时间：2023-06-02 09:20:04
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇虚拟现实技术综述，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
>> 浅析虚拟现实技术的沉浸性 浅析虚拟现实建模的实现 浅析虚拟现实技术在体育新闻中的应用 虚拟现实技术与新闻行业的关联性研究 虚拟现实技术在新闻报道中的创新性应用 虚拟现实动画在影视新闻中的应用现状及发展趋势 虚拟现实技术发展趋向浅析 虚拟现实的黎明 虚拟现实的恐慌 虚拟现实的救赎 身边的虚拟现实 浅析虚拟现实技术在媒体中的运用 对虚拟现实发展及现状的探析 浅谈虚拟现实的发展与展望 虚拟现实技术的发展及其应用 虚拟现实技术的应用与发展 困境中前行：虚拟现实新闻发展探索与反思 虚拟现实技术在新闻直播节目中的应用研究 虚拟现实技术背景下沉浸式新闻的应用 虚拟现实技术在新闻报道中的应用分析 常见问题解答 当前所在位置：l.
③资料来源：；杜江，杜伟庭.“VR+新闻”：虚拟现实报道的尝试，[J]青年记者，2016.
参考文献
[1]杜江，杜伟庭.VR+新闻：虚拟现实报道的尝试[J].青年记者，2016.
[2]董丹丹，生奇志.《纽约时报》尝试虚拟现实（VR）移动传播模式[J].记者摇篮，2016.
[3]邓建国.时空征服和感知重组[J].新闻记者，2016（5）：45-52.
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[6]朱颖，陈靖.浅议虚拟现实新闻的应用实践及发展趋势[J].东南传播，2016（6）.
[7]李晓芳.虚拟现实技术背景下沉浸式新闻的应用[J].声屏世界，2016（7）.
[8]李文君.虚拟现实技术给新闻媒体业带来的尝试与思考[J].新闻研究导刊，2016，7（9）.
关键词：机械设计;虚拟现实 技术
前言
伴随着科学技术的不断发展， 人类社会步入了崭新的世纪， 经济的全球化和社会的信息化， 促使市场竞争日益激烈， 制造企业为了在竞争中求得生存和发展， 必须以最快的上市速度， 最好的质量， 最低的成本和最优的服务， 满足不同顾客的需求。这就要求企业生产活动必须具有高度的柔性， 对市场需求的变化做出快速反应， 虚拟现实技术由此产生。
1.虚拟现实的内涵和特点
虚拟现实是实际制造过程在计算机上的本质实现， 即采用计算机仿真与虚拟现实技术， 在计算机上群组协同工作， 实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程， 以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟现实虽然不是实际的制造， 但却实现实际制造的本质过程， 是一种通过计算机虚拟现实来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题， 提高人们的预测和决策水平， 使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地， 发展到了全方位预报的新阶段。与实际制造相比较， 虚拟现实的主要特点是：
（1）产品与制造环境是虚拟现实， 在计算机上进行产品设计、制造、测试， 甚至设计人员或用户可“进入”虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和操作， 而不依赖于传统的原型样机的反复修改;还可将已开发的产品（部件）存放在计算机里， 不但大大节省仓储费用， 更能根据用户需求或市场变化快速改变设计， 快速投入批量生产， 从而能大幅度压缩新产品的开发时间， 提高质量、降低成本。
（2）可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同一个产品模型上同时工作、相互交流、信息共享， 减少大量的文档生成及其传递的时间和误差， 从而使产品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化。
2.虚拟现实技术在机械设计与制造中应用
（1）虚拟产品概念设计。概念设计（Conceptual Design）是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。概念设计是指对产品起始的设计构思，目的是为了捕捉产品的基本形态。概念设计是产品设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是概念设计决定的。虚拟概念设计使用虚拟现实技术，为设计者提供基于语言识别和手势跟踪的输入方式，设计者可随时、方便地在三维虚拟环境中操纵产品及零件并改变或修改产品的各种形态建模，并可以在三维空间中对设计对象进行观察和操作，其目的是获得足够多的有关产品式样和形状的信息，从而达到满意的效果。虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，使设计师的设计思路和设计表达更加清晰、形象、逼真，让人更多了一种直观的、亲切的交互的感受。这样的开发设计大大减少了投放市场的风险性，保证产品开发一次性成功。设计时可以针对不同用户及爱好者的需求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。
（2）虚拟设计。虚拟设计（Virtual Design）就是设计人员设计一个虚拟的产品，来分析、研究、检查所设计的产品是否满足设计要求，有问题及时修改，使产品设计更为完善，或者说虚拟现实技术用于产品的开发设计。虚拟设计涉及到许多的学科和专业技术，属于多学科交互技术，在工程设计上，目前提出两种基于虚拟现实的工程设计方法。一种是利用现有的CAD 系统产生模型，再将其转换成虚拟现实软件支持的格式，然后将模型输入到虚拟现实软件的环境中，完成虚拟产品的设计，用户充分利用各种增强的效果设备，如头盔显示器等产生临境感。另一种是VR-CAD 系统，将虚拟现实技术引入CAD 环境，这种设计环境中的对象不仅具有外形，而且还有重量、材料特性、表面硬度以及一些内在的物理性能、功能作用等信息。对象之间相互作用时能反映出对象内部结构状态等随外部输入的实时改变。设计者直接在虚拟环境中参与设计，采用虚拟设计可以对产品的外形设计、产品的布局设计、产品的运动和动力仿真设计，避免可能出现的干涉和其它不合理问题;同时可以检查运动构件工作时的运动协调关系。
（3）虚拟制造。虚拟制造（Virtual Manufacturing）是实际制造过程在计算机上的映射，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上群组协同工作，将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造技术在制造业中得以成功地推广应用，其中在航空航天、汽车等领域中的应用尤为典型。虚拟制造在汽车领域的应用涉及到汽车的整个生命周期，它可以在汽车生产设备、工装和模具，甚至校车的设计之前，很容易地生产系统和工艺过程进行建模、修改、分析及优化。比如，通用电动车部（General Motors ElectroMotive Division，EMD）早在1997 年就利用UG II 软件，建成了第一个完全数字化的机车样机模型，并围绕这个数字模型并行地进行产品设计、分析、制造夹模具工装设计和可维修性设计。此举显著降低了研制费用及生产成本，大大增强了全球竞争能力。由此可见，虚拟制造用虚拟样机代替具体物理模型，对产品的全寿命周期进行展示、分析和测试，对存在问题的地方进行修改，提高产品一次试验成功率，减少设计制造费用，缩短设计开发周期，降低研发成本，提高研发水平，保证产品质量。
4.结束语
现在，虚拟现实技术在工业领域中获得较为成熟的运用，但仍是初级阶段。可以预见得到，虚拟现实技术将逐渐应用到设计制作的各个环节中，为设计制造业的蓬勃发展提供无限动力。
参考文献：
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[2]刘淑芬，高奇.虚拟制造技术在现代机械工程设计领域中的应用[J].装备制造技术，2009（06）
[3]王利华，包文育，张丹丹，侍红岩，刘丽娜.虚拟现实技术及其在机械设计与制造中的应用[J]. 内蒙古民族大学学报（自然科学版），2007（01）
[4]刘美珍，刘剑雄，刘伟达.虚拟制造技术及其应用综述[J].机电产品开发与创新，2006（01）
关键词：虚拟现实；远程教育；应用模式
中图分类号：G726 文献标识码：A
一、引言
教育技术的发展紧紧伴随着技术进步的步伐发展，随着信息技术的飞速发展现代教育技术也呈现出日新月异的局面。有研究表明，随着通信技术和信息技术的不断发展，有关教育技术特别是远程教育技术的研究呈现出由电视技术到计算机技术再到网络技术的发展路径。例如美国早期的教育技术研究集中在视听教育方面，对电视媒体比较关注。90年代以后，计算机逐渐普及应用，教育技术相关的新词语，如“Courseware”“Hypermedia”和“ComputerSoftware”等大幅度出现。今天，随着新教育理念和教育技术的发展，特别是虚拟现实和数字媒体技术的发展，“远程网络教育平台”“MOOC课程”“虚拟教室”“虚拟实验”等新术语又不断出现在现代教育技术研究的舞台上，呈现出新的发展局面。我国是教育大国，发展现代远程教育已成为我国教育发展的一项战略措施。近年来，在我国教育技术主要的研究刊物中，包括《电化教育研究》《中国电化教育》《中国远程教育》《开放教育研究》《现代教育技术》《现代远距离教育》，对包括虚拟现实技术在内的新的信息技术应用做了大量研究。本文在综合分析相关文献的基础上，分别论述虚拟现实技术主要的应用特点、虚拟现实在教育技术中的应用模式和关键技术。
二、虚拟现实技术应用于远程教育的主要优势
我国的远程教育经历了三个发展阶段： 一是主要依靠邮政通讯手段进行函授教育；二是利用广播和电视开展广播电视教育；三是以信息为基础开展的现代远程教育。特别是20世纪90年代以来，随着计算机网络为代表的远程传输技术和移动计算技术的发展，随着多媒体、虚拟现实等新型媒体技术的发展和应用，现代远程教育成功突破了传统面授教育的局限，提供了一种突破时空界限、资源共享、交互沉浸式的学习环境。其中，虚拟现实技术发挥着重要的作用。
“虚拟现实技术”是一种利用计算机为用户生成模拟人物和场景的技术，该模拟的人物和场景非常相似于所对应的现实世界人物和场景，使用户能够得到一种类似真实世界所能给与的感受和体验。所以又称为虚拟现实技术可以虚拟出“一个真实的世界”。虚拟现实技术同时还具有鲜明的特色―3I特性：“沉浸（Immersion）”“交互（Interaction）”和“想象（Imagination）”。虚拟现实技术首先追求的是能够达到沉浸的“真实”体验，能够提供有效的人机“交互”，能够为用户提供一种甚至超越现实意境的“想象”空间。
虚拟现实技术是一门综合性的技术，不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行计算技术、人工智能等特殊的信息技术，而且涉及数学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等相关知识。如果真的能够方便地生成各种虚拟的现实世界，同时又具有3I特性，必将在远程教育中发挥重要的作用。
三、虚拟现实技术在远程教育领域的主要应用模式
前一个时期，我国远程教育技术大多还是基于网页的远程教育平台，依靠文字和平面动画提供在线的教育服务。由于教育者和学习者的时空相对分离而无法提供身临其境的学习环境，也由于教育内容更多属于单向的线性播放模式而无法提供人机交互环境，还由于只是通过视频进行演示教学而无法提供真实的实验教学环境，大大降低了学习的主动性，已无法激起学生的学习兴趣和积极性。现代远程教育的发展趋势是网络化、智能化、虚拟化。虚拟现实技术因其特有的多感知性、浸没感、交互性和想象性等特点，在远程教育中具有强大优势和潜力。
虚拟现实技术本身也在发展之中，基于虚拟现实技术的应用也在实践探索之中。从目前情况看，虚拟现实技术在远程教育中的主要应用可以分为两个层面：一是简单应用，基本上是在教室教学资料中运用虚拟现实技术制作课件，将抽象问题和复杂问题直观化、可视化。例如医学教育中的人体结构和各类生命循环系统功能演示等。二是高级应用，所谓高级是用虚拟现实技术专门制作特殊功能的系统，并在远程教育平台上使用。这类高级的虚拟现实应用主要包括三个方面：
一是虚拟训练场和虚拟实验室。专门提供规模较大的分布式专业训练和实验环境。例如军事训练环境，运用军事仿真技术、虚拟现实技术和分布计算技术，构建真实的军事对抗训练环境，这已经是成功的应用模式了。同样，在一般的学科专业教学中，可以通过建构虚拟实验室，使得许多现实的实验室功能可以虚拟化。
二是虚拟教室和学习环境。这类应用主要是提供虚拟的数字校园，在网络化的数字校园里有着许多不同授课内容的“教室”，有着虚拟化的校园、图书馆和学科专业网站，甚至有着同类学员的学习“社区”。
三是虚拟创新设计环境。现代教育提倡的创新学习，随着虚拟现实技术的运用也逐渐成为了可能。利用虚拟现实技术可以建立实际动手设计环境，学生可以开展近乎真实的创新设计。如服装设计、艺术设计和科技产品设计。如果再能够利用产学研结合的机制，这样的设计环境将会是非常有意义的。
总之，运用虚拟现实技术人们可以虚拟出一个真实的校园环境或者构建一个虚拟的学习环境，经过实时渲染的分布式虚拟现实环境将会让学生在虚拟现实空间中学习的感受就如同在3D游戏中一样，他们可以实时地进行三维交互、实时地参与教学活动、与教师进行沟通。
四、虚拟现实技术应用于远程教育应该重点关注的问题
虚拟现实技术具有非常理想的发展前景，但是仍处于快速发展的阶段。虚拟现实技术运用于远程教育，应该分别从技术和应用两个方面关注以下问题。
从技术的角度，要重点关注虚拟现实关键技术发展的动态。要想理想地用计算机生成真实感很强的虚拟世界，并且能够在广域网范围内交互使用，技术难度是很大的。目前大多数人认为有五项关键技术正在积极突破。
（一）动态环境建模技术
一般说环境建模比对象个体建模复杂，而动态的环境建模更具有挑战。动态环境建模目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。
（二）实时三维图形生成技术
目前三维图形技术尽管已经较为成熟，但是如何实现“实时”生成仍然是挑战。
（三）立体显示技术
目前虚拟现实的交互能力主要依赖于立体显示和传感器技术。但现有的虚拟现实还远远不能满足需要，虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高。
（四）系统开发工具和运行平台
虚拟现实应用的开发比较复杂，效率和质量保证也很困难，网络化的运行平台也很难满足广域网环境。目前还必须重点研究虚拟现实的有效开发工具和高效分布式运行平台。
（五）系统集成技术
集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成也非常复杂。
从应用角度，要更新教育观念并能够有效运用建模技术构建学习环境。包括如何运用建模技术构建与教学相关的对象和场景，如何构建以学生为主体的自主学习过程，如何设计人机交互环节等等。当然熟练掌握虚拟现实技术和数字媒体技术是重要的应用基础。正像高质量的动漫游戏制作非常不易一样，好的虚拟现实教育作品的研发也是具有挑战性的。
五、Y语
现代教育技术的应用逐渐呈现出网络化、智能化和虚拟化的重要趋势。虚拟现实技术在现代远程教育领域的主要应用模式包括：虚拟训练场和虚拟实验室、虚拟教室和学习环境、虚拟创新设计环境。当前相关的关键技术和新的应用模式都还在积极的发展之中，有着良好的前景。
参考文献
[1]魏顺平.国外教育技术研究现状与趋势[J].开放教育研究，2010（2）.[2]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学F辑信息科学，2009（1）.
关键词：虚拟现实技术；职业教育；工科；实训课程
收稿日期：2007―09―28
作者简介：梅婷（1984―），女，汉族，浙江省杭州市人，浙江工业大学职业技术教育研究所，硕士研究生，主要研究方向：高等职业技术教育。
李海宗（1963―），男，汉族，甘肃省陇西人，浙江工业大学职业技术教育研究所，副教授，主要研究方向：高等职业技术教育、教育教学评价。
计算机和互联网络的发展对传统的教育思想、教育观念、教育模式和教育方法等都带来了革命性的影响。分析职业技术教育本身的特点，结合新兴的技术手段，探求两者的完美结合，也许可以打开制约职业教育实训课程实施的瓶颈，寻找新的突破口。
一、什么是虚拟现实技术
虚拟现实技术是利用计算机生成一个逼真的三维虚拟环境，并通过使用传感设备与之相互作用的新技术。它为用户提供了一种临境（immersible）和多感觉通道（multi-sensory）的体验，是计算机与用户之间的一种更为理想化的人―机界面形式。虚拟现实技术与传统的模拟技术完全不同，是将模拟环境、视景系统和仿真系统合三为一，并利用头盔显示器、图形眼镜、数据服、立体声耳机、数据手套及脚踏板等传感装置，将操作者置身于计算机生成的三维虚拟环境中。操作者通过传感装置与虚拟环境交互作用，可获得视觉、听觉、触觉等多种感知，并允许操作和改变其中的“物体”。 与传统计算机相比，虚拟现实技术具有“3I”特点：强烈的“身临其境”的沉浸感（Immersion）；友好亲切的人机交互性（Interaction）；发人想像的刺激性（Imagination）。
目前，随着信息处理技术的不断进步，虚拟现实系统也在逐步发展和完善，按照系统实现的功能不同，虚拟现实技术主要有以下四种基本应用类型：
（一）桌面型虚拟现实系统（Desktop VR）。桌面型虚拟现实系统实现较为容易，设备造价低，普及性好。
（二）沉浸型虚拟现实系统（Immersible VR）。沉浸型虚拟现实系统是一套技术复杂、设备造价较为昂贵的高级系统。
（三）分布式虚拟现实系统（Distributed VR）。
（四）增强型虚拟现实系统（Augmented VR）。
二、为什么要应用虚拟现实技术
职业教育有别于普通教育的一个重要特点就是在保证理论教学基础上，突出强调实践教学，让学生不但掌握一定的应知理论，更重要的是学会一种实际的应用能力。
实训是职业技能实践训练的简称，是指在学校能控制状态下，按照人才培养规律与目标，对学生进行职业技术应用能力训练的教学过程。
实训是培养学生专业知识综合应用能力，熟练掌握岗位技能的关键教学环节。实训课程开设的成功与否，直接关系到学生的操作技能、创新精神、职业习惯与道德等综合素质的培养。
近年来，各地政府与学校都逐渐认识到实训课程在职业教育中的重要作用，都不同程度地加大了实训场地的硬件建设。然而，由于某些方面的原因，实训课程的开展依然不尽如人意。比如：
（一）我国各地经济发展差距大，职业技术教育发展亦不平衡。很多地区虽然加大了投入力度，但由于实训课程的前期投入与后期消耗都非常大，且随技术的发展，常需要更新换代，因此仍然存在资金欠缺的问题。
（二）一些实践活动存在一定的危险性。如：可能会产生有害物质，易危害人体健康；容易发生短路、爆炸等状况。
（三）一些项目的运作成本高昂。比如：所需的设备复杂、价格昂贵、器械损耗较大，且使用的原材料亦属昂贵、消耗量大之类物质，以及因学生的误操作而带来的损耗。
因此，既然从资金上无法做到无穷满足实训课程顺利的开展，那么，从科学技术上寻求一种新型的、实用的方法手段，作为突破口，从另一维度来解决这一系列的问题，也许是职业教育走出实训困境的一条出路。
三、虚拟现实技术的优势
将虚拟现实技术应用于职业教育实训课程中，区别于传统实训课程，有下列一些优势：
（一）效率高。在应用虚拟现实技术营造的仿真环境下开展实训课程，精确性高，突发事件发生的可能性小，因此要比采用实际装置或设备效率更高。
（二）投资少。相对于实际实训场所的建设投资，建立一套相应的虚拟现实系统的投资要小得多，通常，虚拟现实系统的投资是实际系统投资的几十分之一，且面对设备更新换代，采用虚拟现实技术的实训基地在原有基础上改进、完善的投入更可以大幅度降低。
（三）消耗低。虚拟现实系统通常是以软件的形式在计算机上运行，其使用的材料、能耗都很低，设备维修几率小，即使出故障，也较易解决。
（四）应用面广。可以将一些危险性高、开展难度大、相对比较难控制的项目先用虚拟现实系统进行练习，待熟练掌握后，再去现实环境中操作，既解决了现实中无法开展的难题，又在一定程度上保证了安全性。
（五）灵活性好。对过程中间或者局部的一些重点与难点，在虚拟现实系统中，可以人为进行记录与重现，多加演练，或者细节放大，且可以因人而异，自主调节系统速度，便于学生较好掌握，还可以设置一些意外情境，培养学生的应变能力。
（六）集成度高。可以在虚拟环境下完成整个工艺的设计、制造、修理、检验等过程，做到真正一体化。
（七）开展难度小。虚拟现实技术与多媒体的有机结合，使得整个操作过程形象、生动、有趣，较易吸引学生的学习兴趣，激发学生的学习热情。
四、应用虚拟现实技术还应注意的问题
尽管虚拟现实技术在工科实训课程中拥有各种明显优势，但因为技术本身仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未攻克的技术难题，在应用与进一步推广过程中，仍然需要注意以下几个方面：
首先，虚拟现实系统软硬件技术平台较高，技术设备复杂，造价昂贵，职业技术院校应该考虑本校的财力、技术力量和实训目的来选择虚拟现实系统，
其次，虚拟现实技术所营造的环境毕竟与实际有一定的差距，在配备了虚拟现实系统后，决不能忽视学生在实际现场中的体验。
此外，需要重视专业教师和实习指导教师在推广虚拟现实技术工作中的作用。
作为一项新兴的科学技术，虚拟现实技术还处于探索前进与不断完善阶段，与教育、培训等领域也正开始适应、磨合，在实际应用中，还存在很多需要解决的理论与技术上的问题。但从虚拟现实技术本身的特点、优势，以及职业技术教育中存在的薄弱环节上，我们有理由相信，虚拟现实技术在职业技术教育实训课程领域的应用前景还是相当广阔、具有发展潜力的。
参考文献：
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〔7〕徐华.电脑仿真与职业教育〔J〕.商场现代化，2006，（10）365~366.
关键词：虚拟现实；公共服务；应用发展
引言
虚拟现实（Virtual Reality，VR）是以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境，用户借助必要的装备与数字化环境中的对象进行交互，产生真实环境的感受和体验。
1 虚拟现实技术的应用类专利申请整体状况分析
1.1 全球分析
图1是涉及VR技术应用于商业的全球专利申请量年代分布图，从中可以看出，自1992年起申请量呈较为稳定的上升趋势，在2000年达到第一个巅峰，但在2001年起专利申请量有所回落，2002年到2004年申请量较为平稳。在2005年起申请量开始回升，除2009年外整体呈现上升趋势，在2012年达到第二个巅峰。虽然图中显示2013年起的申请量有所回落，但依据该类专利申请量的发展轨迹来看，在2000年与2007年申请量达到峰值后，随后的2到3年内申请量往往有所回落，可以认为这正是新一轮基础技术的研发积累阶段，由此可见，该类申请的发展态势呈现波动上升的趋势，总体上保持良好状态。
1.2 国内分析
图2示出了国内VR技术应用于商业中的专利申请自1996年以来随时间变化的趋势，从中可以看出此类专利申请总量整体来说呈上升发展趋势。2000年以前申请量极少，年申请量均在10件以下；2001年开始，申请量从2000年的14件跃升到接近50件；之后的5年间，呈缓慢增长趋势；直至2006年，申请量达到87件；随着计算机技术的发展，VR技术也得到了极大的带动，经过7年的发展，2013年的年申请量达到峰值153件；而由于专利文件自申请至公开的期限限制，公开数据不完整，导致2015年的数据不准确，不能准确反映其申请情况。
2 虚拟现实技术在公共服务中的应用发展
VR技术在公共服务中的应用主要包括教学和医疗两个大的方面，本节重点从专利文献的申请时间轴上，对VR技术在公共服务中的应用发展进行梳理分析。
1998年5月18日，日本东芝集团在专利申请JP13514698A中提出了将VR技术应用于工厂设备安装使用的教学中，在存储器中存储有虚拟教学内容，通过处理器控制虚拟操作员的行为，并将其展示在显示设备中，以供工人学习工厂设备的安装使用方法。可见此时的虚拟教学仅仅是将教学内容动态的展示给学员，缺乏在虚拟环境中的互动操作。
2001年6月13日，日本川崎重工业株式会社在专利申请JP20
01178134A中提出了受训人员通过终端下载虚拟空间模型和事件模型，并通过终端传输受训者在虚拟环境中的位置、发言以及动作数据给服务器，由服务器存储该训练数据并共享给受训者和培训老师。此时，VR技术在培训教学中的应用已经有了互动形式，此后VR技术在公共服务中的应用类专利申请也趋向于增强参与者在虚拟环境中的交互感觉和沉浸感。
2008年1月29日，河海大学在专利申请CN200810018879中提出了利用VR技术帮助用户进行训练康复的方法，通过构建三维人体数据模型；采集大脑皮层的电波；用户眼睛上戴着头盔显示器连接计算机，利用这种方法进行训练康复训练，对人体不适部位的恢复产生积极影响。
2010年3月8日，韩国电子电信研究所在专利KR20100020297
A中提出了一种运用增强现实（Augmented Reality，AR）技术提供例如地下设施信息的装置，包括分析地下设施位置的位置信息分析单元，根据分析信息寻找相同具体设施信息的信息搜索单元，描绘设施信息的单元，以及增强现实提供单元来将设施的位置信息和具体的设施信息进行合成，生成增强现实信息。
2015年7月21日中国矿业大学（北京）在专利申请CN2015104
30078中公开了一种基于头戴式混合现实设备的危险行业安全培训系统，将虚拟场景显示在位于受训者眼前的半透明显示器上，配合现实场景，真实模拟各种危险情况，可以对相关从业人员进行有效的安全培训；通过混合显示设备的显示器让受训者看到混合显示场景，弥补现有非现场培训的不足，带给受训者最接近现场培训的体验，得到最佳培训效果。
此间，VR技术在公共服务中的应用分支也在不断扩展，陆续被应用于虚拟股票市场的交易练习，虚拟社区，灾害环境预演，纺织品染色效果仿真，以及医疗教学等方面，随着VR技术的不断完善，其衍生技术的不断成熟，可以预见的其在公共服务中的应用还将不断细分扩展。
从本节分析中可以看出，重点专利主要集中在日韩等专利大国，其从虚拟现实的雏形技术人工现实（Artificial Reality）技术到虚拟现实（Virtual Reality）技术，再到目前交互性更强的增强现实（Augmented Reality）技术都有一定的研究基础，针对如何从技术角度来提高VR在不同领域的沉浸性、交互性和构想性，这些方面的改进创新点相对较高，对VR技术的应用也起到了很大的推动作用，与之相对的，国内申请人主要针对VR技术在适应中国具体国情下的更多的应用领域提出了较多的专利申请，对其技术上的缺陷进行的改进较少。
3 结束语
尽管VR技术已经在诸多领域获得了比较成熟的应用，但其仍是一门年轻的技术，通过VR技术应用于商业的全球专利申请量趋势，可以预见的，在未来人们还会着眼于VR技术的开发，那么为了能在此领域能够跟上国际发展的步伐，中国具有加大投入研发VR技术的需求，加强技术改进，如从通过对体感式环境的搭建来增强沉浸性；通过对体验前后用户自身的改变，来增强真实感；通过与虚拟环境在视觉、听觉、触觉上的代入来增强交互性等等。
参考文献
[1]邹湘军，孙健，何汉武，等.虚拟现实技术的演变发展与展望[J].系统仿真学报，2004，16（9）：1905-1909.
【关键词】虚拟现实电子商务网络
1引言
虚拟现实(VirtualReality)是通过多媒体技术与仿真技术相结合，生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，用户以自然的方式对虚拟环境中的对象进行体验和交互。然而当前的电子商务大多是基于Web的，要在其中普及由视觉头盔和数字手套等设备构成的力反馈式交互虚拟现0实是极其困难的(一是技术原因，二是资金原因)。但是以键盘、鼠标和显示器等常规输入输出设备在客户机浏览器中构成交互环境的网络虚拟现实技术却日趋成熟和完善，这些以Web3D技术为基础的网络虚拟现实技术同样以模拟自然、体验逼真和交互极强为目标，在相当程度上高效、经济地实现了虚拟现实系统的目标。
由于网络虚拟现实技术的出现，不仅促进了虚拟现实技术的普及应用，而且也给电子商务带来了新的应用空间，有效地提高了电子商务的质量。因此，充分认识虚拟现实技术在电子商务中的重要性、研究网络虚拟现实技术的特点及其应用规律，从而进一步促进电子商务的发展，已成为当前电子商务中的一个重要课题。
2虚拟现实在电子商务中的作用
2.1虚拟现实技术的特点。
临场感:用户感觉到沉浸于在浏览器中所呈现的虚拟环境中。
多感知性:用户能以视觉、听觉等多种形式感知信息。
交互性:用户能以接近自然的习惯，用常规的输入、输出设备对虚拟环境中的物体或场景进行操作和得到反馈。
真实性:虚拟环境中的物体运动接近符合物理定律。
高效率:虚拟环境中三维空间的建立和显示不过分依赖客户机的硬件性能并可实时渲染，所需传输的数据量小且可流式传输。
2.2虚拟现实在电子商务中的作用。由于网络虚拟现实技术的上述特点，它在电子商务中正起着独特的作用:
真实感强:缩小网上购物与真实购物环境间的差别，是一个接近现实场景的虚拟智能购物商城。
激发购买热情:网上产品展示的目的不仅仅是展示产品，而更重要的是通过让客户更多地了解产品而提高产品的购买率。通过网络虚拟现实技术可将用户在购买过程中产生的假设进行虚拟，呈现相应的结果或效果。这样有利于激发用户的购买热情。
拓展电子商务的内涵:INTERNET作为有效的商业信息的交通通道被广为接受，网络虚拟现实技术的应用使电子商务的内涵被大大地拓宽和延伸了。
3网络虚拟现实技术
目前网络虚拟现实技术大多是基于Web3D[1][2][3]技术的，而Web3D技术主要由实时3D建模和动态显示两部分组成。通常实时3D建模和动态显示分为两种类型，一种是基于几何模型，另一种是基于图像。这两种技术方案各有其特点，前者可方便地建立以任意角度进行观察的3D空间，但计算量大，因而对硬件要求较高，对复杂模型的建模过程较为困难;后者采用图像镶嵌方式实现实时建模，开发成本低，计算量小且效果逼真，但数据量较大。
各种网络虚拟现实技术为了能在网络这一特殊环境下不断发展，都不仅具有鲜明的技术特点，而且也都尽量扬长避短，形成了各自的技术风格，这也为我们在电子商务中针对不同展示内容选用最为合适的网络虚拟现实技术打下了良好的基础。有鉴于此，研究和对比分析各种主流网络虚拟现实技术是十分必要的。
3.1VRML(VirtualRealityModelingLanguage——虚拟现实建模语言)[4]是专门用于在网上建立虚拟现实的设计语言，它采用基于几何模型的实时建模和动态显示方法。VRML可以用于建立真实世界的场景模型，也可建立虚构的三维空间。VRML提供了所谓的6+1度浏览，即沿三轴方向移动场景和旋转场景，同时还可以建立与其他3D空间的超链接。
VRML文件是文本文件，它可以用文本编辑器编写生成，其文件扩展名是.wrl。由于VRML语言语法规则较为复杂和严格，靠人工编写VRML文件工作量极大，因此一些三维建模工具(如3DSMAX)以可视化方式建立3D空间并自动生成VRML文件，提高了开发效率，但这样生成的VRML文件数据量比人工编写的文件大得多。
VRML适用于构造虚拟三维环境，而对于表达现实世界的真实场景和物体则略感不足。
3.2QuickTimeVR。QuickTime是Apple公司开发的数字图像影视技术规范，它包含多种媒体数据的压缩/解压缩技术。QuickTimeVR是其中一种新的媒体数据格式。它包含了对象影视(ObjectMovie)、全景影视(PanoramicMovie)和多节点影像(Multi-NodeScene)等几种形式，其文件扩展名是.mov。
由于过去QuickTime是Mac系列机上的数字视频规范，因而制作QuickTimeVR的开发工具大多在Mac机上运行，缺少PC机Windows上的开发工具，而现在已出现了许多Windows上的QuickTimeVR的专业开发工具，如VRToolBox等，使得开发用于电子商务的QuickTimeVR影视更为便捷和高效。
3.3Cult3D是Cycore公司基于Java开发的网络虚拟现实技术，它具有独特的渲染方式，可动态显示极高质量的图像且不依赖3D加速卡等硬件，所产生的文件(.co)数据量小且可保留建模工具中所建立的贴图，并可以在3D物体上设计各种交互和添加声音，特别适合于在网络上表达3D对象。
Cult3D技术本身并无创建3D模型的能力，它依靠专门的3D建模工具软件来建立3D模型，并通过安装在这些软件中的插件导出所需的3D模型。支持这一功能的3D建模软件有3DSMAX和Maya。在Cult3D的交互功能设计软件Cult3DDesigner中为3D对象设计动作和交互并输出用于网络的压缩文件。
Cult3D技术的弱点是不易表达360°的全景虚拟环境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的网络虚拟现实技术，其正式名称是VET(ViewpointExperienceTechnology)，它的前身是著名的MetaStream技术。由于Viewpoint开发的虚拟现实文件数据量小、可流式下载、动态显示图像质量好以及可实时交互控制改变纹理贴图，因此被广泛用于在网上表达3D对象。Viewpoint技术可以根据网络条件状况自动调整显示3D对象的细节和播放帧率，因此它对网络带宽适应能力较强。
通常开发Viewpoint的虚拟现实文件是从3DSMAX中导出ASE文件，在Viewpoint的核心应用程序ViewpointSceneBuilder中导入ASE文件，并对相应3D场景的有关元素(如:材质、动画、交互动作和场景定义信息)进行编辑和设计，最终输出可在浏览器中播放的Viewpoint数据文件(.mts和.mtx)。
3.5Flash是Macromedia公司开发的矢量动画技术。Flas采用网上流式播放技术，在安装了Flash播放器的浏览器中可以流畅地播放Flas。在Flash中制作动画时，不仅可在开发环境中绘制矢量对象，而且还可以导入外部矢量图形文件、位图图像文件、多种格式的声音文件甚至还可编辑视频文件。Flash现在被广泛用于开发网络交互矢量动画，然而用它也可进行网络虚拟现实的开发。
用Flash开发虚拟现实数据文件，主要是采用其脚本语言ActionScript控制交互，进而控制通过导入序列图像或已拼接的360°全景图像而形成的3D对象或全景虚拟环境。由于用ActionScript进行虚拟现实交互控制的灵活性较大，因此所开发的虚拟现实数据文件也具有较强的个性，同时因为Flash并非专门用于开发虚拟现实的，所以开发时的步骤较为复杂些。
4虚拟现实在电子商务应用的实例分析
4.1电子商务模型的建立。网络虚拟场景的建立和图形工作站中的场景的建立有着很大的区别，它首先强调的是模型的简单化，这是由虚拟现实的实时性要求决定的。在响应速度和场景的真实性发生冲突时，应牺牲一定的真实性，只要能在视觉上达到基本真实即可。因此，常用一些简单的框架来代替复杂模型，但为了保证一定的真实性，可采用贴图的方式来弥补视觉上的不足。贴图有以下两种制作方法:一种是使用绘画软件进行手工绘制、另一种是对建筑物的各个观察面进行拍照，然后用扫描仪扫描成相关贴图材质。第一种方法的颜色可限定在256色内，其压缩的比例较大，贴图文件较小，生成的场景文件也较小，适合网上传递和实时性的要求。后一种方法视觉效果好，但文件的压缩比例较小，贴图文件较大，生成的场景大，在网上传递和实时性方面不如前一种方法好。无论用哪一种方法都需考虑贴图的分辨率和尺寸，为了便于下载和渲染，在质量和大小允许的情况下，一幅贴图限为320×240(或240×320)像素、分辨率为72dpi，用JPEG压缩(采用最高压缩比)后约为20K字节。
根据以上所述的贴图制作方法，虚拟场景中的对象模型可分为以下几类:①由简单几何体组成的简单模型:该类模型常用作远处物品的替身，在LOD方法中采用;②赋予手绘贴图的模型;③赋予照片材质的模型;④赋予手绘和照片混合材质的模型;⑤具有全部细节的精致模型。
4.2电子商务交互查询功能的建立。为电子商务模型加入交互和查询功能可采用两种方法:通过编程加入相应的交互和查询功能，利用VRML的辅助工具来完成交互和查询功能的加入[5]。后一种方法比较适合普通的用户。
Kinetix制作了特殊的VRML输出嵌入程序，可以输出场景，包括几何、材质、动画制作等，嵌入程序也可制作特殊的VRML辅助工具来规定场景的交互元素。运行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安装VRML嵌入程序。
通过VRML嵌入程序，可设置以下辅助工具:
Anchor:可将某一实体作为热点，当被点击时取出网上所指定的文件。若为VRML场景文件，则该场景被下载显示。若为其他类型文件，由浏览器决定如何处理;
TouchSensor:对从指定设备的输入产生相应的事件，这些事件表示用户是否指向特定几何体，同时也表示用户何时何处按下定位设备的按钮;
ProxSensor:接近感知器，指定当用户进入、离开或在立方体的区域内移动时产生的事件;
TimeSensor:在时间变化是发出事件，可用来控制动画，也可用于某一时刻进行某项活动，或于某一时间间隔中产生事件;
NavInfo:描述有关观察者和观察模式的物理特性;
Background:设定场景的背景;
Fog:设置雾化的效果;
Sound:设定声音片段的有效范围，以产生随距离改变的音响效果;
Billboard:是某一对象随用户一起旋转，以使之始终面向用户;
LOD:允许浏览器在物体表示的不同层次细节间自动切换;
Inline:可在文件中引入外部文件的场景，避免重复制作。
通过以上辅助工具，就可制作出电子商务场景及其交互和查询功能。
4.3多分辨率渐进传输。服务器接收了用户端的请求后，通过网络把三维几何数据传送到浏览器进行显示，最理想的方式是渐进式传输[7][8]，这样客户端在下载完最简单的一级模型数据后就可以进行显示与交互，而不用整个模型传输完毕。渐进式几何传输要求模型具有多分辨率表示形式，这对网络的传输和客户端的绘制都有很多好处。
本文将3D场景数据组织成一个统一的数据结构，实现递进的传输不同类型的模型表示。本文利用分布式虚拟环境中通用的递推算法(DR)来预测视点的运动算法[6]来预测用户的位置，该方法简单而通用，并且能有效的减少网络上的数据流量，结合Benefit累积和方法，实现了有限的网络带宽下的优化3D场景传输的一个有效的策略。考虑到网络的不稳定性和网络的传输质量，作者采用了自适应流控技术，以保证不同质量的网络连接下不同场景绘制质量的仿真的顺利进行。另外本文考虑了传输动态物体和不同表示形态的静态物体到多个用户的问题。本文的内容集中在3D数据组织管理和优先传输排序策略以及3D图形传输协议上，目的在于实现服务器和客户端之间高效的3D场景传输。
4总结
本文介绍了虚拟现实技术在电子商务领域的应用。相关技术包括虚拟场景的构造、系统结构、网格数据的传输以及客户端的交互查询方式。与传统的电子商务系统相比，本系统具有更好的沉浸感和交互性，虽然目前离理想的虚拟现实境界仍有较大差距，但交互性强、触发事件种类多、动态渲染及显示质量高、可任意链接URL或其他3D空间、适宜网上应用、虚拟现实数据文件共享性强以及开发效率高等技术特征，现已成为网络虚拟现实技术发展的趋势。随着网络虚拟现实技术的不断发展，将为系统的开发提供更大的空间和更完善的功能。:
参考文献
1GongJianhua.DistributedVirtualGeo-Environments.Journalof
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3YLi.KWBrodlieandNPhillips.Web-basedVRTraining
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4TheVirtualRealityModelingLanguage.ISO/IEC14772～1:1997.
5徐明娟等.基于VRML虚拟场景交互方式的研究，CCVRV2004，
p717~721
6谢翠等.基于Web的仿真综述，CCVRV2004，p544~548
puterGraphics
(SIGGRAPH''''96)，pages99～108，August1996
目的 了解虚拟现实（VR）康复对由脑血管疾病所致运动功能障碍的康复效果。方法 对实验组和对照组利用VR康复、传统康复对急性脑梗死患者进行对照康复治疗。 结果 在康复治疗4 w、康复治疗12 w后，实验组在肢体运动FurgMeyer量表评分、FurgMeyer躯体平衡功能评分、日常生活能力Barthel指数方面均显著优于对照组。结论 VR康复治疗可有效改善由脑血管疾病造成的躯体、肢体运动功能障碍，提高患者日常生活活动能力。
【关键词】 虚拟现实技术；运动康复；运动障碍；运动训练
在运动康复领域，虚拟现实（VR）技术最重要的用途在于对受损的运动功能进行康复性训练。康复训练的目的是使机体在最短的时间里通过针对性的练习消除由于损伤造成的功能障碍。决定康复训练效果的关键因素包括康复训练的运动负荷是否适度，运动范围是否全面，运动方式是否符合日常的生活习惯等。VR可以提供精确的测评、辅助、监控、训练等技术，从而充分保证运动康复训练的有效性。目前，国内尚未看到将VR技术应用于脑梗死后遗症运动康复治疗研究的相关报道。本研究旨在探讨运用VR技术对由脑血管疾病所致运动功能障碍的康复治疗效果。
1 对象与方法
1.1 研究对象
被试为2008年4月至2009年1月在郑州市第二人民医院、郑州大学第五附属医院神经内科及康复科住院治疗的脑血管疾病人员。入组标准依据1995年第四届脑血管病学术会议通过的诊断标准，需经颅脑CT或核磁共振确诊的初发脑梗死患者，患者遗留有肢体运动功能障碍，但没有严重认知障碍及精神疾患，病程在3 w内，格拉斯哥昏迷计分（GCS）≥8分，生命体征稳定。排除标准为脑血管病发病前已有痴呆表现及精神疾病，认知障碍较严重及语言不能者，重要器官如心、肺、肝、肾等有严重疾患，有神经肌肉骨骼病变可能干扰功能恢复且无法坚持治疗的患者。随机抽取符合入组标准的被试患者60例，年龄44～67〔平均（54.9±9.6）〕岁，随机分为对照组30例，其中男17例，女13例，平均年龄(56.23±10)岁；实验组30例，其中男16例，女14例，平均年龄(55.98±8.43)岁。被试两组成员在年龄、性别、疾患、患肢肌力、运动功能障碍上差异无显著性。
1.2 实验方法
两组的基础治疗均为神经科的药物治疗。对照组采用传统运动康复疗法，治疗措施包括：①肢体在床上功能位摆放；②按时变换；③功能障碍肢体各关节的被动运动和主动运动；④上肢的辅助功能（坐起）训练；⑤腰背肌功能训练；⑥重心的坐位及站立平衡训练；⑦步行训练；⑧自主生活能力训练。运动功能的康复训练根据不同阶段采取的不尽相同，治疗师采取一对一方式。治疗时间是每日两次，每次45 min，每周5 d，持续12 w。对实验组进行VR康复疗法，其VR技术的生物反馈系统为桌面式。康复仪器包括MyoTrac Train治疗仪、Sunlight Tetrax平衡仪，MyoTrac Train软件支持是MyoTrac Clinical治疗仪的工作基础，SunlightTetrax平衡仪原理与MyoTrac Train治疗仪相同，均需要根据患者不同的状态阶段选取相应的康复方案。治疗时间是每日两次，每次45 min，每周5 d，持续12 w。
1.3 评价标准
判定偏瘫患肢康复前后运动功能恢复情况采用FurgMeyer肢体运动功能积分量表；采用Barthel指数（BI）作为日常生活活动能力（ADL）评分法：总分100分，得分越高，ADL越好。评分60分以上的，基本上能完成ADL；60～40分需要帮助；40～20分需要很大帮助；20分以下完全需要帮助。两组分别于康复治疗前、康复治疗4 w后、康复治疗12 w后采集数据。
1.4 统计分析
采用SPSS13.0软件包统计分析，数据资料以x±s表示。
2 结 果
被试两组成员在年龄、性别、疾患、患肢肌力、运动功能障碍上经统计学分析，差异无显著性。对照、实验两组的FurgMeyer肢体运动功能评分、ADLBI评分在康复治疗前初次测次经统计学分析无显著性差异，表明两组被试在肢体运动功能障碍程度、ADL级别上无差异，然而两组被试治疗后相同时间再次统计分析，其结果呈现显著性差异（P
3 讨 论
VR技术是一种利用计算机生成模拟环境，通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术〔1〕。VR具有沉浸性、交互性、构想性等特点〔2〕。按照沉浸度可分为非浸入式、部分浸入式和完全浸入式，按其实现虚拟环境功能的高低可分为：桌面式、浸入式、分布式和混合实现系统〔3〕。
VR技术运用于康复治疗的科学原理及优势在于，它能为进行运动康复训练的患者提供每次练结果的实时反馈和每组练习后的成绩反馈，这两种形式的反馈有利于提高患者的结果知晓感〔4〕。VR技术不仅能够通过编制虚拟环境提高运动康复训练的趣味性，而且能够以形式多样的反馈不断激发并维持患者重复练习的动机。VR技术的发展，从根本上改变了传统的运动康复方式，将劳和逸真正结合起来。
偏瘫是最常见的脑梗死后遗症，是指一侧肢体肌力减退、活动不利或完全不能活动，还常伴有同侧肢体的感觉障碍，如冷热不知、疼痛不觉等，有时还可伴有同侧的视野缺损。康复医学是以运动学和神经生理学为理论依据，采取各种手段对患者进行科学性、系统性、综合性治疗。运动疗法是康复医学中最基本的治疗方法，运动疗法对消除或减轻患者功能上的缺陷，控制病态的异常和帮助患者最大限度地恢复原有的运动能力，具有显著作用。
VR技术在模拟真实生活场景，提供日常生活技能训练方面具有传统康复训练不可比拟的优越性。实验研究表明，基于VR技术的运动康复训练具有以下的优越性；第一，虚拟环境可以使患者产生一种身临其境的感觉，以自然方式与虚拟环境中的对象进行互动，从而提高患者主动参与的积极性。由于VR技术可以使虚拟环境与真实环境非常相似，患者能够将在虚拟环境中学到的运动技能很好的迁移到现实生活环境中。第二，VR技术不仅能够简化患者的康复训练任务，并且虚拟教练比人类教练的动作更具有一致性。第三，VR技术能够以多种形式提供反馈信息，给予患者相应的鼓励、暗示或建议等，从而使原本枯燥单调的运动康复训练过程变得轻松、有趣。第四，VR技术允许用户进行个性化设置，可以针对患者个人的实际情况将运动训练、心理治疗及功能测评有机地结合起来，制定适当的运动康复训练计划〔5〕。
本研究显示，基于VR技术的脑血管疾病运动功能康复治疗，对于最大限度的恢复患者的肢体运动功能、促进日常生活活动能力的提高，较之传统康复治疗，具有显著疗效。VR技术能够为患者提供身临其境的极富真实性感受的虚拟环境，从而积极促进患者参与康复训练的积极性和主动性，有效克服传统运动康复训练的局限性，使患者最大限度地回归家庭和社会。
参考文献
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3 陶维东，孙弘进，陶晓丽，等.浸入式虚拟现实技术在心理学研究中的应用〔J〕.现代生物医学进展，2006；6(3)：5862.
(图一)
通过上图，我们不难发现，绝大部分被资本所青睐、融资最多的仍以国外的VR/AR公司居多，国内公司融资占比远低于国外。
据VR日报了解，尽管当前国内已有超过90家VR设备研发公司，但实际获得融资的企业数量却不甚理想。那么，在资本与关注度不成正比的如今，国内VR产业该如何蓬勃发展呢?《VR日报》有以下见解：
国内VR创业型公司打造技术壁垒，扩大企业市场竞争力
随着Facebook、谷歌和三星等互联网巨头的纷纷抢滩，国内互联网企业巨头们也紧随其后着手布局。当下，在国内的虚拟现实市场上，VR创业者如雨后竹笋般涌现，人人都想在这个风口分得一杯羹。
我们都知道，一般的创业型公司，基本都是以技术为导向。这些企业的最强竞争力不在于其品牌对市场的影响力，因为比起大企业的品牌名气，创业型公司要想靠品牌来掠夺市场，站稳脚跟基本没可能。唯有靠一身硬技术，去杀出一条血路，才能在这残酷的市场竞争中，获得一丝喘息的机会。
除此之外，对于没有市场根基的创业型公司来说，让自己的产品在消费者心中摆脱二流或者山寨产品的印象，进而在市场中立足，如何跨过专利的这个“坑”就显得尤为重要了。以国内小有名气的一体机制造商IDEALSEE GROUP为例，他们目前共申请专利近155项，已授权专利64项，并以此为重要筹码取得了让业内竞争者为之羡慕的超前技术优势。
而在过去，也存在很多依靠自己的技术来获得投资的国内创业型技术公司，比如体感输入在世界能名列前茅的ximmers、诺亦腾，头显相对做得比较好的大朋、3G等等。这些公司都是有一定的技术积累，有实力能够去世界的舞台上拼一把的存在，其中它们也并不缺乏专利对自我产品的保护。
总体而言，在产业发展初期，打磨好自己的产品，做好相应的技术积累，在竞争中，求进步;在进步中，求发展，保持良好的企业竞争态势，或许才是广大VR创业者们最应该关注的事情。
手机厂商纷纷强势入局，摆正姿态促发展
目前国内HTC、联想、华为、乐视、小米等手机厂商集体强势入局VR领域，是趋势使然，亦是强者卡位圈地，谷歌“白日梦”计划的开展，更是昭示着行业新标杆的敲定。
就在8月1日小米VR全球首部支持DayDream平台的VR产品，大大促进了国内VR设备正规军的市场存量，并且拓展其在广大年轻人中的渗透率，有助于VR产业认知度提升和成熟。
截止到当前为止，据不完全统计，宣布推进VR产品业务的手机厂商已近20家。手机厂商的愈发激进，给这片还未成熟的VR市场打了一剂强心剂。但是纵观国内手机品牌厂商所的VR产品，除HTC以外，基本上都是偏向于中低端市场，虽然在一定程度上能使产品达到普及，但是对技术跟内容上却并没有太多的帮助，少了原创的核心技术，且与国外差距甚远。
但是我们不得不承认，手机厂商们其自身是有这样的一个技术积累的，只是现在的VR产业还处在边缘化，时代的尚未来临，仅是为自身产业链的完善而布局，当一切初入正轨，相信会给国内的VR格局带来不一样的生机。
就像当初HTC布局VR，谁都未曾想到它的产品会如此的高端大气，也正是因为有它的牵头，让国内大多智能手机厂商看到了产业发展的新希望。而且手机+眼镜盒子这种捆绑式的销售模式，既能促进手机业务的提升，又能让眼镜盒子深入大众，何乐而不为呢!
硬件、内容、工具多方联合，产业纵向发展
当前国内涉及VR的企业虽多，却始终是给人一种各自为战的感觉，内容、硬件、工具三分天下，无一个很好的衔接。
举个很简单的例子，为什么国内的游戏总是比不上国外的呢?按理来说VR游戏产业在全球都处于起步阶段，谁都没有能讨到便宜的好处，真要发展的话，水平应该也是差不多，为什么人们偏偏就看好国外的VR产业，而对国内的嗤之以鼻呢?
以索尼为例，作为世界最大的电子产品制造商之一，无论是在硬件上，还是在内容上，都有成品出现。主机全球销量早已突破3000万台，且随着PS VR真正发售日期的临近，一大批VR游戏随之公布，现下来说在这个产业算的上是比较成功的。
那么国内现状又是如何呢?据VR日报了解，从2016年初开始到当前为止，已经完成的VR游戏业内投资就不在少数，国内唱好声一片但却一直没有成品的VR游戏。当下国内产业分割明显，一些厂商专注于做硬件，一些布局于内容，二者缺乏直接的联系，光是这一点就落后国外一大截，国内VR的细分行业与行业之间的联系相连甚少。
然而，一个产业的真正壮大，彼此之间就免不了有千丝万缕的联系。工具是内容的前提，少了工具内容将无法整合，而内容是提升用户粘度的关键，硬件是内容与用户之间的桥梁，三者之间缺一不可。
但是之于这一点，国内也并不是没有开先河的存在，像HTC就很精明，一开始就傍上了Valve这个大款，既能给自己提供技术支持，又能给自己提供一个全球数一数二的内容平台。但是产业要复兴，光靠一家怎么行，产业要想做大做强，就必须联合发展，只有这样才能实现真正产业的富强。
国家政策扶持，同心协力致力产业发展
在刚刚结束的2016年ChinaJoy大会上，成都高新区今年首次携园区知名VR游戏企业共同亮相。据了解，在CJ展会现场，此次参展的成都高新区在第一天吸引了数万人的光临，而这种以成都高新区展馆各个虚拟现实相关企业的组团方式的出现，可以说已算得上是由当地政府牵头参展的典范。
之前工信部就有虚拟现实产业(VR)白皮书，让我国的虚拟现实产业有了初步的规范。用14000多字讲述了当前中国虚拟现实产业的发展状况，并提出了相关政策，从国家层面上充分肯定了虚拟现实行业，该条文的这对于所有的VR从业者来说都是个很好的消息。
但是政策的扶持只是其次，主要发展还得靠企业。目前国内企业在技术跟人才这两大板块都尚不完备，人心躁动，需要沉淀下来做技术，做产品的决心。
现在整个圈子内大多都抱有捞一把就走的心态，不论是大企业还是说创业型公司，亦或是资本都是如此。所以下定决心，明确目标很重要。从实际出发，实事求是，从源头开始解决问题，奠定产业基础，做好人才积累是关键。
关键词：热点；接受力；环境；全方位
0 引言
增强现实（Augmented Reality，简称AR），又名混合现实。AR通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，使真实的环境和虚拟的角色或物体实时地融合到同一个画面或空间。目前对于增强现实有两种通用的定义，主流的定义是罗纳德・阿祖玛（Ronald Azuma）于1997年提出的，他认为增强现实包括三个方面的内容：将虚拟物与现实结合；即时互动；三维。[1]而另一种定义是1994年保罗・米尔格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的现实-虚拟连续系统（Milgram’s Reality-Virtuality Continuum）。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续统的两端，其中靠近真实环境的是增强现实。[2]而作为一个新兴的科技热点，增强现实面临了哪些发展的瓶颈？究竟怎样我们才能更快地迎来一个被“增强”的未来？
1 增强现实――大受欢迎的新风潮
增强现实技术将虚拟的物体合并到现实场景中，支持用户与其进行交互，它已经成为虚拟现实研究中的一个重要领域，也是人机界面技术发展的一个重要方向。其对真实世界的奇妙改变满足了现在人们越来越寻求变化的心理，也同样带给了人们无尽的想象，给生活带来了无数种可能。几乎每次一出现就能引爆媒体，让众人竞相转发。最近的例子是2015年9月10号Pokémo公司了增强现实版口袋妖怪手机游戏Pokémo GO：玩家拿着手机在真实世界走动，寻找通过增强现实出现在手机里的神奇宝贝，可以用拿着手机做投掷动作向出现在虚拟现实里的神奇宝贝扔宝贝球，同样也可以线上交换收集来的神奇宝贝，或者角色对战。这消息全球引起了千万网友的转载，这样一条加入了增强现实的游戏策划引起了大家的强烈兴趣，可见增强现实是新的经济热点和app发展方向。但是每一个热点的出现总是伴随着一系列的发展问题，决胜的不是创意的发现而是用户群的拓展。下面就开始讨论增强现实在发展方面面临的问题。
2 发展使用者――增强现实发展的关键瓶颈
由于增强现实是对真实世界的补充，而不是完全替代真实世界，那么显示技术和跟踪注册技术就变成了增强现实系统关键技术。其中的显示技术就有头盔显示器显示、投影式显示、手持式显示器显示和普通显示器显示等。但目前更适合增强现实的穿戴式设备正在处于开发与摸索阶段，所以增强现实的发展就集中在了移动终端上。国内首次将这项技术应用到普通生活中，是在苹果的App Store上的一款免费的叫做出行百科（增强现实版）XINGWIKI的软件。现在在iPhone手机，Google Android手机以及Windows Phone手机上，也已经出现不少的增强现实的应用。[3]
目前增强现实的市场潜力是很大的，而供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权，专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。出现这种情况是因为用户群体的不大所以增强现实在所有app应用需求方面占的比重很低，更多的技术人员开发的是虚拟现实，就是以三维可视化和虚拟现实场景界面呈现的信息系统。增强现实作为虚拟现实的“升级版”，它基于现实环境，所以也“挑剔”现实环境。所以通过在app中的各类应用调研，以及对受众的分析发现了增强现实在构建和传播方面遇到如下问题：
第一，受众面窄，目前的增强现实都是基于特定需求的人群开发的。第二，受众习惯难以养成，难以形成“O2O”（线上线下）模式下的有效连接。第三，各种应用混乱，不能有效整合，共同发展。第四，没有一个稳定的信息平台来实现全方位的增强现实。
3 数字校园――全方位“增强”生活的优势试点
根据以上几点问题，有一个天然的良好平台几乎是为由增强现实量身打造的，那就是――校园。而之前提到的发展问题在此都能找到“对症之药”。
先从受众方面来说，学生由于本身的学习属性对新事物有天然的接受力，也同样是社交与网络中是文化传播的主力军。一个新的科技，都是从年轻人这里开始引爆。而增强现实已经在学生这里占有了一定的市场认知度，如果由学生推广再到他们的父母以及亲朋好友，这样拓宽受众的发展需求便水到渠成。
再从使用习惯培养来说，乐于尝试的学生群体是有时间去被培养使用习惯的，如果有针对校园开发的app，把校园建设、知识汇总、人文关怀、生活点滴等方面直接融入学生生活，把校园环境增强现实系统和学生需求结合起来，打造全方位增强现实环境的手机应用。例如，拿出手机识别校园建筑，可以知道校园相关历史或者教学楼内的课程安排，了解近期活动。通过在校园中的推广，养成了“增强”之习惯，从而有激发想象力促进技术发展，提升增强现实的普及。这样不仅可以推动教育与科技的接轨，而且可以培养建设人才对增强现实的兴趣。
学校是一个相对独立和简单化的小型社区，是app比较容易做到的全方位服务基地。在这里各种需求都有以师生为纽带的链接，在这种链接之下设计出的相关增强现实应用必然是整体的。校内师生还可以通过一款手机应用来查看校车还有多久到达，快递是否需要签收，食堂的饭菜有多少卡路里，甚至像在玩RPG游戏一样每完成一个课程就有增强现实的现场鼓励效果……
现在数字化校园已经日益成熟，增强现实的另一个核心技术跟踪注册技术就拥有了现有的平台。增强现实的使用不仅提升了生活质量而且可以使现有的大数据更好的统计并使用。而且增强现实的“即时反馈”属性也可以将个人信息在第一时间反馈到数据库中。从而使管理员获得及时反馈，增加数据流动，改善用户体验，达到线上线下共同成长的目的。
4 结语
目前来看，校园平台符合增强现实的发展需求，两者关系是相辅相成的。增强现实应该说是为校园提供是一个全新的、信息化的教育体验，而在这个教育体验当中，老师和学生的成长和学习的方式、教学的方式，都会有很大的改变。所以，在目前传统环境向数字化环境转变中，还存在许多值得深入研究的课题。增强现实正好是加入生活中的好时机。增强现实目前的应用虽然仍处于实验研究阶段，但是作为一个横跨了各类受众群体的研究领域，越多人支持越促使增强现实研究与应用的飞速发展。因此，这也会吸引越来越多的研究人员投入到这个领域的研究中，可是怎样让它变得接地气与深入生活，这就需要与新一代人的结合，“以点带面”地提升全民生活质量。所以在校园加入增强现实不仅是融入的提升，更是未来科技发展的教育良机。“从娃娃抓起”使我们在国家技术更新的竞争中领先一步。
参考文献：
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【关键词】虚拟现实技术;虚拟教室;GBS
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2010)01―0130―04
引言
建构主义认为,学习是获取知识的过程,但知识不是通过教师传授得到,而是学习者在一定的情境下,借助他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得[1]。在教学过程中,需要为学习者提供真实的学习任务和学习环境,使学习者的认知需求与环境对学习者的要求一致[2];创设问题情境,诱导学习者发现问题,并将该问题作为自己的问题,投入到问题的解决过程中;围绕一项重大任务或一些问题,来开展学习者所有的学习活动;支持学习者对学习内容和过程进行交流和反思,通过相互交换想法,从而形成共享的、比较全面而深刻的理解[3][4]。基于目标的情节设计(Goal-Based Scenarios,GBS)就是这样一个典型的“情境学习”模式,而真实有趣的故事情节或情景则是教学设计的重点。
虚拟现实是利用计算机生成一种虚拟环境,给用户提供一种身临其境的体验。本文构建的虚拟教室系统就是运用虚拟现实技术创建一个情景化的虚拟环境,提供学习者亲身体验和参与的机会,其目的在于对GBS涉及到的而现实生活中不易或不可能出现的情节或场景进行模拟,以便更好地开展教学。
一 GBS概念和特点
基于目标的情节设计(Goal-Based Scenarios,GBS)是由R.Schank[5]提出的。他主张通过为学习者提供一个有趣的故事情节,来调动学习者的学习兴趣,训练学习者掌握相关的目标技能。
GBS的重要组成部分为目标技能、任务、主题故事、焦点任务和操作,关系如下:[6]
GBS框架下的教学过程,一般由以下六个部分组成:[7]
1 确定目标
学习目标是为特定的所要教授的技能和知识所设计的(例如,评价、综合和比较能力)。它不是概念层面上的知识教学(例如,阐述能力)。
2 制定任务
这一任务就是最终实现的目标。这个任务是针对学习者而言,应尽可能的明确,并且需要掌握目标技能才能完成的任务。
3 选择焦点任务
分析学习者所遇到的主要问题,设定能控制学习进程的焦点任务。这比上面提到的任务显得更详细和具体。焦点任务及其指导信息的设定要能够引导学生完成所需掌握技能的探究。
4 设计主题故事
主题故事用以设定学习环境,抓住学习者兴趣,强调主题的重要性。让学习者在设定的主题故事的环境中,利用已有技能和目标技能来解决问题,完成任务。
5 设计操作
为学习者设定具体的行为操作。尽可能详细安排,并尊重学生已有的能力和知识结构,且易于量化评估。
6 构建学习环境
构建支持目标技能的学习环境(例如,医院、机房、电视台或外国领事馆等生活中具体的场景)以及提供学习资源。
二 虚拟教室系统在GBS中的作用
虚拟现实(virtual reality, VR)是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、并行实时技术、人工智能、仿真技术等多学科技术而发展起来的20世纪90年代计算机领域的最新技术[8]。它以模拟方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界,在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中,使参与者可以直接参与和探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化,仿佛置身于一个真实的世界中,产生沉浸感。视景仿真技术中的虚拟现实是多媒体技术发展的更高境界,它为使用者提供逼真的体验,为人们探索不便于直接观察的事物的运动规律提供了极大便利。
GBS的特点是采用故事、游戏或实验等方式,借助活动参与和对话,产生有意义的学习。主题故事(cover story)是创设的学习情境。它为学习活动提供了一条主线,提供了学习活动产生的情境以及使GBS更具有学习吸引力的具体场景。要想使GBS接近学生的经验,就必须使主题故事显得真实。如果学生参与的是一个不真实的主题故事,那么他们将无法运用学到的知识技能来解决现实生活中类似的问题。
而在实际课堂教学中,教师只能通过语言或文字向学生描述设计好的故事情节,然后由学生自己想象。从常规的课堂教学转换到GBS所需的真实性的情境或故事场景有很大难度。然而利用虚拟现实技术所构建的虚拟教室就可以实现从日常的教室环境到故事情节所需情境的转换。
基于虚拟现实的虚拟教室系统对于教学的作用主要表现在以下几个方面:
1 创设真实情景
能够为学习者创设一个情景化的学习环境。多维度呈现信息,调动学习者视觉、听觉、动觉等多感官参与,给人很好的临场感和逼真感。对于在现实世界中不易或者不可能出现的场景也可以进行模拟再现,如金字塔是如何建成的。设计的场景既具有能反映知识被实际应用,又能支持学习者从不同视角进行观察。
2 提供支持学习的材料
对于GBS主题故事所需的某些学习材料,可以在虚拟教室中呈现。虚拟现实技术一方面可以再现实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程,让学生能真切地感受到,另一方面可以使抽象的概念、理论直观化、形象化,方便学生对抽象概念的理解。如利用虚拟现实技术演示晶体的内部对称、最紧密堆积、硅氧骨干等晶体结构。
3 提供操作体验的机会
利用虚拟现实技术,建立各种虚拟实验室,如物理、化学、生物实验室等。在虚拟实验环境中,学习者可以放心地进行各种练习而不必担心由于误操作所带来的各种危险。如虚拟的外科手术等。
三 虚拟教室系统设计及开发
1 开发工具
利用VR技术开发虚拟教室,所涉及到的计算机软件主要分为三维建模软件、实时视景仿真软件等。目前主流三维建模软件有Maya、3DS MAX和MultiGen Creator等,视景仿真软件有Vega Prime、VR-Platform、Virtools等。本文中开发的虚拟教室系统使用的软件主要是3DS MAX 、Creator和Vega Prime。Creator是一种用于对可视化系统数据库进行创建和编辑的交互工具,具有完整的交互式实时三维建模系统。[9]首先由3DS MAX完成大部分建模工作,然后在Creator软件中,对精细化模型作优化处理,减少三维模型的数据量,使其满足实时渲染和交互的要求。Vega Prime是一种用于实时仿真及虚拟现实应用的高性能软件环境和工具。结合VC++调用其API函数,能够快速实现复杂场景的构建,并通过程序设计实现复杂的人机交互功能。Vega Prime(VP)和Creator都是由MultiGen-Paradigm公司开发的,能够为彼此提供足够的支持[10]。
2 系统框架设计
虚拟教室系统支持图像真实感和交互实时性,促进和谐的人人交互、人机交互环境的建构,支持进行各种活动的模拟。虚拟教室的教学功能需求可概括为:
(1)显示教学及相关内容
主要包括教学的教案,学生与教师交流的文档、信息。提供支持学习的各种材料,帮助学生更好地理解知识点。
(2)展现教室场景
主要包括表现教室各个角度的场景,如教师讲课时的场景、学生回答问题时的场景等。
(3)展示教室外其他场景
配合教学设计需求,构建练习技能、探索问题的仿真场景。
(4)接收、传输以及发送师生音频信号
在教师讲课、师生交流时,能够实时收听音频信号,增强教学效果,需要耳机、话筒等外设及底层通信协议的支持。
本文中的虚拟教室系统设计如图1所示。整个虚拟教室系统包含多类场景模块,每一类场景可以理解为实现某类知识技能的一个具体的情节模块。当使用者选择某个情节模块后,虚拟教室才自动调用相应的实验模块,激活该模块并启用它,反之,就冻结该场景模块使之不可用。
3 系统构成
虚拟教室环境系统建设包含三部分:视景仿真、碰撞检测与处理以及人机动态交互。
视景仿真主要由三维建模软件3DS MAX和Creator建立场景模型,然后由Vega Prime(VP)实时渲染。模型既要考虑视觉呈现的效果,又要兼顾实时渲染对数据量的要求。本系统中的模型用3DS MAX制作并以3DS格式导出,然后导入Creator软件中,做简化处理。除了删除或合并多余面片,Creator还提供细节层次(LOD)技术和布告板(Billboard)技术来兼顾图像真实感和系统性能[11]。细节层次技术是为同一物体建立多个不同精细度的模型,在实时系统运行时,根据视点距离模型的远近调用不同模型。距离较近时,显示多边形数量较多的精细模型,反之则显示简单模型。布告板技术是通过将物体的透明纹理映射到一个平面上,然后在运行时控制布告板绕XZ或YZ平面旋转,使之始终面向视点。最后将模型保存为flt格式,以便在VP的可视化图形界面编辑器(LP)中使用。
碰撞检测主要是确定两个或多个物体间是否发生接触或穿透。VP主要提供了7种碰撞检测算法,这些算法由抽象类vpIsector来定义。根据本系统的实际情况,主要采用了Tripod和Bump两种算法。Tripod算法用于在水平地面上,由3条收集数据的直立线段(line segment)组成,用于计算运动物体与地形的交叉点。Bump算法使用6段线段(line segment),沿x轴、y轴和z轴正负方向收集碰撞信息。[12]碰撞检测还引入了消息机制,Vega Prime在vpIsector中定义了Event枚举变量来描述碰撞事件。vpIsector::EVENT_HIT表示碰撞发生时的事件通知,vpIsector::EVENT_CLEAR_HIT为碰撞消失时的事件通知。根据此消息可进行相应的处理[13]。
开发者可利用VP提供的函数和接口进行二次开发,通过鼠标的响应和键盘的输入,可以实现虚拟教室中的人机交互操作。用户通过鼠标和键盘实现自由行走、对场景内物体控制等,体验身临其境的感觉。
本文所设计的虚拟教室系统中的常规教室,效果如图2所示。它包含了真实教室环境所拥有的3D场景以及代表教室功能的3D实体:黑板实体用来显示教案。学生有其对应的课桌。教师和学生在客户端登录虚拟教室,选择化身,指定座位后,化身自动走到指定位置。
在此系统中,采用单窗口(window)、多通道(channel)、多观测者(observer)显示。主通道大小和窗口大小一致,用来显示使用者视角。当使用者对某个物体进行操作时,由于视角范围的限制,在一个通道不能全部显示由此操作引起的其他变化。因此在窗口的右上角添加一个小的通道并用另外一个观测者的视角来显示场景中的其他相关变化。用户的运动方式采用步行模式。
四 虚拟教室情境转换应用设计
虚拟教室系统的情境转换应用可通过教学设计案例加以说明。下为高中物理平抛物体运动规律的教学案例设计。
学生在已掌握直线匀速运动和自由落体运动的基础上,开始学习物体的平抛运动规律。知识目标确定为使学生了解平抛运动可以分解为水平的匀速运动,竖直的自由落体运动,并利用匀速运动和自由落体运动规律,由运动的合成知识得出平抛运动的规律和运动轨迹。能力目标确定为在问题解决过程中,培养学生发散性思维的转化、推理、综合和归纳,提高分析解决问题的能力。情感目标为培养学生积极探索和团结协作的精神,让学生学会沟通、知识共享等。
所完成的任务为操控飞机轰炸敌军。主题故事为一架飞机在平原上空巡逻,发现远处有敌军坦克出现,需要立即对它进行轰炸。学生需要最终实现的目标是控制飞机能准确轰炸到目标物体。教师可以利用虚拟教室系统进行此教学活动。首先在虚拟常规教室中进行基本知识点的引导,然后将场景切换到虚拟场景模块,为学生创造一个飞机在原野上空飞行并可投弹轰炸目标的情境,如图3所示。在此系统中,学生可以灵活调节各种参数,尝试在不同水平速度和不同高度环境下,经过正确计算得出运动轨迹。飞机轰炸模式可以增加学习的趣味性,激发学生的学习兴趣。在解决任务的过程中以及完成任务之后,都可以随时切换至虚拟教室场景,教师对知识点加以引导和总结,为学生提供所需的学习支持,使学生的认识更加清晰和深刻。
五 结束语
在GBS教学框架中,学生学习的是一个感兴趣的问题,学习过程是一个解决问题、完成任务的过程,而所要掌握的目标技能就隐藏在任务中。任务的设计是至关重要的一环。如果任务不能吸引学生积极投入,GBS就不能实现其优势。而虚拟教室系统能提供逼真的学习场景,既具有反映知识实际应用的物理情境的作用,又具有大量资源支持学习者从不同视角进行观察。同时还能提供与真实世界相关的活动,让学生有机会进行尝试和探索。虚拟教室的实现,为GBS教学提供了一种新思路。
参考文献
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1虚拟现实技术概述
虚拟现实又称“灵境”，由三维计算机图形学技术、多功能传感器的交互式接口技术以及高清晰度和高更新速度的显示技术构成[1-2]。VR技术就是在计算机中建立一个模拟真实世界效果的特殊环境，通过各种传感器设备，使用户“沉浸”在这个虚拟环境中并进行操作和控制，以达到特殊的目的。VR具有3个特性—3I，即immersion（沉浸性）、interaction（交互性）和imagination（构想性）[3]，它为处在该环境下的用户提供包括视觉、听觉、触觉等多种直观而又自然的实时感知交互。用户在该虚拟环境中能够产生身临其境的感觉，并且可以通过操作来改变或选择可以感受的内容，同时又留给用户可以自由发挥想象的空间进行大胆的尝试，进而扩展其认知的范围，提高用户的探索和创新意识。
2康复医学目前存在的问题
临床经验表明，早期的康复介入，对患者的身心功能恢复、预防二次损伤和废用综合征都起到关键性的作用，因而康复治疗和手术药物等的治疗同等重要。我国幅员辽阔，地形复杂，近年来自然灾害时有发生，给灾区人民的身体和心理都带来巨大的创伤，加之老龄化问题的日益严峻及其带来的疾病谱的变化，康复医学工程正面临着前所未有的挑战。传统的康复治疗通常是医师与患者一对一形式的训练，存在诸多局限性：（1）现有资源不够充足。无论是专业的康复医师还是康复器械都无法满足当前康复人群的需要。（2）训练过程单调而乏味。传统的训练过程通常是对一组训练动作的不断重复，导致整个过程十分枯燥，难以有效调动患者主动参与的积极性，甚至使患者产生厌烦情绪，降低了康复效率。（3）功能定量化测评难以实现。随着康复治疗的不断进行，患者的身体状况发生变化，其承受的活动量强度也在改变，而目前无法对患者在训练中的具体数据进行记录和保存，不利于康复训练计划的制订和调整，也在一定程度上影响了康复进程。
3康复医学结合虚拟现实技术的必要性
VR康复系统可以打破传统训练方式的局限性,它可以针对不同类型功能障碍的患者提供不同的虚拟训练平台，使患者以做游戏或完成趣味性任务的方式进行康复训练，以此调动患者的积极性。系统还能够详细地记录患者的训练数据，康复医生可以远程监控患者的训练情况，进而根据需要实时地调整训练计划和训练强度，推荐康复治疗方案。通过这种方式，一个医生可以同时指导多名患者，提高了医疗人员的工作效率，减轻了其工作强度。VR技术可提供重复练习、效果反馈和动机维持3种关键环节，这正是患者习得某种功能的必要条件。另外，VR康复系统能将心理引导与生理治疗结合起来，在患者进行“游戏式”康复训练的过程中，通过音乐、画面、文字和语音提示等形式给患者以正面的激励反馈，提高患者的信心和主动性[4]。因此，将康复训练与VR技术相结合具有重要的应用价值。
4VR技术在康复医学中的应用与进展
4.1VR在运动康复中的应用
运动障碍是指以运动异常为特征的各种障碍，包括运动不能、震颤、舞蹈症、扭转痉挛、斜颈、张力障碍、颤搐、抽动和肌阵挛等症状[5]。当前，在运动障碍康复领域，对患者受损的运动功能进行康复性训练是VR技术最重要的用途。
4.1.1平衡和协调训练
许多中风患者存在姿态和平衡方面的问题，例如身体摇摆和不对称的质量分布降低了其灵动性，影响了他们的日常生活。DINGQi-cheng等[7]结合CIMT原理对NintendoWiiFit游戏系统进行改造，构建了一款基于VR的下肢平衡康复训练系统。该系统使患者的双脚分别站立在2块平衡板上，通过双脚用力动态地控制压力中心，进而操控虚拟人的运动状态。通过这种方法能成功地迫使患者增加患侧肢体的使用，使其体质量分布更加均匀，对称性能力得到大幅改善。RLloréns等[8]开发的BioTrakVR系统涵盖一系列的平衡康复活动，包括端坐时头部和躯干姿势控制的恢复和站立时的动态平衡练习等多个管理项目，同时允许用户通过选择不同的练习和规划自己的持续时间、休息时间和重复次数进行个性化训练。然而，我国对平衡功能障碍的研究起步较晚，应用VR技术的研究成果尚鲜见报道，有待于进一步探索。
4.1.2行走及步态训练
与正常人相比，脑卒中偏瘫患者往往具有运动发起难、步速慢、步态周期延长、患侧支撑时间短等特点[9]。集中的特定任务式的训练可以提高脚踝的推力、髋部的拉力和行走的速度。AnatMirelman等[10]用Rutgers踝关节康复系统对18名中风后的轻偏瘫患者进行试验，受试者只能使用踝背屈、跖屈、反转、外翻以及这些动作的组合来驾驶虚拟环境中的飞机或船。实验结果表明，患者脚踝的推力、踝关节活动度（rangeofmotion，ROM）均有明显改善，膝关节ROM及站立和摆动情况也有大幅提高。可见，VR技术对患者步态康复有一定作用。目前，国内对步态康复的研究主要以简单重复性训练的康复机器人为主，对结合VR技术的研究较少。张磊杰等[11]提出了一种基于VR的步态康复机器人系统，可以快速提取患者的步态速度、心跳等生理信息并恰当地体现在游戏中，使枯燥的训练变得有趣，也提高了患者的注意力集中程度。因此，结合VR技术的步态康复机器人系统将逐渐引起众多学者和医疗器械产业的关注。
4.1.3上下肢康复训练
由于力量减弱和利用反馈能力的下降，脑卒中偏瘫患者难以进行精确的运动控制，SangwooCho等[12]基于VR技术开发出一种新型上肢康复系统，用本体感觉反馈取代视觉反馈来提高患者的运动控制能力。系统采用模拟起居室的虚拟环境，患者需要依靠自己本体感受的反馈信息，将患侧手握的虚拟半透明柱体移动到不透明柱体所在的目标位置，用这种方法亦能提高患者的日常生活能力。Burdea等[13]开发了康复训练系统“RutgerArmII”，系统由运动跟踪、重力和虚拟现实游戏3个模块组成，利用红外技术跟踪到患者的运动数据，使其能在虚拟场景中进行游戏式训练，并能得到相关的触觉反馈。国内众多学者对上下肢康复也作了很多研究。王瑞利等[14]设计了结合主动、被动和助力训练的踝关节康复系统，并添加了功能评价机制，为患者制订治疗方案提供可靠的证据。柯福全等[15]借助Kinect设备开发了一款基于视频运动跟踪的虚拟现实系统用来辅助患者的上肢康复。张金龙[16]设计了一款手指康复系统，包含了手势变换、坦克射击和赛车竞速3种游戏，非常具有趣味性。华南理工、中南大学附属第三医院与广州一康医疗设备有限公司三方联合研发的虚拟厨房训练系统[17]，患者通过在其中漫游并完成烧开水、摆餐具、盛水果等一系列的厨房操作来训练偏瘫上肢的运动功能，将该系统应用到33例上肢功能障碍患者身上，结果显示比传统训练方式的康复效果更为显著。
4.2VR在认知康复中的应用
认知是指人脑接受外界信息，经过加工处理转换成内在的心理活动，从而获取知识或应用知识的过程，它包括记忆、语言、视空间、执行、计算和理解判断等方面。认知功能障碍对患者日常生活的影响有时甚至超过了躯体功能障碍，因此也成为医学界面临的重要课题之一。将VR技术应用于认知康复，可以在虚拟环境中为患者提供安全可控的刺激进行治疗，并能监测多种重要指标，表现出传统方法无法比拟的优势。Godehard等[18]利用VR系统治疗有空间认知和记忆缺陷的轻度认知功能障碍患者，让他们在虚拟的公园和迷宫里根据地标（房子、汽车、高山等）寻找宝藏，加强患者以自我和非自我为中心记忆的能力。Caglio等[19]利用3D电子游戏进行记忆康复的研究，发现虚拟航行训练可以激活记忆区域，改善成人脑损伤患者的记忆功能。王文春等[20]设计的虚拟认知康复训练系统，包括注意力、记忆力、思维操作能力等七大训练模块，每个模块又设计了高、中、低3种级别的题目。将该系统应用到38例有认知功能障碍的患者身上，结果表明，虚拟认知康复系统在注意力和空间知觉的改善方面优于传统的康复训练模式，且更具趣味性，适用于临床推广。戚淮兵等[21]设计了基于Agent的虚拟认知康复系统，能为患者提供感官上的刺激，纠正认知偏差，具有开放、自主、可移植的特点。尽管如此，在我国内陆地区，VR技术辅助认知康复治疗的研究仍处于初级阶段，能够真正进行临床应用的系统较少，还需要不断的探索和研究。
4.3VR在远程康复中的应用
目前，我国经济发展均衡度还较低，各地的医疗设施建设也存在很大差异，康复医疗机构集中在大中城市，许多地区缺乏必要的康复服务，给广大群众带来不便。虚拟现实技术结合网络通讯技术可以将一流的医疗资源传送到较落后的地区，为康复医学带来革命性的变化。MJJohnson等[22]利用网络通讯技术使中风的患者可以在家中进行康复训练。李军强等[23]设计了一套远程监控系统，用虚拟人的运动再现患者手臂的运动，实现监控功能，从而使医生掌握患者手臂的运动情况。王月姣等[24]设计了基于力反馈的远程康复训练虚拟驾驶系统，治疗师端的计算机能实时显示患者训练视频、相关训练数据及当前训练方案，并能据此实时修改训练方案。可见，VR技术有利于提高落后地区的医疗水平，优化医学资源分配，推动我国社区康复的建设进程。
5结语
关键词：交互；新媒体；艺术创作；现状
一、交互性在新媒体艺术创作中的应用
我们所谈的新媒体是一个约定俗成的概念，首先需要指出其并非指“新的媒体”，而是特指数字媒体类型。数字承接了传统媒体时代的独特性，并且随着新媒体技术的发展，艺术创作呈现出不同以往的丰富性，尤其是影像交互的表现方式产生了全新的互动，观者的体验和交互过程也成为作品的一部分。新的介质融合会带来新的语言，对传统艺术进行更多手段的尝试和升华。随着近年来新媒体影像技术、互联网技术的发展，在新媒体创作中的交互性变得越来越重要，成为其主要的表现手段及特征。网络技术和交互技术的飞速发展为艺术创作提供了保障，交互特征明确的新媒体艺术不再是为场馆的观众而创作，它更贴近生活，它不仅走向大众，还让大众参与其中。新时代的影像交互作品对大众心理、社会心理、艺术认知都起到了不可低估的作用。艺术家的创作一方面可以探索更为全面、深入的艺术表现形式，另一方面也为发掘新媒体的特点、传播及特征提供了前沿性的探索。新的形式不但影响着人的视觉感受，还与人的思维意识状态有着直接关系。艺术创作的形式、构成变化也产生了新的理论模式。随着时展，探索新的艺术创作表现理论是新时代的重要内容。
二、交互式新媒体艺术创作发展综述
欧美新媒体艺术家哲学理念基础较为深厚，致力于研究艺术的本体问题，其作品关注探索精神本质，研究的问题有一定社会深度。在艺术家的创作中不再仅探索形式的互动，他们还更加关注和观众之间的情感交流。美国韩裔艺术家白南准（NamJunePaik）的影像交互作品开创了上世纪六七十年代新媒体的先河,著名作品《TVBuddha,1974》中，传统的佛像与摄像机的面对面，体现了无言的，长久的对话；JaumePlensa在芝加哥的电子喷泉实验作品《crownfountain》采集了大量芝加哥市民的面部影像，然后用两块巨大的电子屏展现在广场上，有时微笑，有时会噘嘴向外面喷水，然后真的水就从电子屏流出来；JudithDoyle的交互影像作品《姿态云》用摄像头现场随机捕捉观众的动作，并投射在屏幕上，随着动作形成轨迹影像，呈现一种规则抽象图形。作品通过此种方式和受众产生了影像互动；BillViola1996年的视频装置作品《TheCrossing》除了三维世界，还将时间和感知容纳到作品中；EricWhitacre的网络协作作品《VitualChoir》通过全世界的歌唱者录制其演唱视频上传到网络，合并组成虚拟合唱团；EduardoKac的作品《Uirapuru》展示了远程互动，进一步拓展了互动的时空关系；Mark的作品《网络旗帜》通过网络进行交互实验，是交互艺术形式的一次尝试。2015年米兰世博会，德国馆通过叫“Seedboard”的纸板代替显示器，实现了多人与投影的互动过程，而日本馆的“数字餐厅”则可以让浏览者拿起筷子通过影像互动体验虚拟的饕餮大餐。国内的新媒体艺术的发展相对晚于国外，因此其发展轨迹也受到国外新媒体艺术的影响。从上世纪80年代开始，早期探索者有张培力、陈绍雄、王功新、宋冬、邱志杰、高士明等。近年随着新媒体的发展转向更丰富的形式，2000年后的新媒体艺术家层出不穷，如徐文恺、曹斐、林科、陆扬等。其中宋冬的作品《抚摸》重新探索了“距离”的概念，他通过用一只录像中虚拟的“手”实现对公共空间的抚摸探索；王跖与周戭的《失眠者的夜晚》是一件装置作品，其影像会随着光线和形状的变化堆衍成图像的改变，并与人造宇宙产生互动。黄心健的《上海我能请你跳支舞吗？》中的互动装置以蓝天白云为背景，随着观众在屏幕前晃动身体翩翩起舞；此外还有徐文恺的《记忆贩卖机》、缪晓春的《变形记》等，近年来大量的新艺术家也进入到新媒体创作的尝试中。近些年随着VR、AR等虚拟现实技术的不断成熟，影像交互作品得到极大发展。如美国好莱坞新型VR制片人BrianSethHurst的虚拟现实电影作品《MyBrother’sKeeper》中，受众可以体验到沉浸式、交互式的全新影视交互体验。
三、针对新媒体艺术交互性理论的研究
国外的新媒体艺术创作理论也较早，迈克尔拉什(MichaelZush)在《NewMediainLate20th-CenturyArt》中论述了新媒体的艺术类型，描绘了新媒体在影像交互领域的发展趋势；PZioga在《AHypothesisofBraintoBrainCouplinginInteractiveNewMediaArtandGamesUsingBrainComputerInterfaces》中对互动新媒体艺术的形式与神经科学进行了对比研究，探索了大脑不同活动的相互影响。Dietrich的作品《ArchivalScienceDigitalforensicsandNewmediaart》分析并提出了互动关系对数字化产品的重要性。BGraham在《HistoriesofParticipationandNewmediaart》中提出了新媒体艺术的核心是参与，他强调了作者、作品和观众三者之间的互动。在国内的研究方面，于东兴在《虚拟现实技术与电影发展的前景》中认为电影呈现的并非是图像的集合,而是通过图像中介建立起对人类社会关系的全新认识,是一种更为可取的意识形态手段；清华的鲁晓波提出了新媒体艺术的概念，提出了新媒体艺术是具有实时性、交互性、体验性的一种艺术；许鹏在《中国新媒体艺术研究发展现状与理论课题》中，对中国新媒体艺术研究理论范畴进行了定义。
四、新媒体艺术相关研究机构的发展
随着新媒体艺术作品的发展，世界各地相关的新媒体研究机构也逐渐建立。从上世纪90年代起，不少著名研究机构和高等院校纷纷成立类似的研究中心或实验室。德国ZKM科技媒体艺术中心是以“互动艺术”为主题的艺术博物馆。旨在探讨科技发展对当前艺术的影响，并致力于推动媒体艺术的发展；奥地利林兹电子艺术中心研发的互动电子书，将来也可能成为另一种新的资讯媒体；日本东京ICC尝试在新媒体、新技术、新艺术，以及人类之间搭建沟通的桥梁；美国麻省理工学院(MIT)媒体实验室则致力于研发崭新的数字媒体应用工具及软件，有前瞻性、创造性的研究思路和课题；荷兰V2媒体艺术中心以策划各类媒体艺术有关的活动而闻名全球；此外还有一些企业研究机构在新媒体行业中起到重要作用，如微软实验室旗下的加隆拉尼尔（JaronLanier）实验室，主要研究多人增强现实技术。
五、交互式新媒体艺术的重要特征及发展趋势
1.交互形式更加深入和呈现多样性
作品和观者的“交互（interactivity）”是新媒体艺术的重要表现形式，通过交互过程可以进一步加强作品的体验，使主题得到升华。交互过程不仅是作品和观者的互动，也是观者之间的互动；交互不仅可以通过行为，还可以通过影像、时间以及观者的感知来得以实现。“交互作为新媒体艺术的主要特征,是区别于其他后现代艺术门类的关键”。交互式新媒体艺术不再只是为走进展厅的观众创作，它走出展厅，成为与大众的体验直接关联的形式。交互性成为新媒体艺术创作未来的趋势。在交互形式上，未来也日趋丰富。
2.远程协作和参与进一步加强
随着网络技术发展，新媒体创作更趋向网络化，更趋向大众。互联网有其他媒介所不具备的整合平台的功能,其最大的特征是人们可以跨越地理和空间障碍进行交流和沟通。上世纪80年代以来,许多艺术家开始利用互联网技术进行各种形式的艺术创作。远程协作分为两个层次：首先艺术家们的共同协作，如《虚拟合唱团》中，几百个身处不同地区，不同国家的歌者可以通过平台将演唱视频进行组合，展现出完美的合唱。其次是艺术家和观众的协作，网络平台的交互不只体现为观众的简单选择，而是根据观众的主观意识改变影像程序，引发图像或声音的随机变化。MarkNapier的作品《网络旗帜》中，交互作品内容允许来自世界各地的用户在作品中留下一面旗帜，随着旗帜的累积分布，作品的象征意义也在不断发生演变。
3.用户体验成为作品重要环节
交互式新媒体作品从作者为中心逐步转变到以观者为中心，很多创作过程已经延伸到观者体验的环节，观看过程本身及其反应也成为作品内容。某种程度上来看,新媒体艺术已经成为了一种大众性的媒介行为。交互作品一改过去的单向呈现转变为构建作者——观者以及观者之间的交互性方式。甚至以观者为中心的随机影像。因此从观众的角度出发进行艺术作品展现方式的研究是一个全新的视角。如墨西哥艺术家MiguelChevalier的互动作品《超自然》中，他将作品的场景放在公共空间，当观赏者在影像前走过作品时，影像中的花朵、芦苇等植物会随着路人的方向来回摆动，仿佛有微风吹拂，与观众们产生直接的互动。体验者的参与过程构成了新媒体艺术创作本身。在互动关系中，观众不再是被动的观赏者，他们成为作品的构成要素。在很多新媒体艺术作品中，作者只是观念展现的平台搭建者，而体验者的影像互动体验是完成作品的关键。
4.交互性创作在影视创作中的应用
新媒体在影像创作中的应用主要是指虚拟现实技术。虚拟现实技术可以实现两个重要的影像特征：一是沉浸式全景体验，二是产生交互性。这两点在影像创作，尤其是影视创作中是革命性的。在美国的Hurst拍摄的虚拟现实电影作品《MyBrother’sKeeper》,给观众展现出极为震撼的沉浸感和全新的主动视角；美国加州大学体验科技中心拍摄的虚拟现实纪录片《格陵兰岛》对主动式观影体验进行探索。同时我们也看到，由于交互特性的加入，对导演的作品表现力产生了较大的冲击，全景式的镜头也对影视镜头语言提出了挑战。但长远来看，虚拟现实技术对影视作品的影响将会不断地渗透，并逐步探索出适合的作品形式。
