王升輝

北京印刷學(xué)院 北京市 大興區(qū) 102600

前 言

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是一門復(fù)雜的、多學(xué)科交叉互融的新興技術(shù)，研究的重點(diǎn)包括VR技術(shù)的突破與創(chuàng)新、VR技術(shù)的應(yīng)用，以及VR應(yīng)用的實(shí)踐等。互動(dòng)性、沉浸性和共享性是虛擬現(xiàn)實(shí)的三個(gè)特征，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者朝這個(gè)方向的研究趨勢(shì)越來(lái)越明顯。本文將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和VR相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為可視化圖表，具體分析VR技術(shù)在近十年間的關(guān)注情況、發(fā)展趨勢(shì)和研究現(xiàn)狀，為其未來(lái)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向提供新思路。

1 選題依據(jù)

1.1 研究背景

VR是美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾在20世紀(jì)末提出的一項(xiàng)基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的高新技術(shù)。在21世紀(jì)得到發(fā)展，其利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，給使用者提供關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者可以及時(shí)、沒(méi)有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物。VR技術(shù)可廣泛應(yīng)用于教育、建筑、醫(yī)學(xué)、游戲娛樂(lè)等眾多領(lǐng)域。

1.2 研究意義和目的

一方面，隨著新媒體技術(shù)的不斷成熟，追尋身臨其境的體驗(yàn)感和沉浸式的交互感是新時(shí)代用戶更加渴求的方式，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人類實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了可能；另一方面，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征與優(yōu)勢(shì)，除了沉浸感更好的仿真之外，更多的還是讓體驗(yàn)者感受到平時(shí)接觸不到的場(chǎng)景和特殊體驗(yàn)。因?yàn)橛辛顺两襟w驗(yàn)和仿真的交互研究，共享式的傳播和選擇式地保留才有可能實(shí)現(xiàn)。用戶的體驗(yàn)效果越佳，這種接受和傳播的速率便會(huì)越快，即虛擬體驗(yàn)的潛力是無(wú)窮的。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源

文獻(xiàn)來(lái)源于Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫(kù)的核心合集（Web of Science TM Core Collection），該系統(tǒng)充分利用World Wide Web強(qiáng)大的檢索功能進(jìn)行及時(shí)更新，其引文記錄所涉及的范圍廣泛。為了準(zhǔn)確檢索近十年以來(lái)VR技術(shù)研究領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)，通過(guò)高級(jí)檢索和人工剔除無(wú)關(guān)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，最終以TS=（Virtual Reality*AND VR）NOT FO=Academy of Natural Sciences NOT FG=IRG-58-00*為檢索方式進(jìn)行高級(jí)檢索，共檢索到891篇相關(guān)文獻(xiàn)。

3 研究方法

從WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中下載文獻(xiàn)原始數(shù)據(jù)載入運(yùn)算，在Cite space里進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到所需的樣本數(shù)據(jù)，再運(yùn)用WPS的圖表編輯功能繪制出共被引文獻(xiàn)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、作者發(fā)文量等圖譜。本文主要使用了Cite space文獻(xiàn)計(jì)量可視化分析軟件。它是基于文獻(xiàn)計(jì)量方法——共引（共被引）而開(kāi)發(fā)的，用于繪制各個(gè)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的免費(fèi)軟件。整合這一軟件的優(yōu)勢(shì)繪制科學(xué)知識(shí)圖譜，主要探究2010年到2020年間VR技術(shù)研究領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量、發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)和演進(jìn)路徑。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)可視化圖譜分析

4.1 年度發(fā)展趨勢(shì)

總體來(lái)看，2010-2020年間VR技術(shù)可視化領(lǐng)域出版的文獻(xiàn)數(shù)量呈上升趨勢(shì)，如圖1所示。根據(jù)每年的發(fā)文數(shù)量可將VR技術(shù)可視化研究分為四個(gè)階段，2010-2012年是下滑期，每年的文獻(xiàn)數(shù)量遞減，平均每年發(fā)布26篇；2012-2014年是回升期，發(fā)文數(shù)量逐年增多；2014-2015年又發(fā)生了轉(zhuǎn)折，發(fā)文數(shù)量相對(duì)減少；2016-2020年是突變期，發(fā)文數(shù)量明顯增多，雖然搜集了2020年近十個(gè)月的文獻(xiàn)數(shù)量，就目前數(shù)據(jù)來(lái)看，達(dá)到了峰值250篇。按照近十年的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，2021年的發(fā)文數(shù)量也將持續(xù)走高，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示的趨勢(shì)，VR技術(shù)從2016年開(kāi)始被人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，這表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究是一個(gè)新型的研究領(lǐng)域，將會(huì)受到更多的關(guān)注、投入更大的研究力度。

圖1 2010-2020年VR領(lǐng)域出版的文獻(xiàn)數(shù)量折線圖

4.2 研究領(lǐng)域分布

2010-2020年間，VR技術(shù)運(yùn)用領(lǐng)域主要集中在計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、神經(jīng)學(xué)、電子通信、科學(xué)圖像技術(shù)、教育學(xué)、心理學(xué)和物理學(xué)等領(lǐng)域，如圖2所示。從圖中可以看出，計(jì)算機(jī)科學(xué)和建筑工程是VR技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，因?yàn)閂R技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)建模來(lái)模擬虛擬的三維場(chǎng)景的一種交互方式，在空間上有擴(kuò)展作用，可以讓用戶在空間上無(wú)限制地進(jìn)行體驗(yàn)，這也便于建筑行業(yè)更高效、更直觀地進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。同時(shí)，從圖中可以看出，VR技術(shù)在圖像處理和電子通信領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越多。將VR技術(shù)與醫(yī)學(xué)和教育行業(yè)相結(jié)合也是近年來(lái)的一個(gè)熱點(diǎn)話題，不僅能夠減少治療過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，更能提升醫(yī)生的專業(yè)水平；富含趣味性的VR交互實(shí)踐不僅提高了教學(xué)質(zhì)量，也讓學(xué)生更加積極主動(dòng)地沉浸到學(xué)習(xí)的氛圍當(dāng)中。

圖2 2010-2020年VR技術(shù)涉及領(lǐng)域文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)圖

4.3 高頻次被引文獻(xiàn)分析

通過(guò)對(duì)2010-2020年間891篇文獻(xiàn)中被引頻次最高的十篇文章做計(jì)量分析，得到該領(lǐng)域最新的研究前沿，是探究演進(jìn)脈絡(luò)和發(fā)展方向的重要參考依據(jù)。VR技術(shù)主要涉及therapy（治療）和rehabilitation（康復(fù)），也就是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其中，Saposnik，Gustavo和Levin，Mindy通過(guò)Meta分析，評(píng)價(jià)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)腦卒中后運(yùn)動(dòng)功能改善的影響，確定VR是一種新型的神經(jīng)康復(fù)輔助治療技術(shù)。Bohil，Corey J和Biocca，F(xiàn)rankA一起合著的《VR技術(shù)在神經(jīng)學(xué)研究和治療方面的運(yùn)用》為VR技術(shù)在神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域提供了新思路，VR創(chuàng)造了交互式的、多模態(tài)的感覺(jué)刺激，為神經(jīng)治療提供了有效經(jīng)驗(yàn)。因此，VR在醫(yī)療領(lǐng)域，尤其是在神經(jīng)學(xué)、康復(fù)理療和心理療愈方面的特殊貢獻(xiàn)是不容忽視的。

2010-2020年VR技術(shù)可視化領(lǐng)域前十高發(fā)文量國(guó)外作者中Riva G發(fā)過(guò)9篇有關(guān)于VR技術(shù)的文章，如圖3所示。其主要對(duì)VR技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和相關(guān)領(lǐng)域的結(jié)合方面比較重視，從而發(fā)表的文章都是和實(shí)際生活息息相關(guān)的案例分析及研究。其他幾位作者的文章被引次數(shù)也較高，在學(xué)術(shù)研究上也有參考價(jià)值。

圖3 2010-2020年VR技術(shù)領(lǐng)域前十高發(fā)文量作者統(tǒng)計(jì)圖

5 研究熱點(diǎn)和發(fā)展前景

5.1 高頻關(guān)鍵詞

通過(guò)對(duì)891篇文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行降序排列，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、VR新聞、VR教學(xué)和VR電影是VR可視化領(lǐng)域里的重點(diǎn)研究主題，如圖4所示?！癡R技術(shù)”這一關(guān)鍵詞在891篇文獻(xiàn)中358篇都有提及，甚至是作為研究的主題被進(jìn)行分析和研究，與這一技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用和實(shí)踐是主要內(nèi)容。同時(shí)，近年來(lái)VR領(lǐng)域也與相關(guān)行業(yè)進(jìn)行融合創(chuàng)新，如旅游、教學(xué)、動(dòng)漫游戲等，在豐富人類精神生活的同時(shí)，創(chuàng)造了無(wú)數(shù)休閑娛樂(lè)的新方式和新體驗(yàn)。作為新媒體技術(shù)的代表元素，VR在當(dāng)今社會(huì)中的應(yīng)用價(jià)值和創(chuàng)新作用是與日俱增的，與多學(xué)科交叉融合的趨勢(shì)愈發(fā)明顯，VR技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用潛力和學(xué)術(shù)價(jià)值都將是無(wú)窮的，亟待更多人士去密切關(guān)注和深入挖掘。

圖4 2010-2020年發(fā)表文獻(xiàn)中VR相關(guān)高頻關(guān)鍵詞詞云圖

5.2 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)研究熱點(diǎn)

這十年期間，在VR技術(shù)研究領(lǐng)域中，發(fā)文數(shù)量最多的國(guó)家是美國(guó)和中國(guó)，如圖5所示。VR技術(shù)最先在美國(guó)產(chǎn)生，而后在中國(guó)迅速發(fā)展起來(lái)，這從側(cè)面反映出中國(guó)和美國(guó)對(duì)于發(fā)展VR技術(shù)的關(guān)注度是足夠高的，同時(shí)，也可作為將VR技術(shù)與其他領(lǐng)域進(jìn)行結(jié)合的前沿模范。英國(guó)、意大利、韓國(guó)、日本等在這一研究領(lǐng)域的發(fā)文量相近，而土耳其，瑞士等國(guó)家對(duì)VR技術(shù)的關(guān)注度相對(duì)較低。通過(guò)這一圖表可推測(cè)VR行業(yè)的發(fā)展情況也與國(guó)家的綜合實(shí)力相關(guān)，不同國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、行業(yè)分布、新興科技突破與運(yùn)用以及長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展戰(zhàn)略等都是影響VR能否在這個(gè)國(guó)家快速適應(yīng)性發(fā)展的重要影響因素。VR技術(shù)的研究熱點(diǎn)也將集中在提升國(guó)民物質(zhì)生活和精神享受、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、科研創(chuàng)新等方面。

圖5 不同國(guó)家VR相關(guān)發(fā)文量所占比例圖

5.3 虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)研究方向

伴隨著5G時(shí)代的到來(lái)，通過(guò)近十年的文獻(xiàn)計(jì)量分析，VR技術(shù)不再局限于計(jì)算機(jī)行業(yè)，它也被運(yùn)用于擴(kuò)展空間和提升體驗(yàn)感的建筑工程專業(yè)，如圖6所示。在這十多年的摸索和研究過(guò)程中，VR在科研領(lǐng)域和教育行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用已有很多優(yōu)秀事例。同時(shí)，VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用與實(shí)踐更是學(xué)者和相關(guān)專業(yè)人員值得花精力和時(shí)間去細(xì)細(xì)揣摩的研究方向。VR技術(shù)對(duì)人類健康的影響包括VR跟治療、臨床輔助和醫(yī)學(xué)培訓(xùn)相結(jié)合，尤其在心理治療領(lǐng)域，如焦慮癥、注意力缺陷以及精神分裂癥也可以通過(guò)VR來(lái)虛擬特定的人或是特效來(lái)改善相關(guān)的一些癥狀，通過(guò)引導(dǎo)患者回憶曾經(jīng)熟悉的場(chǎng)景進(jìn)行環(huán)境再現(xiàn)，從而克服恐懼、焦慮、懶惰和膽怯的心理弱點(diǎn)。

圖6 VR研究方向占比統(tǒng)計(jì)圖

結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)2010-2020年間的VR技術(shù)可視化領(lǐng)域891篇文獻(xiàn)的計(jì)量分析，利用Cite Space軟件繪制有效圖譜，VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與貢獻(xiàn)將持續(xù)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注，尤其是中國(guó)和美國(guó)期望在這一研究領(lǐng)域取得重大突破。利用VR技術(shù)的特征和優(yōu)勢(shì)，VR技術(shù)經(jīng)歷了從“實(shí)體環(huán)境”到“虛擬空間”的轉(zhuǎn)變，跨越了時(shí)間和空間的限制，達(dá)到了仿真模擬的效果，同時(shí)也帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的高速發(fā)展。目前，在元宇宙背景的影響和推動(dòng)下，VR技術(shù)與其他行業(yè)的融合與創(chuàng)新的趨勢(shì)愈發(fā)明顯，這種文獻(xiàn)計(jì)量與可視化圖譜分析相結(jié)合的方式既梳理了VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、演變路徑和研究熱點(diǎn)，也對(duì)VR技術(shù)及其行業(yè)的發(fā)展前景提供新的思路和參考價(jià)值。