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(guò)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(wèn)題，最后對(duì)我國(guó)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(chǎng)景還原地更加的逼真，經(jīng)過(guò)許多研發(fā)者的努力，游戲的視覺(jué)效果不斷的得到優(yōu)化。但是，無(wú)論場(chǎng)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(gè)問(wèn)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(shí)可以操作游戲與游戲?qū)崿F(xiàn)溝通。本篇文章將通過(guò)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(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)以及我國(guó)虛擬技術(shù)的發(fā)展建議來(lái)展開(kāi)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(guó)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(gè)階段。1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)萌芽（19631972）myron krueger是美國(guó)計(jì)算機(jī)藝術(shù)家、互動(dòng)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(dòng)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(gè)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(guó)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(lè)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(lái)

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(guò)應(yīng)用立體聲耳機(jī)和慣性傳感器來(lái)讓系統(tǒng)可以追蹤并反映用戶頭部的行動(dòng)。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(gè)可視化立方房間，它融入了一個(gè)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(gè)立體空間臺(tái)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(lái)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(gè)虛擬實(shí)境頭戴式顯示器，也是第一個(gè)消費(fèi)者取向的虛擬實(shí)境頭套。2015年，深圳萬(wàn)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(guò)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(guò)視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)來(lái)實(shí)現(xiàn)并且可以和現(xiàn)實(shí)世界十分相似，但同時(shí)也可以是想象出來(lái)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(guò)一個(gè)頭戴式顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)地。它的功能在于創(chuàng)建一個(gè)真人大小的三維立體虛擬視覺(jué)環(huán)境，通過(guò)vr頭罩無(wú)論你看向哪個(gè)方向，內(nèi)置的屏幕會(huì)檢測(cè)你的頭部以及肩部的運(yùn)動(dòng)幅度及視線轉(zhuǎn)角來(lái)顯示相對(duì)應(yīng)的圖像，進(jìn)而營(yíng)造逼真的視覺(jué)效果。vr游戲顯示通常會(huì)傳送兩個(gè)鏡頭，左右眼睛各自對(duì)應(yīng)不同的鏡頭圖像，兩個(gè)圖像之間存在細(xì)微的差別 2 。這些鏡頭通過(guò)重塑每只眼睛所見(jiàn)的不同圖像，來(lái)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(jué)中構(gòu)建出立體的圖像。vr頭戴式顯示器可以通過(guò)增加視野即圖像的寬度，來(lái)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(huì)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(huì)很高。因?yàn)橛螒蛏傻膱D片出現(xiàn)卡頓會(huì)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(kāi)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(jué)到聲音來(lái)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(wèn)題近年來(lái)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(gè)問(wèn)題值得我們關(guān)注。3.1 設(shè)備造價(jià)高昂，且需要網(wǎng)絡(luò)的支持，無(wú)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(duì)昂貴的，這就造成了它的銷售價(jià)格要比其他的游戲設(shè)備的價(jià)格要高出不少。而且大部分市場(chǎng)上推出的vr游戲提供了更加逼真的游戲場(chǎng)景和細(xì)節(jié)優(yōu)化，這也就需要更好的運(yùn)行設(shè)備來(lái)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(kāi)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(chǎng)才慢慢地向大眾打開(kāi)，游戲的類別還是相對(duì)來(lái)說(shuō)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(kāi)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(kāi)

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(kāi)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(kāi)發(fā)。3.3 人們保守的觀念大眾群體會(huì)需要一段時(shí)間來(lái)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?gòu)碾娔X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(duì)我國(guó)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(huì)伴隨著消費(fèi)警告：在使用過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)癲癇發(fā)作兒童發(fā)育問(wèn)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(wèn)題，有些用戶即使沒(méi)有癲癇的病史，他們也有可能會(huì)在使用vr耳機(jī)的時(shí)候出現(xiàn)抽

10、搐和癲癇。根據(jù)調(diào)查，大概每4 000個(gè)體驗(yàn)用戶中就會(huì)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(jiàn) 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(lái)讓群眾在體驗(yàn)高科技技術(shù)的同時(shí)，也能夠保持一個(gè)良好的身心健康。同時(shí)鼓勵(lì)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(guó)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(guó)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(huì)極大地刺激我國(guó)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(lè)觀的。無(wú)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(kāi)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(guó)電化教育，2017（8）：99-107.3sophie charara. explained： how does vr actually work？eb/ol.2017-12-26