà)面、文字和語(yǔ)音提示等形式給患者以正面的激勵(lì)反饋，提高患者的信心和主動(dòng)性[4]。因此，將康復(fù)訓(xùn)練與VR技術(shù)相結(jié)合具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
4VR技術(shù)在康復(fù)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用與進(jìn)展
4.1VR在運(yùn)動(dòng)康復(fù)中的應(yīng)用
運(yùn)動(dòng)障礙是指以運(yùn)動(dòng)異常為特征的各種障礙，包括運(yùn)動(dòng)不能、震顫、舞蹈癥、扭轉(zhuǎn)痙攣、斜頸、張力障礙、顫搐、抽動(dòng)和肌陣攣等癥狀[5]。當(dāng)前，在運(yùn)動(dòng)障礙康復(fù)領(lǐng)域，對(duì)患者受損的運(yùn)動(dòng)功能進(jìn)行康復(fù)性訓(xùn)練是VR技術(shù)最重要的用途。
4.1.1平衡和協(xié)調(diào)訓(xùn)練
許多中風(fēng)患者存在姿態(tài)和平衡方面的問(wèn)題，例如身體搖擺和不對(duì)稱(chēng)的質(zhì)量分布降低了其靈動(dòng)性，影響了他們的日常生活。DINGQi-cheng等[7]結(jié)合CIMT原理對(duì)NintendoWiiFit游戲系統(tǒng)進(jìn)行改造，構(gòu)建了一款基于VR的下肢平衡康復(fù)訓(xùn)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(guò)雙腳用力動(dòng)態(tài)地控制壓力中心，進(jìn)而操控虛擬人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)這種方法能成功地迫使患者增加患側(cè)肢體的使用，使其體質(zhì)量分布更加均勻，對(duì)稱(chēng)性能力得到大幅改善。RLloréns等[8]開(kāi)發(fā)的BioTrakVR系統(tǒng)涵蓋一系列的平衡康復(fù)活動(dòng)，包括端坐時(shí)頭部和軀干姿勢(shì)控制的恢復(fù)和站立時(shí)的動(dòng)態(tài)平衡練習(xí)等多個(gè)管理項(xiàng)目，同時(shí)允許用戶通過(guò)選擇不同的練習(xí)和規(guī)劃自己的持續(xù)時(shí)間、休息時(shí)間和重復(fù)次數(shù)進(jìn)行個(gè)性化訓(xùn)練。然而，我國(guó)對(duì)平衡功能障礙的研究起步較晚，應(yīng)用VR技術(shù)的研究成果尚鮮見(jiàn)報(bào)道，有待于進(jìn)一步探索。
4.1.2行走及步態(tài)訓(xùn)練
與正常人相比，腦卒中偏癱患者往往具有運(yùn)動(dòng)發(fā)起難、步速慢、步態(tài)周期延長(zhǎng)、患側(cè)支撐時(shí)間短等特點(diǎn)[9]。集中的特定任務(wù)式的訓(xùn)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(guān)節(jié)康復(fù)系統(tǒng)對(duì)18名中風(fēng)后的輕偏癱患者進(jìn)行試驗(yàn)，受試者只能使用踝背屈、跖屈、反轉(zhuǎn)、外翻以及這些動(dòng)作的組合來(lái)駕駛虛擬環(huán)境中的飛機(jī)或船。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，患者腳踝的推力、踝關(guān)節(jié)活動(dòng)度（rangeofmotion，ROM）均有明顯改善，膝關(guān)節(jié)ROM及站立和擺動(dòng)情況也有大幅提高。可見(jiàn)，VR技術(shù)對(duì)患者步態(tài)康復(fù)有一定作用。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)步態(tài)康復(fù)的研究主要以簡(jiǎn)單重復(fù)性訓(xùn)練的康復(fù)機(jī)器人為主，對(duì)結(jié)合VR技術(shù)的研究較少。張磊杰等[11]提出了一種基于VR的步態(tài)康復(fù)機(jī)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(dāng)?shù)伢w現(xiàn)在游戲中，使枯燥的訓(xùn)練變得有趣，也提高了患者的注意力集中程度。因此，結(jié)合VR技術(shù)的步態(tài)康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)將逐漸引起眾多學(xué)者和醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。
4.1.3上下肢康復(fù)訓(xùn)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(jìn)行精確的運(yùn)動(dòng)控制，SangwooCho等[12]基于VR技術(shù)開(kāi)發(fā)出一種新型上肢康復(fù)系統(tǒng)，用本體感覺(jué)反饋取代視覺(jué)反饋來(lái)提高患者的運(yùn)動(dòng)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(cè)手握的虛擬半透明柱體移動(dòng)到不透明柱體所在的目標(biāo)位置，用這種方法亦能提高患者的日常生活能力。Burdea等[13]開(kāi)發(fā)了康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)“RutgerArmII”，系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)跟蹤、重力和虛擬現(xiàn)實(shí)游戲3個(gè)模塊組成，利用紅外技術(shù)跟蹤到患者的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，使其能在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行游戲式訓(xùn)練，并能得到相關(guān)的觸覺(jué)反饋。國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)上下肢康復(fù)也作了很多研究。王瑞利等[14]設(shè)計(jì)了結(jié)合主動(dòng)、被動(dòng)和助力訓(xùn)練的踝關(guān)節(jié)康復(fù)系統(tǒng)，并添加了功能評(píng)價(jià)機(jī)制，為患者制訂治療方案提供可靠的證據(jù)。柯福全等[15]借助Kinect設(shè)備開(kāi)發(fā)了一款基于視頻運(yùn)動(dòng)跟蹤的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)用來(lái)輔助患者的上肢康復(fù)。張金龍[16]設(shè)計(jì)了一款手指康復(fù)系統(tǒng)，包含了手勢(shì)變換、坦克射擊和賽車(chē)競(jìng)速3種游戲，非常具有趣味性。華南理工、中南大學(xué)附屬第三醫(yī)院與廣州一康醫(yī)療設(shè)備有限公司三方聯(lián)合研發(fā)的虛擬廚房訓(xùn)練系統(tǒng)[17]，患者通過(guò)在其中漫游并完成燒開(kāi)水、擺餐具、盛水果等一系列的廚房操作來(lái)訓(xùn)練偏癱上肢的運(yùn)動(dòng)功能，將該系統(tǒng)應(yīng)用到33例上肢功能障礙患者身上，結(jié)果顯示比傳統(tǒng)訓(xùn)練方式的康復(fù)效果更為顯著。
4.2VR在認(rèn)知康復(fù)中的應(yīng)用
認(rèn)知是指人腦接受外界信息，經(jīng)過(guò)加工處理轉(zhuǎn)換成內(nèi)在的心理活動(dòng)，從而獲取知識(shí)或應(yīng)用知識(shí)的過(guò)程，它包括記憶、語(yǔ)言、視空間、執(zhí)行、計(jì)算和理解判斷等方面。認(rèn)知功能障礙對(duì)患者日常生活的影響有時(shí)甚至超過(guò)了軀體功能障礙，因此也成為醫(yī)學(xué)界面臨的重要課題之一。將VR技術(shù)應(yīng)用于認(rèn)知康復(fù)，可以在虛擬環(huán)境中為患者提供安全可控的刺激進(jìn)行治療，并能監(jiān)測(cè)多種重要指標(biāo)，表現(xiàn)出傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。Godehard等[18]利用VR系統(tǒng)治療有空間認(rèn)知和記憶缺陷的輕度認(rèn)知功能障礙患者，讓他們?cè)谔摂M的公園和迷宮里根據(jù)地標(biāo)（房子、汽車(chē)、高山等）尋找寶藏，加強(qiáng)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(jìn)行記憶康復(fù)的研究，發(fā)現(xiàn)虛擬航行訓(xùn)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(shè)計(jì)的虛擬認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，包括注意力、記憶力、思維操作能力等七大訓(xùn)練模塊，每個(gè)模塊又設(shè)計(jì)了高、中、低3種級(jí)別的題目。將該系統(tǒng)應(yīng)用到38例有認(rèn)知功能障礙的患者身上，結(jié)果表明，虛擬認(rèn)知康復(fù)系統(tǒng)在注意力和空間知覺(jué)的改善方面優(yōu)于傳統(tǒng)的康復(fù)訓(xùn)練模式，且更具趣味性，適用于臨床推廣。戚淮兵等[21]設(shè)計(jì)了基于Agent的虛擬認(rèn)知康復(fù)系統(tǒng)，能為患者提供感官上的刺激，糾正認(rèn)知偏差，具有開(kāi)放、自主、可移植的特點(diǎn)。盡管如此，在我國(guó)內(nèi)陸地區(qū)，VR技術(shù)輔助認(rèn)知康復(fù)治療的研究仍處于初級(jí)階段，能夠真正進(jìn)行臨床應(yīng)用的系統(tǒng)較少，還需要不斷的探索和研究。
4.3VR在遠(yuǎn)程康復(fù)中的應(yīng)用
目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均衡度還較低，各地的醫(yī)療設(shè)施建設(shè)也存在很大差異，康復(fù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)集中在大中城市，許多地區(qū)缺乏必要的康復(fù)服務(wù)，給廣大群眾帶來(lái)不便。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)可以將一流的醫(yī)療資源傳送到較落后的地區(qū)，為康復(fù)醫(yī)學(xué)帶來(lái)革命性的變化。MJJohnson等[22]利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)使中風(fēng)的患者可以在家中進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。李軍強(qiáng)等[23]設(shè)計(jì)了一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用虛擬人的運(yùn)動(dòng)再現(xiàn)患者手臂的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，從而使醫(yī)生掌握患者手臂的運(yùn)動(dòng)情況。王月姣等[24]設(shè)計(jì)了基于力反饋的遠(yuǎn)程康復(fù)訓(xùn)練虛擬駕駛系統(tǒng)，治療師端的計(jì)算機(jī)能實(shí)時(shí)顯示患者訓(xùn)練視頻、相關(guān)訓(xùn)練數(shù)據(jù)及當(dāng)前訓(xùn)練方案，并能據(jù)此實(shí)時(shí)修改訓(xùn)練方案。可見(jiàn)，VR技術(shù)有利于提高落后地區(qū)的醫(yī)療水平，優(yōu)化醫(yī)學(xué)資源分配，推動(dòng)我國(guó)社區(qū)康復(fù)的建設(shè)進(jìn)程。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：交互；新媒體；藝術(shù)創(chuàng)作；現(xiàn)狀
一、交互性在新媒體藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用
我們所談的新媒體是一個(gè)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(lèi)型。數(shù)字承接了傳統(tǒng)媒體時(shí)代的獨(dú)特性，并且隨著新媒體技術(shù)的發(fā)展，藝術(shù)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(dòng)，觀者的體驗(yàn)和交互過(guò)程也成為作品的一部分。新的介質(zhì)融合會(huì)帶來(lái)新的語(yǔ)言，對(duì)傳統(tǒng)藝術(shù)進(jìn)行更多手段的嘗試和升華。隨著近年來(lái)新媒體影像技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在新媒體創(chuàng)作中的交互性變得越來(lái)越重要，成為其主要的表現(xiàn)手段及特征。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和交互技術(shù)的飛速發(fā)展為藝術(shù)創(chuàng)作提供了保障，交互特征明確的新媒體藝術(shù)不再是為場(chǎng)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(shí)代的影像交互作品對(duì)大眾心理、社會(huì)心理、藝術(shù)認(rèn)知都起到了不可低估的作用。藝術(shù)家的創(chuàng)作一方面可以探索更為全面、深入的藝術(shù)表現(xiàn)形式，另一方面也為發(fā)掘新媒體的特點(diǎn)、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(jué)感受，還與人的思維意識(shí)狀態(tài)有著直接關(guān)系。藝術(shù)創(chuàng)作的形式、構(gòu)成變化也產(chǎn)生了新的理論模式。隨著時(shí)展，探索新的藝術(shù)創(chuàng)作表現(xiàn)理論是新時(shí)代的重要內(nèi)容。
二、交互式新媒體藝術(shù)創(chuàng)作發(fā)展綜述
歐美新媒體藝術(shù)家哲學(xué)理念基礎(chǔ)較為深厚，致力于研究藝術(shù)的本體問(wèn)題，其作品關(guān)注探索精神本質(zhì)，研究的問(wèn)題有一定社會(huì)深度。在藝術(shù)家的創(chuàng)作中不再僅探索形式的互動(dòng)，他們還更加關(guān)注和觀眾之間的情感交流。美國(guó)韓裔藝術(shù)家白南準(zhǔn)（NamJunePaik）的影像交互作品開(kāi)創(chuàng)了上世紀(jì)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(jī)的面對(duì)面，體現(xiàn)了無(wú)言的，長(zhǎng)久的對(duì)話；JaumePlensa在芝加哥的電子噴泉實(shí)驗(yàn)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(chǎng)上，有時(shí)微笑，有時(shí)會(huì)噘嘴向外面噴水，然后真的水就從電子屏流出來(lái)；JudithDoyle的交互影像作品《姿態(tài)云》用攝像頭現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)捕捉觀眾的動(dòng)作，并投射在屏幕上，隨著動(dòng)作形成軌跡影像，呈現(xiàn)一種規(guī)則抽象圖形。作品通過(guò)此種方式和受眾產(chǎn)生了影像互動(dòng)；BillViola1996年的視頻裝置作品《TheCrossing》除了三維世界，還將時(shí)間和感知容納到作品中；EricWhitacre的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作作品《VitualChoir》通過(guò)全世界的歌唱者錄制其演唱視頻上傳到網(wǎng)絡(luò)，合并組成虛擬合唱團(tuán)；EduardoKac的作品《Uirapuru》展示了遠(yuǎn)程互動(dòng)，進(jìn)一步拓展了互動(dòng)的時(shí)空關(guān)系；Mark的作品《網(wǎng)絡(luò)旗幟》通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互實(shí)驗(yàn)，是交互藝術(shù)形式的一次嘗試。2015年米蘭世博會(huì)，德國(guó)館通過(guò)叫“Seedboard”的紙板代替顯示器，實(shí)現(xiàn)了多人與投影的互動(dòng)過(guò)程，而日本館的“數(shù)字餐廳”則可以讓瀏覽者拿起筷子通過(guò)影像互動(dòng)體驗(yàn)虛擬的饕餮大餐。國(guó)內(nèi)的新媒體藝術(shù)的發(fā)展相對(duì)晚于國(guó)外，因此其發(fā)展軌跡也受到國(guó)外新媒體藝術(shù)的影響。從上世紀(jì)80年代開(kāi)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(zhuǎn)向更豐富的形式，2000年后的新媒體藝術(shù)家層出不窮，如徐文愷、曹斐、林科、陸揚(yáng)等。其中宋冬的作品《撫摸》重新探索了“距離”的概念，他通過(guò)用一只錄像中虛擬的“手”實(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)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(dòng)。黃心健的《上海我能請(qǐng)你跳支舞嗎？》中的互動(dòng)裝置以藍(lán)天白云為背景，隨著觀眾在屏幕前晃動(dòng)身體翩翩起舞；此外還有徐文愷的《記憶販賣(mài)機(jī)》、繆曉春的《變形記》等，近年來(lái)大量的新藝術(shù)家也進(jìn)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(shí)技術(shù)的不斷成熟，影像交互作品得到極大發(fā)展。如美國(guó)好萊塢新型VR制片人BrianSethHurst的虛擬現(xiàn)實(shí)電影作品《MyBrother’sKeeper》中，受眾可以體驗(yàn)到沉浸式、交互式的全新影視交互體驗(yàn)。
三、針對(duì)新媒體藝術(shù)交互性理論的研究
國(guó)外的新媒體藝術(shù)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(shù)類(lèi)型，描繪了新媒體在影像交互領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)；PZioga在《AHypothesisofBraintoBrainCouplinginInteractiveNewMediaArtandGamesUsingBrainComputerInterfaces》中對(duì)互動(dòng)新媒體藝術(shù)的形式與神經(jīng)科學(xué)進(jìn)行了對(duì)比研究，探索了大腦不同活動(dòng)的相互影響。Dietrich的作品《ArchivalScienceDigitalforensicsandNewmediaart》分析并提出了互動(dòng)關(guān)系對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品的重要性。BGraham在《HistoriesofParticipationandNewmediaart》中提出了新媒體藝術(shù)的核心是參與，他強(qiáng)調(diào)了作者、作品和觀眾三者之間的互動(dòng)。在國(guó)內(nèi)的研究方面，于東興在《虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與電影發(fā)展的前景》中認(rèn)為電影呈現(xiàn)的并非是圖像的集合,而是通過(guò)圖像中介建立起對(duì)人類(lèi)社會(huì)關(guān)系的全新認(rèn)識(shí),是一種更為可取的意識(shí)形態(tài)手段；清華的魯曉波提出了新媒體藝術(shù)的概念，提出了新媒體藝術(shù)是具有實(shí)時(shí)性、交互性、體驗(yàn)性的一種藝術(shù)；許鵬在《中國(guó)新媒體藝術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀與理論課題》中，對(duì)中國(guó)新媒體藝術(shù)研究理論范疇進(jìn)行了定義。
四、新媒體藝術(shù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的發(fā)展
隨著新媒體藝術(shù)作品的發(fā)展，世界各地相關(guān)的新媒體研究機(jī)構(gòu)也逐漸建立。從上世紀(jì)90年代起，不少著名研究機(jī)構(gòu)和高等院校紛紛成立類(lèi)似的研究中心或?qū)嶒?yàn)室。德國(guó)ZKM科技媒體藝術(shù)中心是以“互動(dòng)藝術(shù)”為主題的藝術(shù)博物館。旨在探討科技發(fā)展對(duì)當(dāng)前藝術(shù)的影響，并致力于推動(dòng)媒體藝術(shù)的發(fā)展；奧地利林茲電子藝術(shù)中心研發(fā)的互動(dòng)電子書(shū)，將來(lái)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(shù)、新藝術(shù)，以及人類(lèi)之間搭建溝通的橋梁；美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)媒體實(shí)驗(yàn)室則致力于研發(fā)嶄新的數(shù)字媒體應(yīng)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(shù)中心以策劃各類(lèi)媒體藝術(shù)有關(guān)的活動(dòng)而聞名全球；此外還有一些企業(yè)研究機(jī)構(gòu)在新媒體行業(yè)中起到重要作用，如微軟實(shí)驗(yàn)室旗下的加隆拉尼爾（JaronLanier）實(shí)驗(yàn)室，主要研究多人增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
五、交互式新媒體藝術(shù)的重要特征及發(fā)展趨勢(shì)
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(shù)的重要表現(xiàn)形式，通過(guò)交互過(guò)程可以進(jìn)一步加強(qiáng)作品的體驗(yàn)，使主題得到升華。交互過(guò)程不僅是作品和觀者的互動(dòng)，也是觀者之間的互動(dòng)；交互不僅可以通過(guò)行為，還可以通過(guò)影像、時(shí)間以及觀者的感知來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。“交互作為新媒體藝術(shù)的主要特征,是區(qū)別于其他后現(xiàn)代藝術(shù)門(mén)類(lèi)的關(guān)鍵”。交互式新媒體藝術(shù)不再只是為走進(jìn)展廳的觀眾創(chuàng)作，它走出展廳，成為與大眾的體驗(yàn)直接關(guān)聯(lián)的形式。交互性成為新媒體藝術(shù)創(chuàng)作未來(lái)的趨勢(shì)。在交互形式上，未來(lái)也日趨豐富。
2.遠(yuǎn)程協(xié)作和參與進(jìn)一步加強(qiáng)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，新媒體創(chuàng)作更趨向網(wǎng)絡(luò)化，更趨向大眾。互聯(lián)網(wǎng)有其他媒介所不具備的整合平臺(tái)的功能,其最大的特征是人們可以跨越地理和空間障礙進(jìn)行交流和溝通。上世紀(jì)80年代以來(lái),許多藝術(shù)家開(kāi)始利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行各種形式的藝術(shù)創(chuàng)作。遠(yuǎn)程協(xié)作分為兩個(gè)層次：首先藝術(shù)家們的共同協(xié)作，如《虛擬合唱團(tuán)》中，幾百個(gè)身處不同地區(qū)，不同國(guó)家的歌者可以通過(guò)平臺(tái)將演唱視頻進(jìn)行組合，展現(xiàn)出完美的合唱。其次是藝術(shù)家和觀眾的協(xié)作，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的交互不只體現(xiàn)為觀眾的簡(jiǎn)單選擇，而是根據(jù)觀眾的主觀意識(shí)改變影像程序，引發(fā)圖像或聲音的隨機(jī)變化。MarkNapier的作品《網(wǎng)絡(luò)旗幟》中，交互作品內(nèi)容允許來(lái)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(yàn)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(zhuǎn)變到以觀者為中心，很多創(chuàng)作過(guò)程已經(jīng)延伸到觀者體驗(yàn)的環(huán)節(jié)，觀看過(guò)程本身及其反應(yīng)也成為作品內(nèi)容。某種程度上來(lái)看,新媒體藝術(shù)已經(jīng)成為了一種大眾性的媒介行為。交互作品一改過(guò)去的單向呈現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)建作者——觀者以及觀者之間的交互性方式。甚至以觀者為中心的隨機(jī)影像。因此從觀眾的角度出發(fā)進(jìn)行藝術(shù)作品展現(xiàn)方式的研究是一個(gè)全新的視角。如墨西哥藝術(shù)家MiguelChevalier的互動(dòng)作品《超自然》中，他將作品的場(chǎng)景放在公共空間，當(dāng)觀賞者在影像前走過(guò)作品時(shí)，影像中的花朵、蘆葦?shù)戎参飼?huì)隨著路人的方向來(lái)回?cái)[動(dòng)，仿佛有微風(fēng)吹拂，與觀眾們產(chǎn)生直接的互動(dòng)。體驗(yàn)者的參與過(guò)程構(gòu)成了新媒體藝術(shù)創(chuàng)作本身。在互動(dòng)關(guān)系中，觀眾不再是被動(dòng)的觀賞者，他們成為作品的構(gòu)成要素。在很多新媒體藝術(shù)作品中，作者只是觀念展現(xiàn)的平臺(tái)搭建者，而體驗(yàn)者的影像互動(dòng)體驗(yàn)是完成作品的關(guān)鍵。
4.交互性創(chuàng)作在影視創(chuàng)作中的應(yīng)用
新媒體在影像創(chuàng)作中的應(yīng)用主要是指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)重要的影像特征：一是沉浸式全景體驗(yàn)，二是產(chǎn)生交互性。這兩點(diǎn)在影像創(chuàng)作，尤其是影視創(chuàng)作中是革命性的。在美國(guó)的Hurst拍攝的虛擬現(xiàn)實(shí)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(dòng)視角；美國(guó)加州大學(xué)體驗(yàn)科技中心拍攝的虛擬現(xiàn)實(shí)紀(jì)錄片《格陵蘭島》對(duì)主動(dòng)式觀影體驗(yàn)進(jìn)行探索。同時(shí)我們也看到，由于交互特性的加入，對(duì)導(dǎo)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(duì)影視鏡頭語(yǔ)言提出了挑戰(zhàn)。但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)影視作品的影響將會(huì)不斷地滲透，并逐步探索出適合的作品形式。
