楊治國

【摘 要】Vitual Reality，虛擬現(xiàn)實，是利用計算設(shè)備模擬產(chǎn)生一個三維的虛擬世界，虛擬現(xiàn)實技術(shù)研究和開發(fā)源于20世紀(jì)60年代，計算機圖形學(xué)、人機接口技術(shù)、圖像處理與模式識別、多傳感技術(shù)、語音處理與音響技術(shù)、高性能計算機系統(tǒng)、人工智能等，為體驗者提供一個關(guān)于視覺、聽覺、肢體感覺等感官的模擬，有十足的“沉浸感”與“身臨其境感”。

【關(guān)鍵詞】VR；身臨其境；虛擬世界

1 什么是VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)與科技館結(jié)合

隨著現(xiàn)代科技館的發(fā)展，傳統(tǒng)的信息技術(shù)已經(jīng)滿足不了科技館傳播知識的需要。就以普通的虛擬動畫漫游為例子，VR游戲越來越多，那么什么是VR呢，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtul Reality，簡稱VR）定義：亦稱“靈境”、“幻真”是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)（又稱虛擬現(xiàn)實技術(shù)）或人工環(huán)境。虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時地，沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。假設(shè)一個人在家通過VR設(shè)備打開科技館的網(wǎng)站，進入一個虛擬的科技館，屆時會彈出3D環(huán)境模型，并且可以360度旋轉(zhuǎn)，仿佛真正走到科技館的展廳中，讓觀眾從所有的角度觀察展廳的細(xì)節(jié)；還可以靠近某一件展品，并通過傳感遙控器點擊展品開關(guān)，觀看該展品所展示的科學(xué)內(nèi)容以及這一內(nèi)容是如何被演示的。觀眾所有的操作都依靠手勢來完成。該設(shè)備上的傳感器能識別用戶用手指發(fā)出的各種命令。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是通過 數(shù)字化現(xiàn)實+虛擬數(shù)字畫面提供給觀眾身臨其境的感受。

VR虛擬現(xiàn)實環(huán)境與科技館真實環(huán)境結(jié)合通過以下三點來實現(xiàn)。

第一點：沉浸體驗性。

VR虛擬技術(shù)是以計算機為依托并結(jié)合音響與傳感器生成的一個身臨其境的虛擬環(huán)境，讓參與者“幻真感受”，讓其視覺、感覺、嗅覺等沉浸在虛幻的世界，體驗虛擬環(huán)境所有的一切。這種“幻真感受”體驗是多方面的，參與者可以全方位沉浸這虛幻世界中，這就是VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的首要功能，參與者能從自己的視點出發(fā)，使用自身本能和一些外部輔助設(shè)備對VR生成的虛擬世界進行瀏覽和交互體驗。所謂沉浸感（Immersion），即身臨其境的參與感。通常，科技館的球幕影院和4D影院就是沉浸感技術(shù)的代表。

第二點：體驗交互性。

實際上，我們看到的VR并不是一個靜態(tài)環(huán)境而是一個動態(tài)并且開放的環(huán)境，這一環(huán)境的實現(xiàn)往往需要一些周邊設(shè)備和傳感器裝置。例如吉林省科技館真車模擬駕駛就通過6個自由度平臺加上奔騰B50真車上的電子傳感器，再結(jié)合計算機上的VR系統(tǒng)，體驗者只需要進入車內(nèi)并帶上VR眼鏡，就可以進行仿真車駕駛，還能夠完成日常駕駛的所有操作。例如超車、漂移、走盤山路、環(huán)境惡劣路面駕駛等，這些都可以真實再現(xiàn)。在科技館里，常規(guī)大型展品，如地震避險、太空漫游、虛擬滑雪、虛擬足球、虛擬戰(zhàn)爭游戲、模擬駕駛、虛擬風(fēng)暴等，這些都可以連接上述設(shè)備配合著VR游戲軟件就可以實現(xiàn)仿真互動。常規(guī)展項展出需要很大占地面積的展品都可以通過VR技術(shù)連同輔助設(shè)備來實現(xiàn)，從而形成占地面積小、展示新穎、互動性強的新型體驗?zāi)Ｊ健?/p>

第三點：VR思維性。

VR虛擬設(shè)計可以體現(xiàn)在科技館內(nèi)關(guān)于工程、軍事、航空航天、航海等方面展品的展示。例如，青少年可以通過VR虛擬設(shè)計，設(shè)計一棟自己蓋的大樓。首先選擇相應(yīng)的插件，由于插件上安有傳感器，計算機能夠識別所選內(nèi)容，然后，通過操控桿操控虛擬畫面中的吊車，身臨其境的感受到自己真的在一個大型施工現(xiàn)場，建一個自己設(shè)計的大樓，最終，還可以通過VR界面看到自己的設(shè)計。類似吉林省科技館兒童展區(qū)展品“小小建筑師”。航海方面，通過數(shù)據(jù)手套自己組裝一個船，組裝好的船有儀表盤、舵、螺旋槳，組裝成功后可以出海航行，通過操縱桿、舵、油門，再配上周邊的風(fēng)和水，虛擬出航海的場景，讓參與者身臨其境感受到航海的樂趣。類似吉林省科技館水路交通展區(qū)展品“船的模擬駕駛”。

2 Internet與VR技術(shù)的結(jié)合對科技館虛擬場館建設(shè)的影響

現(xiàn)代人越來越多擁有智能手機和現(xiàn)代信息工具，Internet互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代人不可缺少的生活方式?，F(xiàn)代科技館也漸漸跟現(xiàn)代信息接軌，利用Internet與VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)，把科技館展品和一些科學(xué)原理展現(xiàn)給觀眾。網(wǎng)絡(luò)虛擬場館的構(gòu)建平臺的構(gòu)架涉及很多關(guān)鍵技術(shù)，其中3D場景建模是系統(tǒng)基礎(chǔ)和實現(xiàn)的關(guān)鍵點。傳統(tǒng)模式從場景修訂、個性化定制、擴展內(nèi)容方面存在不足，例如，研發(fā)齒輪機械傳動這項展品，要讓每個齒輪按照事先設(shè)計好的形態(tài)運動起來，需要多次的更改，設(shè)計，磨合，試驗，這一過程將耗費大量的人力物力。而此時，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就起到作用了，用VR設(shè)計實現(xiàn)自己的想法，虛擬出齒輪和齒輪的咬合，再模擬出主動輪帶動從動輪的運動過程，一次性設(shè)計出合理的展品。相比拿實物來進行的研究制作，VR設(shè)計會避免在實物研制過程中，齒輪發(fā)生卡死或是磨損的情況，降低在研發(fā)過程中因材料損耗而增加的成本。新的VR虛擬現(xiàn)實建立模型程序擁有巨大優(yōu)勢，填補了傳統(tǒng)模式的不足，應(yīng)用前景廣闊。新型虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合科技館，通過虛擬場景模型語言 X-VRML建立構(gòu)架科技館模型，并建立虛擬展品模型，讓觀眾通過APP或是網(wǎng)站進行交互體驗展品以及場館內(nèi)漫游等。虛擬現(xiàn)實科技館通過VRML建設(shè)，其中內(nèi)容可以涵蓋虛擬電子導(dǎo)覽、智能電子講解系統(tǒng)、智能展項體驗系統(tǒng)。觀眾可以通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，仿真暢游科技館，帶上VR虛擬現(xiàn)實眼鏡時，就可以通過手拿控制器遙控VR場景中行走的速度，進行館內(nèi)虛擬參觀。當(dāng)走到相應(yīng)展廳和相對應(yīng)展品附近時，通過遙控器開關(guān)點擊，就有語音對其展品進行講解。針對體驗性展品，可以通過手中遙控，伴隨著手和身體運動進行仿真展品互動體驗，同時還有語音對其展品介紹。

3 VR在科技館科普實驗的重要作用

在現(xiàn)實的科普教育活動里，每當(dāng)科技館在演示和組織科普實驗時候，都是科技館的老師在前面演示，同學(xué)們在下面觀看。但是，常常有一些實驗是在館內(nèi)完成不了的，比如一些帶有危險性的和需要專業(yè)人員演示的實驗，這種情況下，科普實驗在一定程度上就受到了限制。我們通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就能夠改變這種局限性，我們可以利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)來做每一個實驗，在虛擬仿真環(huán)境中不但可以完成實驗，并且還能夠參與互動，這同樣也適用于一些需要大型場地的實驗。舉個例子，一個滾開的油鍋，將裝有鍋三分之一的冰凍大蝦放入鍋內(nèi)，會是什么反應(yīng)？是大蝦被滾開油鍋炸熟？還是什么事情都不會發(fā)生？或者油會噴射出來著火？這種高危實驗就不合適在場館制作，但是通過VR技術(shù)就能得到實驗結(jié)果。VR技術(shù)不僅可以利用館內(nèi)設(shè)備進行體驗，用戶也可以自己購買平時娛樂的VR裝備，來科技館網(wǎng)站進行下載或是在線體驗活動，這樣就大大提高了科技館展品線上和線下的利用率，在科學(xué)實驗上，節(jié)約一些成本，并演示更多科學(xué)實驗。

4 結(jié)語

現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的“互聯(lián)網(wǎng)+”和“+互聯(lián)網(wǎng)”都是社會進步表現(xiàn)。手機移動終端與移動終端VR設(shè)備，無疑代表著現(xiàn)代信息技術(shù)的進步?？萍拣^也要與時俱進，不能停留在傳統(tǒng)的“打開門等觀眾上門”的方式中。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就提供了讓觀眾來與不來科技館都能體驗到科技館展品的機會。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在科技館中的應(yīng)用不僅是在展品展示和電子導(dǎo)覽上，還體現(xiàn)在科學(xué)表演和展品研發(fā)上，尤其體現(xiàn)在實驗失敗和展品研發(fā)調(diào)試的損耗中，能夠降低成本。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代科技館的應(yīng)用，是需要我們一步一步探索和研究的新課題，這項新的技術(shù)也會在未來科技館發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。

【參考文獻】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]