虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在多媒體通信中的應(yīng)用與發(fā)展

周鵬程

摘 要 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的多媒體通信將帶給人們更加生動(dòng)、直接、真實(shí)的體驗(yàn)，使通信從聲音、圖像、視頻的二維通信向由聲光電等元素所營(yíng)造的三維通信環(huán)境轉(zhuǎn)變。本文從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念和特點(diǎn)出發(fā)，分析闡述基于虛擬現(xiàn)實(shí)的多媒體通信關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)未來(lái)應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實(shí) 多媒體通信 應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality， VR）將在未來(lái)像手機(jī)和因特網(wǎng)一樣深深影響我們的生活，它通過(guò)新的接口（頭盔顯示器、手持控制器等）為我們和計(jì)算設(shè)備之間提供更加生動(dòng)、直觀、自然的連接。像因特網(wǎng)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)給我們提供了一種新的多媒體通信方式——真正使遠(yuǎn)距離通信以更加自然的面對(duì)面交談形式進(jìn)行?；赩R的多媒體通信技術(shù)甚至能為人們提供虛擬生活體驗(yàn)，人們?cè)谙喔艉苓h(yuǎn)的距離就能夠通過(guò)全息虛擬實(shí)體一起吃飯、看電視、唱歌、跳舞、工作等。因此，VR通信將給人們的生活帶來(lái)前所未有的革命性變化。

1 虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)高科技技術(shù)為主要載體， 將現(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景或過(guò)程等轉(zhuǎn)化成栩栩如生的虛擬環(huán)境， 并帶給人們視聽效果的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將計(jì)算機(jī)、圖形學(xué)、多媒體、機(jī)器學(xué)習(xí)以及控制論等多種理論和技術(shù)融合為一體，將概念性事物抽象為具體進(jìn)行顯示，或是將遠(yuǎn)距離實(shí)物在所需位置以逼真的三維影像再現(xiàn)，從而轉(zhuǎn)化為人們?nèi)菀捉邮艿氖录?實(shí)用性很強(qiáng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要有以下特征：

1.1 構(gòu)想性

人們的思想、構(gòu)思、感情等都是抽象的，語(yǔ)言、二維圖像等很難對(duì)其進(jìn)行形象化描述和呈現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和聲光電技術(shù)將人們所構(gòu)想的抽象的事物轉(zhuǎn)換為具體的事物，并生動(dòng)、形象地呈現(xiàn)在人們面前。

1.2 沉浸性

通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人們可以將自己融入到虛擬世界中，與虛擬世界中的人、事、物進(jìn)行互動(dòng)甚至是感情上的交流，從而經(jīng)歷與現(xiàn)實(shí)世界類似的生活、工作、學(xué)習(xí)經(jīng)歷，這樣可以是人們很容易沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所模擬的虛擬環(huán)境中。

1.3 全息性

全息性就是指虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)⑹挛锏乃行畔⑼ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)、聲光電等多媒體手段全面地呈現(xiàn)在人們的面前，使人們不用接觸到實(shí)物就能夠從各方面對(duì)事物進(jìn)行了解。

1.4 相交性

作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的一個(gè)特征，相交性就是人們能夠通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)等控制設(shè)備對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備所呈現(xiàn)的虛擬環(huán)境和事物進(jìn)行控制，使其與實(shí)際生活中的相關(guān)環(huán)境和事物一致，用戶也可以通過(guò)對(duì)虛擬事物的操作和控制達(dá)到對(duì)實(shí)際事物相同的操作和控制。

2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的多媒體通信關(guān)鍵技術(shù)

基于VR技術(shù)的多媒體通信已經(jīng)被很多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)進(jìn)行了驗(yàn)證，證明了其確實(shí)可行。在實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體通信時(shí)，必須依靠以下關(guān)鍵技術(shù)：

2.1 實(shí)物虛化技術(shù)

實(shí)物虛化技術(shù)是現(xiàn)實(shí)世界空間向多維信息空間的一種映射，主要包括環(huán)境信息采集、基本模型構(gòu)建、空間跟蹤、聲音定位、視覺跟蹤和視點(diǎn)感應(yīng)等關(guān)鍵技術(shù)，它能夠?qū)?shí)際事物抽象、提取為多維信息空間的各種參數(shù)，并通過(guò)這些參數(shù)在所需要的時(shí)間和空間對(duì)事物進(jìn)行虛擬化重構(gòu)。

2.2 具有物理特性的虛擬傳感技術(shù)

多媒體通信雙方在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)視覺、聽覺、觸覺等五官體驗(yàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬事物的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的控制，需要能對(duì)虛擬事物和環(huán)境的傳感技術(shù)，通過(guò)這種傳感技術(shù)將虛擬事物和環(huán)境反饋到人體感官和大腦，同時(shí)通過(guò)虛擬傳感技術(shù)感知人們的動(dòng)作和思想、情緒等，并將其反饋給控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬事物和環(huán)境的操作控制。

2.3 虛擬環(huán)境處理技術(shù)

虛擬環(huán)境處理技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)通信的核心技術(shù)，它主要用于完成虛擬事物和環(huán)境的產(chǎn)生和處理，主要包括信息同步技術(shù)、實(shí)時(shí)逼真的三維影像生成與現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維定位和方向跟蹤技術(shù)等。

2.4 高帶寬低時(shí)延通信技術(shù)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的多媒體通信不僅要實(shí)時(shí)高質(zhì)量傳輸聲音、圖像、立體影像等，還要實(shí)時(shí)高質(zhì)量傳輸反饋控制信息，這就對(duì)通信系統(tǒng)的帶寬和時(shí)延提出了非常高的要求。幸運(yùn)的是，隨著光纖通信、4G/5G等移動(dòng)通信的技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)通信的高帶寬低時(shí)延通信需求將逐步得到滿足。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體通信技術(shù)的應(yīng)用分析

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的多媒體通信技術(shù)在遠(yuǎn)程教育、電子商務(wù)、工業(yè)生產(chǎn)、交互式娛樂、虛擬生活等領(lǐng)域都有著及其廣泛的應(yīng)用前景。典型應(yīng)用領(lǐng)域有：

3.1 遠(yuǎn)程教育

虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)可以通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將老師的授課三維呈現(xiàn)在學(xué)生面前，甚至建立虛擬現(xiàn)實(shí)課堂，讓老師和學(xué)生均能身臨其境，更有利于老師和學(xué)生的互動(dòng)，有些無(wú)法通過(guò)二維圖像呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)、肢體動(dòng)作教學(xué)完全可以有虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)模擬出來(lái)并傳遞給所有的學(xué)生，學(xué)生也可以通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將學(xué)習(xí)效果三維模擬反饋給老師。

3.2 電子商務(wù)

虛擬現(xiàn)實(shí)可以多媒體呈現(xiàn)商務(wù)洽談和會(huì)議，也可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將商品的屬性特性虛擬化，由通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給對(duì)方，并由顯示系統(tǒng)呈獻(xiàn)給對(duì)方，從而節(jié)省了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，提高商務(wù)效率。

3.3 工業(yè)生產(chǎn)

在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)廠家推出新產(chǎn)品，可通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)模擬、虛擬化所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品的各種特點(diǎn)和屬性，并模擬其使用效果，通過(guò)傳感系統(tǒng)將使用效果反饋給廠家，廠家根據(jù)反饋結(jié)果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。也可可通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)品呈獻(xiàn)給用戶，由用戶使用狀況來(lái)確定下一步產(chǎn)品規(guī)劃。

3.4 交互式娛樂

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)為各類不同用戶呈現(xiàn)出三維的多媒體影音效果，其天生就具有娛樂因子。而虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)給用戶帶來(lái)的前所未有的三維的、生動(dòng)的、直接的感官體驗(yàn)和情感體驗(yàn)是其它娛樂系統(tǒng)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。用戶可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行唱歌、跳舞、游戲等各種身臨其境的娛樂活動(dòng)，足不出戶就可以與親人、朋友一起“玩?！?。

3.5 虛擬生活

虛擬生活概念提出有很長(zhǎng)一段時(shí)間了，但是一直無(wú)法實(shí)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的出現(xiàn)使虛擬生活在不久的將來(lái)成為可能。虛擬現(xiàn)實(shí)可通過(guò)多媒體通信系統(tǒng)將分布在各地的人們集中到同一個(gè)虛擬生活環(huán)境中，在該環(huán)境中生活、工作、學(xué)習(xí)，從事自己感興趣的工作，和自己心儀的女孩談一場(chǎng)戀愛等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)非常有前景的“老”技術(shù)，隨著通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的多媒體通信將成為現(xiàn)實(shí)，并將我們的生活將產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響，相信隨著技術(shù)的不斷革新和進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)將很快走進(jìn)我們的生活。

參考文獻(xiàn)

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[2]Philip Rosedale.Virtual Reality：The Next Disruptor，A new kind of worldwide communication.IEEE Consumer Electronics Magazine，vol. no.，Jan，2017（48-50）.

作者單位

湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南省長(zhǎng)沙市 410082