虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電腦游戲中的應(yīng)用

1、    虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電腦游戲中的應(yīng)用    衛(wèi)子恒摘 要 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)計(jì)算生成的一種發(fā)生在模擬環(huán)境中的交互體驗(yàn)，把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到游戲中是當(dāng)今游戲發(fā)展的熱門方向。文章先介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史，然后介紹了它在電腦游戲里的應(yīng)用原理，再討論了它的發(fā)展問題，最后對我國vr游戲的發(fā)展方向提出建議。關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實(shí)；計(jì)算機(jī)；游戲tp3 a 1674-6708（2018）225-0138-02自從電腦游戲誕生，我們致力于將游戲中的場景還原地更加的逼真，經(jīng)過許多研發(fā)者的努力，游戲的視覺效果不斷的得到優(yōu)化。但是，無論場景多么的逼真，我們仿佛始終置身于游戲

2、之外，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很好地解決了這個問題。vr技術(shù)包含了仿真技術(shù)多媒體技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等多種技術(shù)，它是一門極有發(fā)展前景的學(xué)科。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓游戲玩家體驗(yàn)三維的游戲環(huán)境的同時可以操作游戲與游戲?qū)崿F(xiàn)溝通。本篇文章將通過介紹vr技術(shù)的發(fā)展歷史，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于游戲的問題及發(fā)展趨勢以及我國虛擬技術(shù)的發(fā)展建議來展開描述。1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷史20世紀(jì)80年代位于美國的vrp公司率先提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演變發(fā)展史大體上可以分為4個階段。1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)萌芽（19631972）myron krueger是美國計(jì)算機(jī)藝術(shù)家、互動藝術(shù)家。在威斯康星大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，他在1969年從事了

3、許多計(jì)算機(jī)互動的工作，其中包括glowflow。glowflow作為早期虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境原型，是一個由計(jì)算機(jī)控制，以人響應(yīng)作為輸入的環(huán)境。他也是虛擬現(xiàn)實(shí)（vr）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（ar）領(lǐng)域的早期階段或第一代研究員之一。1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)概念的產(chǎn)生和理論初步形成（19731989）美國vpl公司創(chuàng)建人jaron lanier，他被業(yè)界稱為”虛擬現(xiàn)實(shí)之父”，這位集計(jì)算機(jī)科學(xué)家、哲學(xué)家和音樂家三種身份于一身的天才工程師在1987年提出了vr概念。vpl公司研發(fā)出了一系列虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，包括dataglove（由該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人 tom zimmerman 在工程師 young harvill 的協(xié)助下所創(chuàng)造出來

4、的）和eyephone頭戴式顯示器和手套。1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)理論進(jìn)一步的完善和應(yīng)用（19902000）1991年，sega發(fā)行了sega vr耳機(jī)，它通過應(yīng)用立體聲耳機(jī)和慣性傳感器來讓系統(tǒng)可以追蹤并反映用戶頭部的行動。同年，卡羅利納·克魯茲·內(nèi)拉丹尼爾·j·桑丁和托馬斯·a·迪法蒂在電子可視化實(shí)驗(yàn)室建造了第一個可視化立方房間，它融入了一個全息甲板的多投影環(huán)境，允許人們可以看到周遭的其他人。1.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高速發(fā)展（20002015）2001年4月，由z-a 生產(chǎn)的sas cube成為第一個立體空間臺式機(jī)。2007年，谷歌地圖推出了

5、街景地圖，這項(xiàng)服務(wù)可以顯示越來越多的全球位置的3d立體全景。2010年，帕爾默·拉奇設(shè)計(jì)了oculus rift，它是一個虛擬實(shí)境頭戴式顯示器，也是第一個消費(fèi)者取向的虛擬實(shí)境頭套。2015年，深圳萬普拉斯科技有限公司（oneplus）成為第一家利用虛擬現(xiàn)實(shí)推出產(chǎn)品的公司。2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于游戲的原理虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（vr）融入了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)等，能夠在虛擬環(huán)境中逼真模擬現(xiàn)實(shí)景觀，便于用戶通過vr設(shè)備獲得類似于真實(shí)環(huán)境交互的沉浸感 1 。這種身臨其境的環(huán)境體驗(yàn)通過視覺聽覺和觸覺來實(shí)現(xiàn)并且可以和現(xiàn)實(shí)世界十分相似，但同時也可以是想象出來的環(huán)境。伴隨著電子游戲?qū)τ诒普娴娜S

6、效果的追求，目前vr技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于游戲領(lǐng)域。vr游戲通常是通過一個頭戴式顯示器來實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)地。它的功能在于創(chuàng)建一個真人大小的三維立體虛擬視覺環(huán)境，通過vr頭罩無論你看向哪個方向，內(nèi)置的屏幕會檢測你的頭部以及肩部的運(yùn)動幅度及視線轉(zhuǎn)角來顯示相對應(yīng)的圖像，進(jìn)而營造逼真的視覺效果。vr游戲顯示通常會傳送兩個鏡頭，左右眼睛各自對應(yīng)不同的鏡頭圖像，兩個圖像之間存在細(xì)微的差別 2 。這些鏡頭通過重塑每只眼睛所見的不同圖像，來模擬我們兩只眼睛在現(xiàn)實(shí)生活中看待世界的方式，從而在人體的視覺中構(gòu)建出立體的圖像。vr頭戴式顯示器可以通過增加視野即圖像的寬度，來增加沉浸感。虛擬現(xiàn)實(shí)游戲中，放大和擴(kuò)展顯示器像素會將相

7、同數(shù)量的像素分布到更廣的空間里，這使得大部分vr游戲像素并不會很高。因?yàn)橛螒蛏傻膱D片出現(xiàn)卡頓會令讓玩家感到不適，所以圖像最低幀率不能少于每秒60幀 3 。此外，為了使vr游戲能夠提供更加逼真的真實(shí)情景，三維立體的音響效果也被用于增加使用者的沉浸感。應(yīng)用程序和游戲開發(fā)人員可以結(jié)合雙耳或3d音頻和vr頭戴式耳機(jī)的頭部跟蹤技術(shù)，讓佩戴者感覺到聲音來自后方、側(cè)面或遠(yuǎn)處 4 。3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于游戲的發(fā)展問題近年來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的高速發(fā)展使得許多人認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，但在具體的技術(shù)完善進(jìn)程中，還存在下面幾個問題值得我們關(guān)注。3.1 設(shè)備造價高昂，且需要網(wǎng)絡(luò)的支持，無便攜式設(shè)備，占地空間

8、龐大雖然vr技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，但是它的頭套成本依然是相對昂貴的，這就造成了它的銷售價格要比其他的游戲設(shè)備的價格要高出不少。而且大部分市場上推出的vr游戲提供了更加逼真的游戲場景和細(xì)節(jié)優(yōu)化，這也就需要更好的運(yùn)行設(shè)備來提供非常高的fps（每秒傳輸幀數(shù)）。因?yàn)檫@些原因，造成了vr游戲還難以在普通的消費(fèi)者人群中普及 4 。3.2 缺乏成型的商業(yè)模式，開發(fā)難度較大vr游戲的主要體驗(yàn)便是讓玩家能夠有身臨其境的體驗(yàn)，但是目前vr游戲的市場才慢慢地向大眾打開，游戲的類別還是相對來說比較單一的，而且并不是所有的游戲都可以朝著vr模式的方向開發(fā)的，有很多游戲因?yàn)楸旧碓O(shè)置是基于第三人稱，所以并不需要再加以開

9、發(fā)從而提升它的真實(shí)性與沉浸性。為了能夠在vr游戲中開發(fā)出新的應(yīng)用模式還是需要更多的研究員去研究與開發(fā)。3.3 人們保守的觀念大眾群體會需要一段時間來接受新的游戲方式這是必然的，從以前的小霸王游戲機(jī)到電腦游戲，再從電腦游戲發(fā)展到vr游戲。人們習(xí)慣了操作鍵盤鼠標(biāo)之后再去操作新的事物也是需要學(xué)習(xí)和適應(yīng)的。4 對我國虛擬技術(shù)的發(fā)展建議虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有很多健康安全的因素需要考慮。大多數(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)都會伴隨著消費(fèi)警告：在使用過程中有可能會出現(xiàn)癲癇發(fā)作兒童發(fā)育問題磕絆或者碰撞，因?yàn)橹貜?fù)的受力而導(dǎo)致的不舒服甚至受傷。這些都是值得去關(guān)注的問題，有些用戶即使沒有癲癇的病史，他們也有可能會在使用vr耳機(jī)的時候出現(xiàn)抽

10、搐和癲癇。根據(jù)調(diào)查，大概每4 000個體驗(yàn)用戶中就會有一人出現(xiàn)這樣的癥狀，而且在20歲以下的人群中更常見 5 。所以大多數(shù)vr耳機(jī)不建議兒童使用。所以政府應(yīng)該盡可能地制定完整的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，頒布相關(guān)的法規(guī)來讓群眾在體驗(yàn)高科技技術(shù)的同時，也能夠保持一個良好的身心健康。同時鼓勵虛擬技術(shù)的學(xué)習(xí)與發(fā)展，吸引人才，迎合消費(fèi)者的需求。目前我國正在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高峰期，促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展使我國的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)達(dá)到世界一流水平是極其重要的，它將會極大地刺激我國在高科技領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。5 結(jié)論文章總結(jié)了vr游戲的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，綜上所述，vr游戲的前景是非常樂觀的。無論是主打游戲體驗(yàn)的商業(yè)游戲內(nèi)容，還是融入應(yīng)用體系的嚴(yán)肅游戲領(lǐng)域，都將隨著vr硬件產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步提升完善而得到充分發(fā)展。參考文獻(xiàn)1崔麗.vr虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在三維游戲設(shè)計(jì)中的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)j.電視技術(shù)，2018（5）：44-48.2王辭曉，李賀，尚俊杰.基于虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的教育游戲應(yīng)用及發(fā)展前景j.中國電化教育，2017（8）：99-107.3sophie charara. explained： how does vr actually work？eb/ol.2017-12-26