摘 要：隨著第三次工業(yè)革命的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)這個(gè)眾所周知的高級(jí)人類(lèi)助手早已融入人類(lèi)生活。然而人類(lèi)從未停止對(duì)其內(nèi)部技術(shù)及應(yīng)用潛能的發(fā)掘，漸漸的，一個(gè)新的代名詞出現(xiàn)了——VR（虛擬現(xiàn)實(shí)），為了進(jìn)一步了解它的內(nèi)部技術(shù)并拓展應(yīng)用，該作者通過(guò)摘取科技知識(shí)以及運(yùn)用自身對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的了解能力編寫(xiě)此文。巧妙而成功地得出一部分該技術(shù)在汽車(chē)駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；汽車(chē)駕駛；虛擬世界

1 VR的簡(jiǎn)介

VR，相信大部分人對(duì)其早有耳聞，一個(gè)令眾多年輕人和專(zhuān)業(yè)高新技術(shù)研究者為之癲狂的東西，即 Virtual Reality， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。它是仿真技術(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(mén)富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。然而，它并非是近幾年被提出的，它蘊(yùn)含著豐富而悠久的發(fā)展歷史。四個(gè)階段有聲形動(dòng)態(tài)的模擬是蘊(yùn)涵虛擬現(xiàn)實(shí)思想的第一階段（1963），虛擬現(xiàn)實(shí)萌芽為第二階段（1963-1972），虛擬現(xiàn)實(shí)概念的產(chǎn)生和理論初步形成為第三階段（1973-1989），虛擬現(xiàn)實(shí)理論進(jìn)一步的完善和應(yīng)用為第四階段（1990-2004）。而21世紀(jì)10年代以后人類(lèi)對(duì)其技術(shù)及應(yīng)用的考察更為熱烈。[1]

2 VR對(duì)于人類(lèi)的意義及主要原理

VR的出現(xiàn)究竟有著怎樣的意義？這是人們一直在思考的問(wèn)題。眾所周知，計(jì)算機(jī)，一種高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器。人類(lèi)大腦能力固然有限，在20世紀(jì)為了發(fā)明設(shè)計(jì)一種協(xié)助人類(lèi)大腦完成更多先進(jìn)高級(jí)的成就，探索科技發(fā)展的極限，它誕生了。隨著它的普及，它給人類(lèi)帶來(lái)的高級(jí)享受固然是不可小覷的，然而，這種東西被越來(lái)越多的人認(rèn)定為一種將眾多零件（硬件和軟件系統(tǒng)）拼裝而成的高級(jí)機(jī)械。其內(nèi)部具有高級(jí)計(jì)算程序可協(xié)助人類(lèi)完成各種高難度高強(qiáng)度的工作。這個(gè)時(shí)代雖然科技超前，但漸漸的，人類(lèi)開(kāi)始追求人性的不可替代性。人們追求著可以將這種內(nèi)部高級(jí)技術(shù)應(yīng)用到更加貼近人性，添補(bǔ)現(xiàn)代人類(lèi)生活的空虛的一種領(lǐng)域，也就意味著VR技術(shù)出現(xiàn)的必然性。煩悶的現(xiàn)實(shí)生活及現(xiàn)實(shí)壓力促使人類(lèi)追求虛擬世界的生存方式。VR恰好滿足了人類(lèi)這一需求，它集中了計(jì)算機(jī)的高級(jí)技術(shù)，但它與計(jì)算機(jī)最大的不同，除了擁有視覺(jué)感知外，它還有聽(tīng)覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至還包括味覺(jué)、嗅覺(jué)等感知。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。然而身臨其境并不容易，想要完全騙過(guò)人類(lèi)大腦，幾乎是不可能完成的任務(wù)。這也是它幾十年后才登上普及之路的原因。當(dāng)前VR設(shè)備可以大致分成兩個(gè)類(lèi)別，一是需要借助外部硬件協(xié)助運(yùn)算的，比如Oculus Rift和HTC Vive，它們需要連接一臺(tái)高性能電腦才能運(yùn)作。另一個(gè)類(lèi)別則是依賴(lài)設(shè)備內(nèi)置硬件完成運(yùn)算的，比如Pico NeoVR一體機(jī)、大朋VR一體機(jī)，這些VR眼鏡的特點(diǎn)是無(wú)需其他設(shè)備協(xié)助，能夠完全獨(dú)立工作。而這些設(shè)備都是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對(duì)觀察者頭、眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺(jué)/力覺(jué)反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語(yǔ)音輸入輸出技術(shù)等。[2]

3 現(xiàn)代汽車(chē)駕駛現(xiàn)狀及培訓(xùn)涉及內(nèi)容

現(xiàn)代汽車(chē)駕駛采用現(xiàn)實(shí)方式最真實(shí)的培訓(xùn)新手駕駛技術(shù)。駕駛技術(shù)本質(zhì)上是培訓(xùn)并發(fā)展人類(lèi)多感官協(xié)調(diào)應(yīng)用的能力，其借助汽車(chē)這一載體，狹義上看方便了人們交通出行，其實(shí)本不僅如此。個(gè)人認(rèn)為其實(shí)質(zhì)上培訓(xùn)了人類(lèi)對(duì)汽車(chē)內(nèi)部設(shè)備的宏觀掌控及協(xié)調(diào)能力、對(duì)外界環(huán)境危急聲音及視覺(jué)沖擊的應(yīng)變能力、對(duì)路段路況的視覺(jué)辨別及認(rèn)知能力、對(duì)災(zāi)禍的處理能力?？梢苑Q(chēng)得上是對(duì)人類(lèi)綜合能力的考察?？梢?jiàn)汽車(chē)駕駛技術(shù)領(lǐng)域的重要性。然而現(xiàn)代汽車(chē)駕駛培訓(xùn)耗費(fèi)場(chǎng)地、汽車(chē)、汽油、人力資源的同時(shí)，不能給人類(lèi)帶來(lái)全新的體驗(yàn)，甚至很多國(guó)家出現(xiàn)擁擠癱瘓問(wèn)題，通俗點(diǎn)說(shuō)，人們?yōu)閳?bào)名學(xué)車(chē)而煩惱。此時(shí)，VR的應(yīng)用將實(shí)屬必要了。其具有虛擬仿真技術(shù)環(huán)境的特點(diǎn)應(yīng)用到汽車(chē)駕駛領(lǐng)域?qū)橐淮髢?yōu)勢(shì)。

4 VR在汽車(chē)駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用

VR應(yīng)用在汽車(chē)駕駛領(lǐng)域中可以稱(chēng)得上是汽車(chē)駕駛模擬技術(shù)，實(shí)屬合適。它使駕駛學(xué)員沉浸到模擬駕駛的虛擬環(huán)境中，實(shí)可謂“身臨其境”，可使人類(lèi)在享受VR這一全新技術(shù)中達(dá)到完美學(xué)習(xí)駕駛的目的。下面將對(duì)VR應(yīng)用技術(shù)及原理進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。

（1）對(duì)內(nèi)部設(shè)備：方向盤(pán)、油門(mén)、剎車(chē)操作、離合器操作進(jìn)行觸覺(jué)反饋。首先先進(jìn)的駕駛艙中包含自帶微型汽車(chē)設(shè)備自不必說(shuō)，場(chǎng)地可自行選擇，大部分集中于家中。節(jié)省空間，新手可充分享受私人空間帶來(lái)的滿足感，免除了外界交通擁堵帶來(lái)的干擾。新手駕駛的同時(shí)，駕駛艙中獲取上述設(shè)備狀態(tài)及控制面板的按鈕輸入信號(hào)，通過(guò)傳感器電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)自帶識(shí)別系統(tǒng)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行識(shí)別及模擬。真正意義上實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和VR技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。

（2）對(duì)外界聲音：雨聲，雷聲，外界車(chē)輛喇叭，外界撞擊的聽(tīng)覺(jué)應(yīng)變。駕駛艙內(nèi)利用聲音傳導(dǎo)技術(shù)，新手在駕駛艙中除正常操作外還要佩戴刺激聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的新型高級(jí)耳麥，其與聲音傳導(dǎo)設(shè)備相連，再連計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)加載逼真雷聲、雨聲、車(chē)輛喇叭、及撞擊聲響，傳導(dǎo)入人耳，環(huán)繞立體聲，考察了新手的應(yīng)變能力。

（3）對(duì)外界視野：外界車(chē)輛及本車(chē)輛、路況路段、紅綠燈、各種天氣的視覺(jué)應(yīng)變。駕駛艙內(nèi)采用agent建模技術(shù)及適當(dāng)物理因素建立車(chē)輛三維模型及紅綠燈效果。[3]

通過(guò)圖形渲染技術(shù)更新路況路段，以及展現(xiàn)虛擬汽車(chē)相對(duì)于周?chē)矬w的位置，將實(shí)時(shí)物理仿真狀態(tài)顯示在三臺(tái)計(jì)算機(jī)屏幕上，新手通過(guò)屏幕上顯示的內(nèi)容進(jìn)行操作，然后圖形渲染技術(shù)再根據(jù)其操作進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生新的狀態(tài)，實(shí)時(shí)更新再傳導(dǎo)到屏幕上，如此往復(fù)。[3]其中VRAY渲染器及C4D都能達(dá)到較好的圖形渲染效果。同時(shí)，利用粒子系統(tǒng)模擬雨天效果。

（4）對(duì)外界意外災(zāi)禍：車(chē)輛撞擊等的處理能力。同時(shí)模擬車(chē)輛嚴(yán)重撞擊時(shí)的火藥氣味，制造氣氛。完全可以利用一家美國(guó)VR公司推出的一款Cyrano圓形設(shè)備。[4]散發(fā)專(zhuān)業(yè)火藥氣味，當(dāng)然，需采用合適的配套手機(jī)app store 決定它的氣味。氣味是一種強(qiáng)大的情緒催化劑，能使人類(lèi)聯(lián)想到很多東西并產(chǎn)生真實(shí)的感受，這種嗅覺(jué)刺激遠(yuǎn)比視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)要好得多?？梢?jiàn)它在汽車(chē)駕駛領(lǐng)域?qū)崒俦匾?/p>

（5）最后，這是VR技術(shù)的巔峰應(yīng)用：自動(dòng)糾正系統(tǒng)。汽車(chē)駕駛培訓(xùn)必不可少的是對(duì)新手的有效指導(dǎo)，那么既然沒(méi)有真人輔導(dǎo)，VR技術(shù)必將憑借自身優(yōu)勢(shì)達(dá)到這一成就。評(píng)判系統(tǒng)將在計(jì)算機(jī)內(nèi)部自動(dòng)生成一套標(biāo)準(zhǔn)人性化的汽車(chē)駕駛過(guò)程，合理的對(duì)新手操作進(jìn)行比較并實(shí)時(shí)打分，顯示到右上角的屏幕上，低于一標(biāo)準(zhǔn)將對(duì)新手進(jìn)行指導(dǎo)，顯示正確應(yīng)對(duì)策略。達(dá)到面向訓(xùn)練的汽車(chē)駕駛效果。使新手自主的完成駕駛訓(xùn)練。

5 關(guān)于VR個(gè)人評(píng)價(jià)及見(jiàn)解

目前VR在汽車(chē)駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用相當(dāng)可觀，但廣泛來(lái)看，其一些發(fā)展障礙仍不容忽視。首先其無(wú)法使人類(lèi)真正進(jìn)入虛擬世界，在Oculus Rift開(kāi)發(fā)圈有一個(gè)著名的笑話，每當(dāng)有人讓使用者站起來(lái)走走時(shí)，對(duì)方通常都不敢輕易走動(dòng)，因?yàn)镺culus Rift還依然要通過(guò)線纜連接到計(jì)算設(shè)備上，而這也大幅限制了使用者的活動(dòng)范圍。用戶的活動(dòng)范圍是有限的，畢竟無(wú)法創(chuàng)造真正的現(xiàn)實(shí)自然環(huán)境帶給人的舒適體驗(yàn)。其二，虛擬現(xiàn)實(shí)更大的挑戰(zhàn)也許是如何在虛擬世界中與目標(biāo)進(jìn)行互動(dòng)。輸入設(shè)備仍有待改進(jìn)。其三，它帶給人類(lèi)一定的疲勞之感，VR某些設(shè)備的鏡頭如果使用不當(dāng)將會(huì)帶給人惡心感。經(jīng)調(diào)查顯示，女性通常要比男性更容易對(duì)這些設(shè)備產(chǎn)生不適[5]。因此這些缺陷也是當(dāng)今人類(lèi)發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)須突破的瓶頸。同時(shí)，怎樣使其遍及廣大人群，不論老少，無(wú)論男女皆宜，這將成為一大難題。

在某種意義上來(lái)說(shuō)，VR可以說(shuō)是一個(gè)廣泛的創(chuàng)新思想，例如尤其在當(dāng)今汽車(chē)駕駛培訓(xùn)領(lǐng)域就極適合注入這種鮮活的思想，它是人類(lèi)偉大思想的結(jié)晶。它一反從前現(xiàn)實(shí)的汽車(chē)駕駛對(duì)生態(tài)環(huán)境的耗費(fèi)，以及人性的疲勞，通過(guò)全新的虛擬技術(shù)帶給現(xiàn)代人全新的多感官人性化體驗(yàn)，獨(dú)創(chuàng)一片天地，實(shí)屬難得。在這個(gè)虛擬的世界中，人類(lèi)必將充分尋求并享受一種新的生活方式。

參考文獻(xiàn)

[1]VR的定義以及發(fā)展歷程[EB/OL].百度百科.

[2]東海資訊之快訊——VR的工作原理是啥？用最淺顯的話來(lái)告訴你[EB/OL].中國(guó)網(wǎng).

[3]論文 CN200710069926面向訓(xùn)練的汽車(chē)模擬機(jī)實(shí)現(xiàn)方法[Z].

[4]硅谷密探之嗅覺(jué)[EB/OL].互聯(lián)網(wǎng).

[5]VR之五大障礙[EB/OL].百度百科.

作者簡(jiǎn)介：李安格，來(lái)自大連育明高中，現(xiàn)就讀高一三班。平時(shí)比較關(guān)注新科技方面的新聞，并充滿興趣，具備一定思考能力。閑暇之余，精心思考VR的發(fā)展前景，有了更深的領(lǐng)悟。