2015-2016年虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展報(bào)告

?

2015-2016年虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展報(bào)告

福建信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院科協(xié)

2015年，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）產(chǎn)業(yè)受到社會(huì)各界廣泛關(guān)注。2016年，政府、科技企業(yè)巨頭、創(chuàng)業(yè)企業(yè)等都積極參與到VR產(chǎn)業(yè)中，大量資金涌入，資本市場(chǎng)火爆，點(diǎn)燃了資本市場(chǎng)的熱情，產(chǎn)品逐步進(jìn)入大眾消費(fèi)市場(chǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張，是公認(rèn)的虛擬現(xiàn)實(shí)元年。在國(guó)內(nèi)，資本是VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推手，在國(guó)外，VR技術(shù)發(fā)展是主要推動(dòng)力量。目前國(guó)內(nèi)VR技術(shù)落后于世界，但隨著我國(guó)VR產(chǎn)業(yè)整體迅速發(fā)展，酷開等大廠商的高規(guī)格入局，與國(guó)外差距正在迅速縮小。2016年，國(guó)家相繼推出一系列行業(yè)政策，支持前沿技術(shù)開發(fā)、科技成果轉(zhuǎn)化，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化與標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)制、專利的申請(qǐng)、公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)的搭建，圍繞著VR/AR的生態(tài)環(huán)境構(gòu)建提供了全方位的政策支持。政策的倡導(dǎo)體現(xiàn)了國(guó)家對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)價(jià)值的肯定，在其推動(dòng)支持下虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺(tái)，為基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)及保護(hù)、專業(yè)人才教育培養(yǎng)進(jìn)入發(fā)展快車道保駕護(hù)航。該文對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行深入研究，力求較為客觀、全面地闡述當(dāng)前國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、行業(yè)發(fā)展、應(yīng)用前景，并對(duì)學(xué)科研究熱點(diǎn)進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 新興學(xué)科 發(fā)展機(jī)遇

1 概述

虛擬現(xiàn)實(shí)亦稱虛擬實(shí)境（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR），也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三度空間的虛擬世界，提供用戶關(guān)于視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓用戶如同身臨其境一般，可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。用戶進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的三維世界視頻傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感[1]。

VR系統(tǒng)的基本特征有：（1）構(gòu)想性。指用戶沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認(rèn)知能力全方位獲取知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，尋求解答，形成新的概念。（2）沉浸感。指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。（3）交互性。指參與者對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境中得到反饋的自然程度。

虛擬現(xiàn)實(shí)是多學(xué)科結(jié)合的領(lǐng)域，其核心技術(shù)有計(jì)算機(jī)圖形和仿真技術(shù)，此外還有計(jì)算機(jī)軟硬件、圖像與視覺(jué)、人工智能等技術(shù)，由于要用到視覺(jué)、觸覺(jué)、聽覺(jué)等多感知通道，還會(huì)涉及到光、聲、電、機(jī)械技術(shù)等。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形、計(jì)算機(jī)仿真、人工智能、傳感、顯示及網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。

與很多技術(shù)一樣，在大規(guī)模應(yīng)用之前，我們還需要突破很多硬件軟件技術(shù)的瓶頸，譬如現(xiàn)在我們佩戴的VR眼鏡如Oculus，雖然設(shè)計(jì)得還算不錯(cuò)，但持續(xù)戴十幾分鐘，人的眼睛仍可能會(huì)感覺(jué)難受，嚴(yán)重的還會(huì)頭暈。目前，全球頂尖學(xué)者都在研究人機(jī)工程問(wèn)題，研發(fā)設(shè)計(jì)出更加舒適又不失沉浸感的設(shè)備。再如當(dāng)戴上眼鏡后，有些人會(huì)有大腦被三維虛擬環(huán)境控制的感覺(jué)，這可能會(huì)帶來(lái)心理上的沖擊，因此虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用還會(huì)涉及到心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等問(wèn)題。虛擬現(xiàn)實(shí)具有較強(qiáng)的學(xué)科綜合性和交叉性，已成為科學(xué)技術(shù)探索過(guò)程中除理論研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)之外的第三種手段。

雖然VR在一兩年內(nèi)難以全方位走向大眾，但我們堅(jiān)信VR將在未來(lái)幾年內(nèi)會(huì)在計(jì)算機(jī)工程界、計(jì)算機(jī)工業(yè)界進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，會(huì)在5年內(nèi)像當(dāng)年的智能手機(jī)一樣實(shí)現(xiàn)井噴。虛擬現(xiàn)實(shí)逐漸走向大眾，未來(lái)應(yīng)用前景無(wú)限，具有巨大的發(fā)展?jié)摿εc美好的發(fā)展藍(lán)圖，讓我們拭目以待。

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)發(fā)展概況

隨著Oculus、HTC、索尼等第一線大廠多年的付出與努力，VR產(chǎn)品在2016年迎來(lái)了一次大爆發(fā)。這一階段的產(chǎn)品擁有更親民的設(shè)備定價(jià)，更強(qiáng)大的內(nèi)容體驗(yàn)和交互手段，輔以強(qiáng)大的資本支持與市場(chǎng)推廣。整個(gè)VR行業(yè)正式進(jìn)入爆發(fā)成長(zhǎng)期。

1.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)況與未來(lái)預(yù)期

從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)研究分析，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)在2016年得到了政府、企業(yè)、資本、媒體等廣泛的關(guān)注，受到來(lái)自各方面的力量的推動(dòng)，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出一大批VR初創(chuàng)企業(yè)，并推出了大量的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，另一方面，包括阿里，騰訊、創(chuàng)維酷開、暴風(fēng)科技等大廠也積極布局VR領(lǐng)域，并屢有重量級(jí)的產(chǎn)品推出，呈現(xiàn)出和海外市場(chǎng)截然不同的發(fā)展態(tài)勢(shì)。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，2015 年 VR 產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模為 7.7 億美元，而2016年VR 產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模約為56.6億元，預(yù)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)2025 年將形成高達(dá)到650 億美元的市場(chǎng)[2]。隨著近年 GPU 和 OLED 顯示屏幕的快速發(fā)展，以NVIDIA 和三星為首的底層硬件已經(jīng)為虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)做好了準(zhǔn)備。預(yù)計(jì) VR 產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持 5～10 年的快速增長(zhǎng)。到 2025 年，PC 端和游戲主機(jī)端 VR 設(shè)備的總銷量將有望達(dá)到 7500 萬(wàn)臺(tái)。屆時(shí) VR 總市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 650 億美元[3]。由此可見，VR 產(chǎn)業(yè)具有極高的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)

(1)上游硬件巨頭壟斷，產(chǎn)品設(shè)計(jì)百花齊放。在硬件產(chǎn)業(yè)上游，AMOLED 已經(jīng)戰(zhàn)勝 LCD 成為 VR 顯示屏的主流配置，三星已經(jīng)牢牢霸占顯示屏 AMOLED 的市場(chǎng)，供貨量達(dá)到 95%；顯卡巨頭 NVIDIA 的半壟斷態(tài)勢(shì)在 VR 時(shí)代也將繼續(xù)維持。VR 設(shè)備設(shè)計(jì)廠商則百花齊放：在定位于高端家用的 PC 端和游戲主機(jī)端 VR，Oculus、HTC Vive、Sony PS VR 三足鼎立格局已經(jīng)初現(xiàn)。在定位于低端便攜使用的移動(dòng)端 VR，三星 Gear VR 銷量已經(jīng)超過(guò)500萬(wàn)臺(tái)，目前領(lǐng)跑移動(dòng)端 VR 市場(chǎng)。

(2)軟件穩(wěn)步發(fā)展，爆點(diǎn)內(nèi)容還需平臺(tái)搭橋。在軟件生態(tài)鏈中，操作系統(tǒng)和開發(fā)平臺(tái)是基石，開發(fā)者和用戶的粘性高，因此往往形成巨頭長(zhǎng)期壟斷的格局。當(dāng)前 VR 設(shè)備和 VR 內(nèi)容的發(fā)展在初期階段遇到了“雞和蛋”的困境，造成當(dāng)下“雞和蛋”困境的原因主要是因?yàn)?VR 開發(fā)平臺(tái)尚處于初級(jí)階段，生態(tài)環(huán)境不成熟。

1.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?/p>

虛擬現(xiàn)實(shí)未來(lái)遠(yuǎn)景可期，潛力巨大。未來(lái)發(fā)展方向主要有：

(1) 虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)平臺(tái)。開發(fā)平臺(tái)和設(shè)備的碎片化導(dǎo)致 VR 開發(fā)工具的移植性較差，開發(fā)成本過(guò)高。各大廠商爭(zhēng)相投入開發(fā)的通用、低成本的 VR 開發(fā)平臺(tái)將是未來(lái)整個(gè) VR 產(chǎn)業(yè)崛起的基石。

(2) 虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容。在2016 年，VR 內(nèi)容的投資熱度已經(jīng)超越 VR 硬件，成為 VC 關(guān)注的焦點(diǎn)。目前 VR 行業(yè)急需通過(guò) 2C 的優(yōu)質(zhì)內(nèi)容增加用戶基數(shù)和用戶黏性。

(3) 體感識(shí)別與人機(jī)交互新方式。受近年來(lái)人機(jī)互動(dòng)的蓬勃發(fā)展，VR 交互新方式成為人機(jī)互動(dòng)開發(fā)者所耕耘的前沿陣地。身體姿態(tài)的信號(hào)捕捉和計(jì)算一直是人機(jī)交互領(lǐng)域重點(diǎn)的研發(fā)方向。

(4) 眼球追蹤技術(shù)。目前的 VR 設(shè)備在進(jìn)行圖像渲染時(shí)并沒(méi)有考慮人眼的焦距，默認(rèn)所有物體無(wú)論遠(yuǎn)近都是清晰可見的。因此，用戶可能會(huì)在觀看復(fù)雜場(chǎng)景中由于過(guò)于清晰而導(dǎo)致眼睛疲勞，繼而引發(fā)暈眩。視覺(jué)追蹤技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展，能夠分辨用戶觀看的物體和背景，分別進(jìn)行不同程度的渲染，最終解決聚焦過(guò)于清晰導(dǎo)致的暈眩問(wèn)題。

(5) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與 SLAM。伴隨著近兩年虛擬現(xiàn)實(shí)的快速發(fā)展，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)也在近兩年走進(jìn)大眾視野。微軟的HoloLens 一經(jīng)發(fā)布，便被眾多科技媒體稱之為“黑科技”。相比較 VR 設(shè)備，AR 設(shè)備的技術(shù)壁壘更高，但應(yīng)用場(chǎng)景更為廣泛，未來(lái)前景巨大。

1.1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)相關(guān)聯(lián)技術(shù)的提升，資本驅(qū)動(dòng)著行業(yè)爆發(fā)點(diǎn)正在逼近，中國(guó)VR產(chǎn)業(yè)潛力是巨大，但仍存在很多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：

(1) VR的內(nèi)容極端缺乏是最大障礙?，F(xiàn)在整個(gè)VR行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)還是割裂的，各個(gè)廠商還只停留在單點(diǎn)突破的思路上，這也是每一家企業(yè)都無(wú)法突破的原因。

(2)硬件技術(shù)局限。目前硬件技術(shù)存在使用不便、效果不佳等問(wèn)題，硬件的處理速度不能滿足在虛擬世界中實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)的需求。

(3)軟件可用性差。目前大多數(shù)VR軟件普遍存在語(yǔ)言專業(yè)性較強(qiáng)、通用性較差、易用性差等問(wèn)題。受硬件局限性的影響，VR軟件開發(fā)花費(fèi)巨大且效果有限。此外，相關(guān)的算法和理論也尚不成熟。

(4)應(yīng)用領(lǐng)域有限?，F(xiàn)階段的VR技術(shù)主要應(yīng)用于游戲、娛樂(lè)和高?？蒲?，在教育、工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，未來(lái)應(yīng)努力在消費(fèi)領(lǐng)域的不同行業(yè)發(fā)揮作用。

(5)效果不理想。虛擬世界畫面的表示側(cè)重幾何表示，缺乏逼真的物理、行為模型。在虛擬世界的感知方面，視覺(jué)合成研究較多，聽覺(jué)、觸覺(jué)(力覺(jué))關(guān)注較少，真實(shí)性與實(shí)時(shí)性不足，基于嗅覺(jué)、味覺(jué)的設(shè)備還沒(méi)有成熟及商品化。在與虛擬世界的交互中，自然交互性不夠，在語(yǔ)音識(shí)別等人工智能方面的效果并不能令人滿意。

目前VR產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍處在萌芽階段，消費(fèi)級(jí)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和VR殺手級(jí)應(yīng)用的出現(xiàn)將會(huì)成為整個(gè)市場(chǎng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)打破了人類對(duì)視覺(jué)和觸覺(jué)的感知，交互將是未來(lái)的重點(diǎn)，藝術(shù)手法需要被大量探討。VR的未來(lái)，一定是技術(shù)和藝術(shù)雙驅(qū)動(dòng)，虛擬與現(xiàn)實(shí)之間的通道正在形成，人們借助VR可以以第一人稱視角去探索未知的環(huán)境，包括一些人類難以到達(dá)的環(huán)境。

1.2 研究虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展的目的和實(shí)現(xiàn)意義

1.2.1 富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)。

1.2.2 促進(jìn)計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展與交叉

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)前沿學(xué)科快速發(fā)展，誕生了很多新型的硬件、軟件與處理方法，涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人體工程學(xué)、人工智能等多學(xué)科綜合應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了這些計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

1.2.3 促進(jìn)相關(guān)學(xué)科理論與技術(shù)的進(jìn)步

首先是硬件技術(shù)的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的建立與實(shí)現(xiàn)依賴于計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備，但隨之也大大促進(jìn)了計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備的高速發(fā)展，與此同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，本身就依賴于其他技術(shù)的最新成果，但相關(guān)軟件與理論也隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展而高速發(fā)展，如圖形理論、算法與顯示技術(shù)，圖形、圖像/視頻和其他感知信號(hào)的處理與融合技術(shù)，傳感器與信息獲取技術(shù)，人機(jī)交互技術(shù)等。

1.2.4 計(jì)算機(jī)應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新的水平

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的用途廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)人與自然之間和諧交互，擴(kuò)大人對(duì)信息空間的感知通道，提高人類對(duì)跨越時(shí)空事物和復(fù)雜動(dòng)態(tài)事件的感知能力。VR為人類認(rèn)識(shí)世界提供了全新的方法與手段，對(duì)人類的生活產(chǎn)生了重大的影響，使人類可以跨越時(shí)間與空間，去經(jīng)歷和體驗(yàn)世界上早已發(fā)生或尚未發(fā)生的事件，可以使人類突破生理上的限制，進(jìn)入宏觀或微觀世界進(jìn)行研究和探索；也可以模擬因條件限制等原因而難以實(shí)現(xiàn)的事情。

1.2.5 促進(jìn)信息技術(shù)更加普及化

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更高的層次意義是在觀念上，從“以計(jì)算機(jī)為主體”變成“以人為主體”，人機(jī)交互不再使用鍵盤、鼠標(biāo)、菜單等，而是使用數(shù)據(jù)手套、頭盔式顯示器等，通過(guò)視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)，運(yùn)用形體、手勢(shì)或口語(yǔ)等媒體形式，參與到信息處理的環(huán)境中去，并獲得身臨其境的體驗(yàn)，人們可以不必意識(shí)到自己在同計(jì)算機(jī)打交道，而可以像在日常生活中那樣去同計(jì)算機(jī)交流，這就把人從操作計(jì)算機(jī)的復(fù)雜工作中解放出來(lái)，使用計(jì)算機(jī)無(wú)需培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，操作也異常簡(jiǎn)單而方便。在信息技術(shù)日益復(fù)雜、用途日益廣泛的今天，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，充分發(fā)揮信息技術(shù)的潛力具有重大的意義。

1.2.6 提高了工作效率

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用引起了一系列技術(shù)和手段的重大變革，改變了過(guò)去—些陳舊的技術(shù)，出現(xiàn)了改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的新技術(shù)手段，大大地提高了工作效率，減小了危險(xiǎn)性，降低了工作難度，也使職業(yè)人訓(xùn)練與決策的方式得以改進(jìn)。

2 國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)給人類帶來(lái)“夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”的新篇章，各國(guó)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的投入都在不斷加大，50多年來(lái)，以美國(guó)為首的先鋒引領(lǐng)全球虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的高速發(fā)展，歐洲、日本、中國(guó)也呈迎頭趕上的趨勢(shì)。

2.1 國(guó)外VR學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)、日本作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的重要根據(jù)地，現(xiàn)已開始出現(xiàn)不同的研究?jī)A向。美國(guó)傾向在感知、用戶界面、后臺(tái)軟件和硬件等加大投入，日本在VR知識(shí)庫(kù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面有著重要影響力，歐洲各國(guó)紛紛建立虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，將虛擬現(xiàn)實(shí)與不同行業(yè)技術(shù)相結(jié)合，研究范圍廣泛。

2.1.1 美國(guó)VR研究狀況

美國(guó)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的發(fā)源地，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域擁有著無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)。目前美國(guó)在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺(tái)軟件和硬件四個(gè)方面。

首先，美國(guó)政府積極資助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研發(fā)。美國(guó)宇航局（NASA）的Ames實(shí)驗(yàn)室完善了頭盔顯示器（HMD），并將VPL的數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。NASA研究的重點(diǎn)放在對(duì)空間站操縱的實(shí)時(shí)仿真上，大多數(shù)研究是在NASA的約翰遜空間中心完成的。他們大量運(yùn)用了面向座艙的飛行模擬技術(shù)。NASA完成的一項(xiàng)著名工作是對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真。NASA的Ames現(xiàn)在正致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索（VPE）”[4]的試驗(yàn)計(jì)劃（見圖1示意），這一項(xiàng)目能使“虛擬探索者”利用虛擬環(huán)境來(lái)考察遙遠(yuǎn)的行星，他們的第一個(gè)目標(biāo)是火星?，F(xiàn)在NASA己經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR訓(xùn)練系統(tǒng)，空間站VR訓(xùn)練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的VR教育系統(tǒng)。

圖1 NASA的虛擬行星探索

其次，企業(yè)、高校及科研院所競(jìng)相掀起虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究和應(yīng)用熱潮，同時(shí)它們還有一套適時(shí)有效的科技政策。北卡羅來(lái)納大學(xué)計(jì)算機(jī)系最早進(jìn)行VR研究，他們主要對(duì)分子建模、航空駕駛、外科手術(shù)仿真、建筑仿真等開展研究。在顯示技術(shù)上，UNC開發(fā)了一個(gè)幫助用戶在復(fù)雜視景中建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示的并行處理系統(tǒng)——像素飛機(jī)（Pixel planes）。Loma Linda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心成功將計(jì)算機(jī)圖形及VR的設(shè)備用于探討與神經(jīng)疾病相關(guān)的問(wèn)題。他們以數(shù)據(jù)手套為工具，將手的運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)在計(jì)算機(jī)上用圖形表示出來(lái)；SRI研究中心建立了“視覺(jué)感知計(jì)劃”，研究現(xiàn)有VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。SRI進(jìn)行了利用VR技術(shù)對(duì)軍用飛機(jī)或車輛駕駛的訓(xùn)練研究，試圖通過(guò)仿真來(lái)減少飛行事故。另外，SRI還利用遙控技術(shù)進(jìn)行外科手術(shù)的仿真研究。

華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HIT Lab）在新概念的研究中起著領(lǐng)先作用，同時(shí)也在進(jìn)行感覺(jué)、知覺(jué)、認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)控制能力的研究。HIT將VR研究引入了教育、設(shè)計(jì)、娛樂(lè)和制造領(lǐng)域。例如，波音公司的V22運(yùn)輸機(jī)就是先在實(shí)驗(yàn)室中造出虛擬機(jī)后再投入生產(chǎn)的。

再次，虛擬現(xiàn)實(shí)的民間應(yīng)用也廣泛運(yùn)用到各行各業(yè)。美國(guó)媒體紛紛布局虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，《紐約時(shí)報(bào)》于2015年11月推出了第一款面向智能手機(jī)和谷歌紙板頭盔的虛擬現(xiàn)實(shí)新聞客戶端，該客戶端APP名為“NYT VR”，這也是《紐約時(shí)報(bào)》第一次推出虛擬現(xiàn)實(shí)新聞產(chǎn)品。美國(guó)廣播公司（ABC）新聞部也推出了一個(gè)全新的服務(wù)“ABC News VR”，這可能是全世界第一家利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)報(bào)道新聞的電視臺(tái)。

2.1.2 日本VR研究狀況

日本虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展在世界相關(guān)領(lǐng)域的研究中同樣具有舉足輕重的地位，它在建立大規(guī)模VR知識(shí)庫(kù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面做出了很大的成就。早在1995年，日本岐阜市召開“虛擬系統(tǒng)與多媒體國(guó)際會(huì)議”，探討虛擬現(xiàn)實(shí)研究發(fā)展。作為當(dāng)前實(shí)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與開發(fā)中處于領(lǐng)先位置的國(guó)家，日本主要側(cè)重于建立大規(guī)模VR知識(shí)庫(kù)和虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲的開發(fā)設(shè)計(jì)。

日本國(guó)家級(jí)單位和大型企業(yè)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的開發(fā)主要集中在虛擬互動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。日本國(guó)際工業(yè)和商業(yè)部工業(yè)科學(xué)和技術(shù)代辦處經(jīng)營(yíng)的產(chǎn)品科學(xué)研究院開發(fā)了一種采用X、Y記錄器的受力反饋裝置。他們把這種裝置應(yīng)用于一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)的“游戲棒”中。NEC公司計(jì)算機(jī)和通信分部的系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它能讓操作者都使用“代用手”去處理三維CAD中的形體模型，該系統(tǒng)通過(guò)VPL公司的數(shù)據(jù)手套把對(duì)模型的處理與操作者手的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)。

日本大學(xué)研究室也為虛擬現(xiàn)實(shí)可視化、嗅覺(jué)化、全息系統(tǒng)等領(lǐng)域貢獻(xiàn)良多。日本奈良尖端技術(shù)研究生院大學(xué)教授千原國(guó)宏領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于2004年開發(fā)出一種嗅覺(jué)模擬器，只要把虛擬空間里的水果放到鼻尖上一聞，裝置就會(huì)在鼻尖處放出水果的香味，這是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在嗅覺(jué)研究領(lǐng)域的一項(xiàng)突破。東京大學(xué)廣瀨研究室重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問(wèn)題。為了克服當(dāng)前顯示和交互作用技術(shù)的局限性，他們開發(fā)出一種虛擬全息系統(tǒng)，取得了4項(xiàng)成果：一個(gè)類似CAVE的系統(tǒng)、用HIMD在建筑群中漫游、人體測(cè)量和隨動(dòng)、飛行仿真器。筑波大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院研究了一些力反饋顯示方法，他們開發(fā)了九自由度的觸覺(jué)輸入器，開發(fā)了虛擬行走原型系統(tǒng)，步行者只要腳上穿上全方向的滑動(dòng)裝置，他就能交替邁動(dòng)左腳和右腳。

日本虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在游戲應(yīng)用方面的造詣也非常值得稱道。“初音未來(lái)”是世界上第一個(gè)使用3D全息投影技術(shù)舉辦演唱會(huì)的虛擬偶像。演唱會(huì)中使用的3D全息透明屏幕是一種采用了全息技術(shù)的透明投影屏幕，這種投影屏幕具有全息圖像的特點(diǎn)，只顯示來(lái)自某一特定角度的圖像，而忽略其他角度的光線。即使是在環(huán)境光線很亮的地方，也能顯示非常明亮、清晰的影像。任天堂在2015年推出一款基于地理位置信息互動(dòng)的現(xiàn)實(shí)虛擬游戲“寵物小精靈GO”（見圖2示意），該款手游由任天堂和開發(fā)商N(yùn)iantic Labs共同制作。玩家可以通過(guò)地圖搜索小精靈并進(jìn)行收集，玩家之間還可以交換萌寵并展開訓(xùn)練師競(jìng)技，將神奇寶貝們帶入現(xiàn)實(shí)世界，游戲在北美一推出就引發(fā)萬(wàn)人空巷的熱潮。

圖2 用戶體驗(yàn)“寵物小精靈GO”游戲

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

和美國(guó)、日本等國(guó)相比，我國(guó)的VR技術(shù)還有一定差距，但已引起政府有關(guān)部門和科學(xué)家們的高度重視?！笆濉币?guī)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把VR列入了研究項(xiàng)目。在緊跟國(guó)際新技術(shù)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)一些重點(diǎn)院校已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。

2.2.1 重點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)研究機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀

北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)系是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的機(jī)構(gòu)之一，他們首先進(jìn)行了一些基礎(chǔ)知識(shí)方面的研究，并著重研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示與處理；在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺(jué)接口方面開發(fā)出了部分硬件，提出了有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，建立了網(wǎng)上虛擬現(xiàn)實(shí)研究論壇，可以提供實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，提供虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境，提供用于飛行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，提供開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，并將要實(shí)現(xiàn)與有關(guān)單位的遠(yuǎn)程連接。

2007年，北航虛擬現(xiàn)實(shí)新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立，由北京航空航天大學(xué)四個(gè)一級(jí)學(xué)科——計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、機(jī)械工程和生物醫(yī)學(xué)工程，聯(lián)合與深圳市易尚展示股份有限公司共同開設(shè)，下設(shè) 5 個(gè)研究室，分別是：虛擬環(huán)境研究室、虛擬仿真研究室、虛擬設(shè)計(jì)研究室、人機(jī)交互研究室、基礎(chǔ)理論研究室，主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中的建模理論與方法、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與人機(jī)交互機(jī)制、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)方法與技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)的平臺(tái)工具與系統(tǒng)等專業(yè)領(lǐng)域[5]。近5年來(lái)，該實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)國(guó)家“973”計(jì)劃、國(guó)家“863”計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)防科技計(jì)劃等各類國(guó)家科研項(xiàng)目180 余項(xiàng)，以及100余項(xiàng)其他項(xiàng)目。通過(guò)上述科研項(xiàng)目的研究，取得一系列理論、技術(shù)創(chuàng)新成果，在《Information Sciences》、《Journal of Systems and Software》、《中國(guó)科學(xué)》等國(guó)內(nèi)外著名刊物和會(huì)議發(fā)表學(xué)術(shù)論文800余篇。

中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主要在虛擬現(xiàn)實(shí)、多模式人機(jī)接口和人工智能等方向開展基礎(chǔ)與前瞻技術(shù)研究，目前研究重點(diǎn)集中于“虛擬人合成”和“虛擬環(huán)境交互”。實(shí)驗(yàn)室先后獲得國(guó)家863、973、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃等項(xiàng)目資助，已取得多項(xiàng)研究成果。曾獲2003年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，2006年度北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。該實(shí)驗(yàn)室于2007年被中關(guān)村管委會(huì)認(rèn)定為“中關(guān)村開放實(shí)驗(yàn)室”，主要對(duì)企業(yè)界提供核心技術(shù)服務(wù)。

2.2.2 國(guó)內(nèi)企業(yè)研究現(xiàn)狀

在我國(guó)，企業(yè)布局虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的熱情也空前高漲，目前已有24家企業(yè)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，比較有代表性的，如阿里巴巴設(shè)立 VR 實(shí)驗(yàn)室 Gnome Magic Lab，第一個(gè)項(xiàng)目是“造物神”計(jì)劃，目標(biāo)是聯(lián)合商家建立 3D 商品庫(kù)，加速實(shí)現(xiàn)虛擬世界的購(gòu)物體驗(yàn)；京東 PCL 實(shí)驗(yàn)室（認(rèn)知感知實(shí)驗(yàn)室），主要研究 DNN 技術(shù)（深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，Deep Neural Networks）和OCR (光學(xué)字符識(shí)別，Optical Character Recognition)，將圖像上的文字識(shí)別成計(jì)算機(jī)文字的技術(shù)；VR Dream Lab由網(wǎng)易傳媒聯(lián)合清華大學(xué)共同打造，旨在承擔(dān)連接平臺(tái)和 VR 內(nèi)容孵化兩個(gè)方面的功能；騰訊優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室（Tencent YouTu Lab），研究方向?yàn)槿四樧R(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、聊天的機(jī)器人等智能硬件。麥克斯·別雷克創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，是華為聯(lián)合徠卡創(chuàng)設(shè)，將在新光學(xué)系統(tǒng)、計(jì)算成像、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）領(lǐng)域開展聯(lián)合研發(fā)。在未來(lái)手機(jī)成像上，該實(shí)驗(yàn)室的建立將驅(qū)動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，從而廣泛地為攝影及移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用提升影像質(zhì)量等。

另?yè)?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)涉及VR的是上市公司已達(dá)60多家，有相當(dāng)一部分上市公司在VR行業(yè)擁有舉足輕重的地位。比如，歌爾聲學(xué)目前是Oculus獨(dú)家ODM供應(yīng)商，參投了諾亦騰、時(shí)光機(jī)、互動(dòng)視界等虛擬現(xiàn)實(shí)公司，與川大智勝合作的奧飛動(dòng)漫，都在全球VR產(chǎn)業(yè)鏈上占有一席之地[6]。

2.2.3 差距

(1)學(xué)科基礎(chǔ)薄弱，底層研究不足。相較于美國(guó)、日本的虛擬現(xiàn)實(shí)研究，我國(guó)起步較晚，學(xué)科基礎(chǔ)較為薄弱，在數(shù)據(jù)計(jì)算、圖像處理、視覺(jué)合成、幾何表示、語(yǔ)音識(shí)別等領(lǐng)域的研究還有比較大的差距。相關(guān)的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的開發(fā)也略遜一籌。

(2) VR產(chǎn)品的質(zhì)量差異較大。目前國(guó)內(nèi)的VR企業(yè)以初創(chuàng)型企業(yè)開發(fā)為主，后由大型企業(yè)逐漸加入或收購(gòu)，這和國(guó)外以幾大科技巨頭為主力，小型企業(yè)多以開發(fā)內(nèi)容為主的模式不同。因此，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的的同質(zhì)化程度比較嚴(yán)重，交互性能較差，超半數(shù)設(shè)備不支持外接操作。

(3)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā)滯后。我國(guó)現(xiàn)階段的VR技術(shù)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域和高校科研，在教育、工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，在商用和家用消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域更是落后一大步。

3 我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科面臨的重大機(jī)遇

我國(guó)發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科有兩個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)，一是人口優(yōu)勢(shì)帶來(lái)的巨大的市場(chǎng)空間，二是我國(guó)有著良好的信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。近年來(lái)，國(guó)家政策、橫向產(chǎn)業(yè)和縱向產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都為我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。

3.1 政策機(jī)遇

2016年3月，《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年（2016-2020年）規(guī)劃綱要》正式發(fā)布。2016年4月，在工業(yè)和信息化部電子信息司指導(dǎo)下，中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院組織編寫了《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。2016年8月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于請(qǐng)組織申報(bào)“互聯(lián)網(wǎng)+”領(lǐng)域創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)的通知》指出，我國(guó)要建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室。目前，各地也正在陸續(xù)出臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)相關(guān)政策。相信虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)新興科技在相關(guān)政策的扶持下，能夠迅速發(fā)展，反哺當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，為產(chǎn)業(yè)振興與人才培養(yǎng)做出巨大貢獻(xiàn)。

3.2 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)機(jī)遇

我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)，人均收入逐年提高。中國(guó)居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)由生存型逐步向發(fā)展型和享受型轉(zhuǎn)化?！?0后”、“90后”甚至“00后”已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)的主流群體，對(duì)于優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)游、互聯(lián)網(wǎng)視頻等付費(fèi)的意愿較強(qiáng)。消費(fèi)者文化娛樂(lè)消費(fèi)的需求不斷增加，優(yōu)質(zhì)IP的品牌效應(yīng)對(duì)于消費(fèi)者的影響巨大。例如VR游戲“口袋妖怪GO”就憑借良好的粉絲基礎(chǔ)和游戲品質(zhì)，一舉成為風(fēng)靡全球的熱門游戲，吸金無(wú)數(shù)。此外，手機(jī)、計(jì)算機(jī)制造產(chǎn)業(yè)鏈完善，傳感器、液晶屏等配件價(jià)格不斷降低，采購(gòu)也很方便，這為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的大量生產(chǎn)和傳播提供了有效的零配件供給和售后服務(wù)，讓消費(fèi)者可持續(xù)購(gòu)買意愿大大增強(qiáng)。

3.3 技術(shù)機(jī)遇

3.3.1 虛擬現(xiàn)實(shí)硬件開發(fā)具有更大的研究空間和選擇余地

有些研究機(jī)構(gòu)也把虛擬現(xiàn)實(shí)稱為未來(lái)通用計(jì)算平臺(tái)之一，把虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備看成是繼彩電、計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)之后的又一標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，因此針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)硬件開發(fā)具有廣闊的研究空間和選擇余地。硬件設(shè)備分為兩部分，輸出設(shè)備和交互設(shè)備。輸出設(shè)備，即顯示端，包括頭盔類、眼鏡類和一體機(jī)；交互設(shè)備即捕捉反饋，對(duì)空間沉浸感、穩(wěn)定性、低延時(shí)、多方位反饋、兼容性等提出較高要求。VR的市場(chǎng)普及速度將很大程度上取決于新技術(shù)和設(shè)備制造能否跟上，而真正完美的VR設(shè)備尚未出現(xiàn)。隨著國(guó)家、各級(jí)政府和開發(fā)商的努力，像以前的通信和信息技術(shù)一樣，虛擬現(xiàn)實(shí)將隨著基層性能的提升而逐步發(fā)展。

3.3.2 各行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)核心驅(qū)動(dòng)力

虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋多個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，包括硬件、軟件、應(yīng)用和服務(wù)。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)傳感器、光學(xué)設(shè)備、芯片和顯示屏等零部件和頭盔、眼鏡等硬件交互設(shè)備的企業(yè)多達(dá)數(shù)十家，例如樂(lè)視、三安光電、暴風(fēng)科技等。硬件領(lǐng)域帶動(dòng)的科技革命將使這些企業(yè)與虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)密切聯(lián)系。

4 我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科面臨的挑戰(zhàn)

我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展正在迎來(lái)一個(gè)新的繁榮期，相對(duì)于機(jī)遇來(lái)說(shuō)，這個(gè)領(lǐng)域目前面臨的挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻。目前國(guó)內(nèi)VR企業(yè)大多是中小企業(yè)，多生產(chǎn)頭戴眼睛盒子、外接式頭戴顯示器等VR設(shè)備，同質(zhì)化嚴(yán)重，且科技含量不足。中國(guó)缺乏像Facebook、微軟、三星之類的技術(shù)攻關(guān)型領(lǐng)軍企業(yè)?？蒲兴透咝３袚?dān)起了頂尖虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備研發(fā)的重任，但轉(zhuǎn)換成應(yīng)用型產(chǎn)品和消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的能力有待提高。

4.1 設(shè)備的沉浸效果與便捷性制約著虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的發(fā)展

4.1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸體驗(yàn)感有待提升

目前虛擬環(huán)境的可信性是指創(chuàng)建的虛擬環(huán)境需符合人的理解和經(jīng)驗(yàn)，包括有物理真實(shí)感、時(shí)間真實(shí)感、行為真實(shí)感等。從虛擬現(xiàn)實(shí)給人“逼真”的效果角度來(lái)看，虛擬世界的表示側(cè)重幾何表示，缺乏逼真的物理、行為模型。在虛擬世界的感知方面，有關(guān)視覺(jué)合成研究多，聽覺(jué)、觸覺(jué)（力覺(jué)）關(guān)注較少，真實(shí)性與實(shí)時(shí)性不足，基于嗅覺(jué)、味覺(jué)的設(shè)備還沒(méi)有成熟及商品化。在與虛擬世界的交互中，自然交互性不夠，在語(yǔ)音識(shí)別等人工智能方面的效果還遠(yuǎn)不能令人滿意。

4.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備便攜性有待加強(qiáng)

當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備在沉浸效果和便攜性方面還存在互相矛盾的問(wèn)題，沉浸感越強(qiáng)的設(shè)備卻笨重、繁瑣，無(wú)法移動(dòng)使用，便攜性較好的設(shè)備則帶入沉浸感較差，如何開發(fā)具有雙向優(yōu)勢(shì)的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品成為未來(lái)的重點(diǎn)。

4.2 對(duì)人才需求提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的興起，虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)人才缺乏的短板開始顯現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)在VR方面的專業(yè)人才不足3000人，國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)公司難以招到合適的技術(shù)研發(fā)人員。例如在國(guó)內(nèi)某知名招聘網(wǎng)站上，搜索VR/虛擬現(xiàn)實(shí)的工作，顯示結(jié)果四千余條，月平均薪資水平近萬(wàn)元，最高者開出了5萬(wàn)元月薪的高價(jià)。但由于人才本身的缺乏，無(wú)論多高的價(jià)格，都不可能讓“無(wú)源之水”煥發(fā)活力。

僅以絕對(duì)人數(shù)來(lái)看，可能并不缺乏VR從業(yè)者。但高質(zhì)量、專業(yè)的VR人才儲(chǔ)備尚不完善。VR的核心技術(shù)主要涉及圖形圖像、輸入算法、交互、光學(xué)等尖端領(lǐng)域，對(duì)于人才的要求近乎嚴(yán)苛。在這個(gè)復(fù)合度極高的領(lǐng)域里，能專攻某一領(lǐng)域的專業(yè)人才本身就很少，能綜合性地扎根VR就更加鳳毛麟角。當(dāng)前VR開發(fā)人員大多是從游戲、動(dòng)漫、3D仿真、模型等行業(yè)轉(zhuǎn)型而來(lái)，因此，由于行業(yè)技術(shù)間的差異性，人才很難快速融入VR領(lǐng)域。

國(guó)內(nèi)VR專業(yè)人才的缺乏反映VR教育體系的缺乏。國(guó)外已經(jīng)有多所大學(xué)開設(shè)了虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)或開設(shè)具有針對(duì)性的虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)課程，而目前國(guó)內(nèi)職業(yè)類技術(shù)院校和綜合類高等院校在虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)的建設(shè)上起步很慢，已有的虛擬現(xiàn)實(shí)方向也多放在數(shù)字展示技術(shù)專業(yè)。由于虛擬現(xiàn)實(shí)是多學(xué)科交叉、創(chuàng)新性很強(qiáng)的新興學(xué)科，學(xué)校無(wú)論在師資引進(jìn)、軟硬件設(shè)備上都存在滯后現(xiàn)象。除此之外，行業(yè)協(xié)會(huì)繼續(xù)教育、業(yè)內(nèi)公司職業(yè)培訓(xùn)體系打造高等人才也是虛擬現(xiàn)實(shí)人才培養(yǎng)急需的重要部分。

5 我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展的戰(zhàn)略對(duì)策

根據(jù)目前虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展目標(biāo)與思路，應(yīng)瞄準(zhǔn)技術(shù)前沿，把握產(chǎn)業(yè)變革方向，圍繞重點(diǎn)領(lǐng)域，優(yōu)化政策組合，將虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科引向一條良性發(fā)展的道路上。

5.1 大力建設(shè)國(guó)家級(jí)產(chǎn)業(yè)基地與實(shí)驗(yàn)中心

當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展的重點(diǎn)戰(zhàn)略應(yīng)圍繞新科技、新應(yīng)用的研發(fā)與推廣。支持虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、新技術(shù)推廣應(yīng)用中心建設(shè)，大力發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)基地。加強(qiáng)技術(shù)培育、研發(fā)及相關(guān)研究成果產(chǎn)業(yè)化。江西南昌正在重點(diǎn)打造千億級(jí)的全國(guó)首家VR產(chǎn)業(yè)基地，中國(guó)·福建VR產(chǎn)業(yè)基地也于2016年2月27日掛牌設(shè)立，位于福州長(zhǎng)樂(lè)濱海新城，在國(guó)家級(jí)福州新區(qū)的核心區(qū)域內(nèi)，規(guī)劃面積2520畝，目標(biāo)是打造中國(guó)VR產(chǎn)業(yè)高地。

5.2 完善虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展環(huán)境

目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)資本對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)這項(xiàng)新技術(shù)的敏感性不夠強(qiáng)，沒(méi)有內(nèi)生性的動(dòng)力來(lái)支持新技術(shù)的開發(fā)，在供應(yīng)鏈上的制約非常大。為此，應(yīng)充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向和促進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)功能，構(gòu)建有利于的監(jiān)管規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)體系。鼓勵(lì)民生和基礎(chǔ)設(shè)施重大工程采用創(chuàng)新產(chǎn)品和服務(wù)。設(shè)立國(guó)家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金，鼓勵(lì)虛擬現(xiàn)實(shí)企業(yè)自主創(chuàng)新研發(fā)。

5.3 虛擬現(xiàn)實(shí)企業(yè)開發(fā)策略

當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)還處在起步階段，阿里巴巴、騰訊、暴風(fēng)科技等大企業(yè)對(duì)回報(bào)短期內(nèi)還沒(méi)有很大要求。但初創(chuàng)小企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)未來(lái)做好儲(chǔ)備，不應(yīng)操之過(guò)急。企業(yè)應(yīng)專注于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)平臺(tái)的鞏固和推進(jìn)，摒棄炒作題材的短期投入，逐步形成成熟的商業(yè)模式和應(yīng)用方案。國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)基本應(yīng)積極推動(dòng)行業(yè)協(xié)會(huì)的成立，以完善虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈。

5.4 加快VR專業(yè)人才培養(yǎng)

針對(duì)當(dāng)前的人才匱乏現(xiàn)狀，可從高校和行業(yè)兩方面入手，著重抓好實(shí)踐型應(yīng)用人才的培養(yǎng)。

5.4.1 完善高校虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科人才培養(yǎng)體系

虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展需要面向虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)，掌握互動(dòng)媒體設(shè)計(jì)制作方法、VR技術(shù)等基本理論、基本知識(shí)，具備計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、數(shù)字化圖形圖像處理技能，理論到位、技術(shù)技能系統(tǒng)實(shí)在的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。目前已經(jīng)開設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)的高校應(yīng)積極引進(jìn)專業(yè)人才作為師資儲(chǔ)備，或從行業(yè)中聘請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的專家進(jìn)行兼職授課。對(duì)于某些在個(gè)別條件不具備的學(xué)校，也可以嘗試先在其他專業(yè)增加部分相關(guān)課程，比如Unity3D的VR游戲制作方向，供給學(xué)生選擇，并在這個(gè)過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)，為今后正式開設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)做好準(zhǔn)備。

5.4.2 在虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)建立繼續(xù)教育與職業(yè)培訓(xùn)制度

虛擬現(xiàn)實(shí)科技的專業(yè)技術(shù)換代速度一日千里，學(xué)生從課堂學(xué)到的知識(shí)必須不斷更新與發(fā)展。行業(yè)內(nèi)對(duì)從業(yè)者的繼續(xù)教育與培訓(xùn)是彌補(bǔ)這一步的關(guān)鍵，企業(yè)應(yīng)有定期培訓(xùn)、不定期舉辦交流會(huì)等多種形式，不斷加強(qiáng)同科研機(jī)構(gòu)的溝通聯(lián)系，企業(yè)與機(jī)構(gòu)、學(xué)校應(yīng)形成產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的局面。英國(guó)和加拿大的VR從業(yè)者大部分集中在各個(gè)高等院校和研究機(jī)構(gòu)當(dāng)中，主導(dǎo)VR學(xué)科的基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新；美國(guó)的VR從業(yè)者大部分都集中在谷歌、微軟、蘋果等科技巨頭當(dāng)中，力推VR商業(yè)化和市場(chǎng)化。這都能給我們帶來(lái)有價(jià)值的啟示。

6 結(jié)束語(yǔ)

虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科是綜合性極強(qiáng)的新興學(xué)科，是人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。2015—2016年，當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科發(fā)展方興未艾時(shí)，我們就必須清醒認(rèn)識(shí)到，雖然這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)潛力巨大，機(jī)遇與應(yīng)用前景也很廣闊，但仍存在著許多尚未解決的理論問(wèn)題、尚未克服的技術(shù)障礙和尚未成熟的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。

當(dāng)我們憧憬虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)科所帶來(lái)的革命性的生活愿景時(shí)，還應(yīng)當(dāng)就其發(fā)展中遇到各種問(wèn)題發(fā)出改革的呼聲、提出改良的建議、參與改進(jìn)的進(jìn)程。只有真正開始涉及并找到對(duì)這些問(wèn)題的解決途徑時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的“黃金時(shí)期”才有可能真正到來(lái)。期待有一天，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與技術(shù)像智能手機(jī)一樣走進(jìn)千家萬(wàn)戶，成為人類創(chuàng)新創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)新生活的有力工具，實(shí)現(xiàn)信息革命時(shí)代的又一次科技飛躍。

[1] 中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院. 虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書5.0[S] . 2016.

[2] 艾瑞咨詢. 2016中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）行業(yè)研究報(bào)告[R]. 2016.

[3] SuperDat & Unity. 2016年虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)報(bào)告[R].2017.

[4] 楊江濤.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].信息通信，2015(1):138.

[5] 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京航空航天大學(xué))[J]．中國(guó)科學(xué):信息科學(xué), 2009(7):58-59.

[6] 謝若琳.61家上市公司貼“虛擬現(xiàn)實(shí)”標(biāo)簽[N] .證券時(shí)報(bào)，2016-02-25(C01).

張秀玉，林立文，劉向暉，林道貴，黃躍琛。