摘" 要" 近年來(lái)，VR技術(shù)逐漸進(jìn)入人們的生活，憑借沉浸性、交互性、想象性等特點(diǎn)備受人們青睞，在心理治療方面得到廣泛應(yīng)用。從VR技術(shù)在心理治療領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，引出虛擬現(xiàn)實(shí)暴露療法（VRET）這一理念，基于VRET設(shè)計(jì)一種能夠?qū)指甙Y患者起到治療效果以及能夠讓人們適應(yīng)高空環(huán)境的系統(tǒng)，為今后該領(lǐng)域的相關(guān)研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞" VR技術(shù)；恐高癥；心理治療；VRET；Unity 3D

中圖分類號(hào)：R496" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）08-0033-04

0" 引言

傳統(tǒng)治療心理疾病患者的心理治療技術(shù)有行為療法、認(rèn)知療法、情志療法等，均是在治療的過(guò)程中以引導(dǎo)患者聯(lián)想或回憶的方式為恐高癥患者進(jìn)行治療。如今在VR技術(shù)的輔助之下，患者從視、聽、觸覺(jué)全方位融入構(gòu)建的虛擬環(huán)境中，仿佛置身于真實(shí)環(huán)境中一般。在虛擬環(huán)境中，患者的視覺(jué)、想象更為生動(dòng)活潑，這為VR技術(shù)與傳統(tǒng)心理治療的融合創(chuàng)造了結(jié)合點(diǎn)。

1" VR技術(shù)在心理治療中的應(yīng)用

VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)）指采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視、聽、觸、嗅、味覺(jué)等一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助一些特殊的輸入與輸出設(shè)備，采用自然的方式與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互，相互影響，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。VR技術(shù)憑借沉浸性、交互性和想象性的特點(diǎn)，能夠讓身處虛擬環(huán)境中的使用者難以分清周圍事物的真假，如同身處現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中一般[1]。在VR技術(shù)出現(xiàn)之前，治療創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙、焦慮癥和恐懼癥最常見的方法是認(rèn)知行為療法和暴露療法[2]。在近幾十年中，投身VR領(lǐng)域的研究者不斷嘗試將VR技術(shù)與各行各業(yè)相結(jié)合。1993年，VR技術(shù)被應(yīng)用在心理咨詢領(lǐng)域，為心理治療技術(shù)的發(fā)展開創(chuàng)全新的局面，可從各個(gè)方面提升亞健康人群及精神疾病患者人群的生活水平。

1.1" 創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙治療

創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙是人們?cè)谠馐艿骄薮髣?chuàng)傷型事故或者是重大災(zāi)難后較常出現(xiàn)的一種心理疾病。Bar-bara O. Rothbaum等[3]用VR技術(shù)模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，使患者暴露在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中逐漸適應(yīng)，直到消除癥狀。

1.2" 焦慮癥治療

VR技術(shù)對(duì)焦慮癥治療有更好的效果。已有研究顯示，焦慮癥患者通過(guò)運(yùn)用VR技術(shù)開發(fā)的APP進(jìn)行自主訓(xùn)練后，焦慮癥狀有明顯改善[4]。

1.3" 恐懼癥治療

傳統(tǒng)治療恐懼癥的方法通常為暴露療法，可以分為實(shí)景暴露和想象暴露。但傳統(tǒng)的暴露療法對(duì)患者的治療有一定的局限性，并不能達(dá)到較好的治療效果。Daniel Freeman等[5]通過(guò)運(yùn)用VR技術(shù)開發(fā)的APP，將患者帶到一棟十層辦公大樓中（如在樓上打球、走動(dòng)等）進(jìn)行治療，打破了傳統(tǒng)暴露療法的局限性，治療效果更好。

2" VRET概述及優(yōu)勢(shì)

虛擬現(xiàn)實(shí)暴露療法（Virtual Reality ExposureTherapy，VRET）是利用VR技術(shù)在傳統(tǒng)暴露療法的基礎(chǔ)上提出的一種新興的治療方式。一些研究者早在1992年就開展了關(guān)于VRET的實(shí)驗(yàn)，其方法是利用三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)生成一個(gè)虛擬世界，采用特殊的交互設(shè)備，運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，誘發(fā)出心理障礙患者的焦慮情緒，讓患者在虛擬場(chǎng)景中保持焦慮情緒，逐漸適應(yīng)場(chǎng)景并最終克服心理障礙。與傳統(tǒng)的暴露療法相比較而言，VRET的優(yōu)勢(shì)在于具有一定的沉浸性、安全性、可重復(fù)性的特點(diǎn)。

2.1" 沉浸性

VR技術(shù)可提供各種直觀的感官刺激，當(dāng)體驗(yàn)者身處虛擬環(huán)境中時(shí)，可以看到各種逼真景象，聽到不同的聲音，觸摸場(chǎng)景中的物體，感覺(jué)像是真的身處現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景環(huán)境當(dāng)中。VR技術(shù)逼真的臨場(chǎng)感以及強(qiáng)沉浸性的特征有利于對(duì)患者實(shí)施治療，幫助患者呈現(xiàn)心理問(wèn)題，全身心投入治療。

2.2" 安全性

利用VR技術(shù)創(chuàng)造安全的仿真環(huán)境，身處其中的患者可以大膽地體驗(yàn)和探索，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，治療者可以隨時(shí)停止治療，大大降低被治療者因治療過(guò)程中部分不可控因素而受到傷害的風(fēng)險(xiǎn)。利用該治療技術(shù)可以讓參與者有更多的自主選擇權(quán)，根據(jù)患者的實(shí)際情況和心理障礙程度設(shè)計(jì)治療過(guò)程，營(yíng)造個(gè)人化的治療環(huán)境。在治療的過(guò)程中，可以隨時(shí)調(diào)整治療方案，控制反應(yīng)變量。

2.3" 可重復(fù)性

VR技術(shù)可以提高心理治療效率，模擬各式各樣的仿真虛擬環(huán)境，與傳統(tǒng)治療方式相比，更好地解決針對(duì)不同的病患需要更換不同的治療場(chǎng)地的問(wèn)題。例如：在恐高癥的治療中，讓患者想象自身處于幾十米的高空中十分困難，然而利用VR技術(shù)則可以輕松地提供一場(chǎng)逼真的高空體驗(yàn)，治療者可以通過(guò)不斷變換所處樓層的高度，達(dá)到反復(fù)刺激的效果，各種困難、失誤、無(wú)法預(yù)測(cè)的事件和戲劇性的結(jié)果都可以反復(fù)練習(xí)，大大降低心理治療的成本，增加受益范圍。

3" 基于VRET的恐高治療系統(tǒng)設(shè)計(jì)

恐高治療系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從暴露療法的治療理論出發(fā)，結(jié)合VR技術(shù)，通過(guò)對(duì)VRET的可行性分析發(fā)現(xiàn)對(duì)恐高癥患者使用VRET治療具有一定效果[6]?；赩RET理念設(shè)計(jì)的恐高治療系統(tǒng)可以更好地對(duì)患者進(jìn)行治療，將患者一次次地暴露在高空虛擬環(huán)境中，直到患者適應(yīng)高空狀態(tài)。恐高癥的治療系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。

本恐高治療系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)以“No Fear”為主題的虛擬環(huán)境，運(yùn)用文字提示指導(dǎo)恐高癥患者在場(chǎng)景中進(jìn)行恐高癥的治療。與其他恐高治療系統(tǒng)不同的是，該治療系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，除了包含恐高治療模塊，還兼具恐高測(cè)試模塊。針對(duì)恐高患者耐高度進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同患者在不同高度時(shí)會(huì)有癥狀表現(xiàn)[7]。在此基礎(chǔ)上，本治療系統(tǒng)分別將5樓、10樓及18樓設(shè)定對(duì)應(yīng)輕度（5樓）、中度（10樓）及重度（18樓）恐高難度。在助療者不明恐高癥患者恐高程度時(shí)，可通過(guò)治療系統(tǒng)中設(shè)定的三個(gè)不同樓層高度，對(duì)患者患病程度進(jìn)行判斷，確認(rèn)患者患病程度為重度、中度或輕度后，可在助療者輔助下進(jìn)入治療模塊，對(duì)患者進(jìn)行針對(duì)性治療。助療者可以根據(jù)恐高癥患者的反應(yīng)，引導(dǎo)處于恐高治療系統(tǒng)中的患者加以不同強(qiáng)度的刺激，使其能夠最終適應(yīng)高空的感覺(jué)，從而達(dá)到治療的目的。

“No Fear”恐高治療系統(tǒng)整體實(shí)施設(shè)計(jì)分為虛擬環(huán)境構(gòu)建、交互功能實(shí)現(xiàn)以及可視化數(shù)據(jù)反饋三大模塊，該系統(tǒng)的虛擬環(huán)境構(gòu)建主要運(yùn)用實(shí)時(shí)三維圖形技術(shù)生成虛擬場(chǎng)景中的物體，并對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。交互功能的實(shí)現(xiàn)主要采用Unity 3D及VR頭顯設(shè)備進(jìn)行場(chǎng)景交互。治療系統(tǒng)上的設(shè)備主要是通過(guò)心率檢測(cè)儀對(duì)患者病情上的變化進(jìn)行記錄與控制。

3.1" 虛擬場(chǎng)景構(gòu)建

虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建主要包括場(chǎng)景模型構(gòu)建、貼圖材質(zhì)繪制、優(yōu)化模型輸出等流程。在場(chǎng)景模型構(gòu)建上主要采用C4D建模軟件制作。該項(xiàng)目主要運(yùn)用層次建模法及屬主建模法對(duì)場(chǎng)景模型進(jìn)行構(gòu)建，在場(chǎng)景構(gòu)建過(guò)程中為防止VR頭顯端運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)卡頓等現(xiàn)象，可采用可見消隱、LOD層次細(xì)節(jié)、紋理映射等技術(shù)來(lái)減小需要處理的圖元數(shù)量。該項(xiàng)目在對(duì)多面數(shù)模型場(chǎng)景的優(yōu)化上選取可見消隱技術(shù)及LOD技術(shù)，大幅度減小硬件運(yùn)算壓力，提高幀刷新率，對(duì)大型場(chǎng)景渲染可以進(jìn)行很好的優(yōu)化處理。紋理映射可在二維平面設(shè)計(jì)軟件中完成，包括材質(zhì)貼圖、法線貼圖以及凹凸貼圖等?？指甙Y治療系統(tǒng)中的三維模型場(chǎng)景如圖2所示。

搭建Unity 3D環(huán)境主要分為UI元素制作、地形繪制、燈光烘焙、材質(zhì)優(yōu)化四個(gè)部分。在UI元素制作中，主要使用二維平面設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行素材的準(zhǔn)備，結(jié)合Canvas系統(tǒng)創(chuàng)建UI交互按鈕及界面；在地形繪制時(shí)，使用Terrian地形系統(tǒng)對(duì)虛擬環(huán)境中的土地、樹木、花、草等進(jìn)行添加；運(yùn)用軟件中的Lighting燈光烘焙功能對(duì)場(chǎng)景的燈光光影進(jìn)行烘焙，防止在轉(zhuǎn)入頭盔端時(shí)占用過(guò)高的算力而導(dǎo)致畫面卡頓，影響真實(shí)體驗(yàn)感。

3.2" 交互功能實(shí)現(xiàn)

在交互實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)主要通過(guò)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境中的互動(dòng)，最后運(yùn)用粒子特效系統(tǒng)等功能完善Unity 3D中虛擬環(huán)境的搭建，并編寫交互代碼?！癗o Fear”項(xiàng)目中電梯的控制交互代碼及運(yùn)行畫面如圖3所示。實(shí)現(xiàn)恐高治療系統(tǒng)中的交互，通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言輔助和調(diào)取到的DoTween插件，控制場(chǎng)景中的電梯等各部件物體位置變化，讓場(chǎng)景中的電梯能夠在虛擬空間中通過(guò)手動(dòng)操控到達(dá)不同樓層。利用Steam VR和VRTK兩個(gè)插件將設(shè)備端與U3D進(jìn)行連接，并通過(guò)VRTK_SDK manager進(jìn)行設(shè)備手柄和頭盔端的數(shù)據(jù)接入，使虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備或者體感交互設(shè)備與U3D軟件相結(jié)合，增強(qiáng)患者的臨場(chǎng)體驗(yàn)感，營(yíng)造出逼真的視聽環(huán)境。

3.3" 可視化數(shù)據(jù)反饋

VR頭盔等交互設(shè)備可以大幅度增加患者的臨場(chǎng)體驗(yàn)感，讓患者更直觀地感受仿真虛擬環(huán)境中的物體。針對(duì)恐高癥治療的“No Fear”恐高治療系統(tǒng)采用inside-out追蹤頭顯設(shè)備進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。此類設(shè)備不需要外部基站進(jìn)行空間定位，具有更多樣的移動(dòng)性與更高的自由度。該項(xiàng)目中數(shù)據(jù)從電腦端輸出到VR頭顯，患者通過(guò)大腦感知畫面進(jìn)行治療后產(chǎn)生相應(yīng)的心理變化，心率檢測(cè)儀對(duì)患者的心率進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，最后將數(shù)據(jù)傳遞到顯示器進(jìn)行記錄?？梢暬瘮?shù)據(jù)反饋功能流程圖如圖4所示。

4" 結(jié)束語(yǔ)

VR與心理治療的結(jié)合日益緊密，飛行恐懼癥、蜘蛛恐懼癥等都可以通過(guò)VRET得到較好的治療。VRET具有良好的可重復(fù)性，可以大大降低運(yùn)營(yíng)成本；同時(shí)具有很好的安全性，可以減少傳統(tǒng)暴露療法將患者帶到真實(shí)場(chǎng)景中可能會(huì)產(chǎn)生的不可控因素。但VRET還處在發(fā)展中，仍存在一些問(wèn)題。一方面，VRET必須結(jié)合VR頭盔設(shè)備一同使用，所以避免不了會(huì)有一部分使用者產(chǎn)生動(dòng)暈癥，頭暈的現(xiàn)象會(huì)給治療帶來(lái)不便；另一方面，在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備上運(yùn)行高精度真實(shí)場(chǎng)景模型的卡頓問(wèn)題限制虛擬場(chǎng)景的仿真效果，導(dǎo)致虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景無(wú)法完全相似，一定程度上會(huì)影響治療效果。未來(lái)用戶體驗(yàn)感方面的提升將是VRET重點(diǎn)考慮的因素。

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作者：姚興宇，江西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)計(jì)學(xué)院、南昌市VR感知交互重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士研究生，研究方向?yàn)橹行W(xué)教育、虛擬現(xiàn)實(shí)；胡小強(qiáng)，江西科技師范大學(xué)、南昌市VR感知交互重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，教授，碩導(dǎo)，江西省高校中青年“學(xué)術(shù)帶頭人”、中國(guó)圖像圖形學(xué)學(xué)會(huì)VR專委會(huì)副秘書長(zhǎng)、江西省首批入選高等教育研究專家?guī)斐蓡T、江西省中小學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)技術(shù)與綜合實(shí)踐組組長(zhǎng)，研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)（330000）。