VR進(jìn)階之路困難重重 虛擬仿真或因技術(shù)聚焦成為黃金產(chǎn)業(yè)

　　9月8日，由江蘇省工程師學(xué)會(huì)主辦，鎂客網(wǎng)承辦的首屆江蘇虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展大會(huì)在南京未來科技城盛大開幕。中國(guó)工程院院士譚建榮以及來自VR/AR行業(yè)頂級(jí)專家、知名創(chuàng)投機(jī)構(gòu)、創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)和各界媒體齊聚南京，為現(xiàn)場(chǎng)嘉賓帶去了一場(chǎng)行業(yè)狂歡。

　　和絕大多數(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)大會(huì)不同，本屆大會(huì)不僅聚焦行業(yè)，就VR在各大領(lǐng)域的創(chuàng)新與落地問題進(jìn)行了深入探討，還對(duì)VR的“前世今生”進(jìn)行了剖析。其中，譚建榮認(rèn)為，VR有一個(gè)很重要的用途，就是仿真。在VR火爆于大眾之前，它其實(shí)就是數(shù)字仿真，并由此發(fā)展到如今的圖形、圖像仿真，這是一個(gè)從虛擬仿真發(fā)展到虛實(shí)融合的過程。

　　虛擬仿真究竟是VR的前世還是今生?

　　在談?wù)撨@個(gè)問題之前，鎂客君認(rèn)為有必要先為大家科普一下何為“虛擬仿真”?

　　20世紀(jì)40年代，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)開始熱衷于新技術(shù)的試驗(yàn)研究，虛擬仿真技術(shù)也就是在這段時(shí)間里得以初步發(fā)展。它其實(shí)就是模擬技術(shù)，用一個(gè)系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。

　　此種虛擬世界由計(jì)算機(jī)生成，以仿真的方式創(chuàng)造出了一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維虛擬世界，不僅可以再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界，也可以構(gòu)建想象中的世界。用戶可借助視覺、聽覺及觸覺等多種傳感通道與虛擬世界進(jìn)行自然的交互?！疤摂M仿真就是用非常規(guī)的手段、技術(shù)及方法將常規(guī)所難以描述的場(chǎng)景重現(xiàn)出來?！弊T建榮說。

　　從某種意義上說，虛擬仿真就是“虛擬現(xiàn)實(shí)”，它既是VR的前世，也是今生。

　　需求轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)急需新技術(shù)加持

　　如果說，大多數(shù)人眼中的虛擬現(xiàn)實(shí)是有較強(qiáng)娛樂性的，那么虛擬仿真與娛樂VR最大不同就在于，其服務(wù)的領(lǐng)域更為垂直，且專業(yè)性極強(qiáng)。這也注定了其在出現(xiàn)之初就一直為行業(yè)所需要和使用著。

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和用戶需求的轉(zhuǎn)變，很多傳統(tǒng)行業(yè)，尤其是工業(yè)、建造等行業(yè)的發(fā)展模式開始漸顯落后，效率無法負(fù)荷需求，產(chǎn)業(yè)升級(jí)迫在眉睫。

　　舉個(gè)例子，隧道挖掘方面，傳統(tǒng)的做法就是讓機(jī)器進(jìn)入隧道，將里面的泥土挖出再運(yùn)到隧道外面。但各地山體構(gòu)造有所不同，其內(nèi)部環(huán)境更是復(fù)雜，塌方等危險(xiǎn)隨時(shí)存在。即便設(shè)備制造行業(yè)及管控能力有所發(fā)展，我們?cè)谶@一領(lǐng)域的掌控能力也一直難有突破性進(jìn)展。

　　而在虛擬仿真技術(shù)加入后，我們可以很好的對(duì)山體內(nèi)部構(gòu)造及隧道內(nèi)環(huán)境進(jìn)行模擬，在機(jī)器進(jìn)入隧道進(jìn)行挖掘之前預(yù)知各種突發(fā)危險(xiǎn)，并研究出解決方案。此外，隨著虛擬仿真系統(tǒng)的完善，不僅可以保證我們?cè)谒淼劳獠烤涂蓪?shí)時(shí)掌控隧道內(nèi)的情況，還能夠根據(jù)其進(jìn)展及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)程。

　　可以看到，在復(fù)雜的工作中，虛擬仿真技術(shù)正以有效、直觀的方式改變著原本的操作形式，在促進(jìn)傳統(tǒng)行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)上起到了舉足輕重的作用。譚建榮表示，虛擬仿真不僅節(jié)省了人力，還讓復(fù)雜變得很簡(jiǎn)單。

　　從數(shù)字仿真到圖形、圖像仿真，這是一個(gè)從虛擬仿真到虛實(shí)融合的過程

　　相較于強(qiáng)大的功用，虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)難點(diǎn)更值得一提?？梢哉f，虛擬仿真技術(shù)是與人類對(duì)自然界客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)一起發(fā)展的。

　　譚建榮說表示，從數(shù)字仿真發(fā)展到圖形、圖像仿真，其實(shí)就是一個(gè)從虛擬仿真發(fā)展到虛實(shí)融合的過程。

　需求多，做到難，就是當(dāng)下VR行業(yè)最大的難題

　　可以看到，虛擬仿真技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，其服務(wù)領(lǐng)域已經(jīng)不再過于垂直，而是可以依據(jù)不同行業(yè)的需求給出不同的解決方案了。但這其中，走過的是一條鋪滿荊棘的道路?？梢哉f，“需求多，做到難”，就是當(dāng)下VR行業(yè)最大的難題。

　　就當(dāng)前行業(yè)發(fā)展來看，不論是時(shí)下大熱的VR+教育、VR+旅游，還是工業(yè)虛擬仿真，VR還無法完全滿足這些傳統(tǒng)行業(yè)對(duì)虛擬體驗(yàn)的需求。因?yàn)橄胍龅勒嬲奶搶?shí)融合，行業(yè)所要面對(duì)的不僅只是建模難題，還包括了來自如信息集成、渲染、交互等技術(shù)領(lǐng)域的各項(xiàng)挑戰(zhàn)。

　　很顯然，當(dāng)前行業(yè)發(fā)展尚未與用戶的需求發(fā)展同步，諸如清晰度低、暈眩、沉浸感不強(qiáng)的問題也一直沒有得到解決。而更加令人著急的是，我們已經(jīng)知道問題出在哪里，卻一直找不到很好的解決辦法，這也是導(dǎo)致VR行業(yè)在一定時(shí)間內(nèi)爆冷的主要原因。

　　想要實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，行業(yè)需要先解決技術(shù)難題

　　“在我看來，行業(yè)需先解決技術(shù)難題，才能迎來實(shí)質(zhì)性的發(fā)展?！弊T建榮說。

　　僅就建模來說，過去我們常見的不外乎只有幾何建模，如模擬一個(gè)汽車的外形等。但很顯然，這種單純的外觀模擬并不能給行業(yè)帶去實(shí)質(zhì)性的幫助，甚至有時(shí)只能算作是“搭積木”。

　　從當(dāng)前的建模效果來看，其離真實(shí)再現(xiàn)還相差甚遠(yuǎn)，而這直接導(dǎo)致了體驗(yàn)者無法完全沉浸感于場(chǎng)景之中。這其中有兩個(gè)原因：

　　一、大規(guī)模場(chǎng)景的真實(shí)感建模技術(shù)亟待加強(qiáng)，如模型優(yōu)化、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理能力的提升等。

　　二、對(duì)復(fù)雜對(duì)象進(jìn)行物理建模、行為建模的能力不足，難以全面仿真事物的物理特性，無真實(shí)性。

　　仍以虛擬汽車體驗(yàn)為例，相較于汽車外形，用戶對(duì)于車內(nèi)部的燃料供給系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及點(diǎn)火系統(tǒng)等的可視化則更為感興趣。為增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，行業(yè)需要將汽車的物理特性也以虛擬模型的方式表現(xiàn)出來。

　　因此，幾何建模發(fā)展到了物理建模，并在經(jīng)過階段性的設(shè)計(jì)性能模擬后發(fā)展到了產(chǎn)品全生命周期的模擬仿真。而數(shù)字設(shè)計(jì)、幾何數(shù)字設(shè)計(jì)、裝備設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)、裝備設(shè)計(jì)、維修設(shè)計(jì)，使用設(shè)計(jì)等都包含于其中。虛實(shí)結(jié)合，在最大程度上滿足了當(dāng)下行業(yè)提升用戶體驗(yàn)的需求。

　　交互性不強(qiáng)，沉浸感嚴(yán)重打折

　　在VR頭顯出現(xiàn)之前，虛擬仿真充其量就是個(gè)3D圖像。而隨著VR頭顯在B端市場(chǎng)的初步普及，行業(yè)對(duì)沉浸感與交互能力的要求也越來越高。相較于簡(jiǎn)單的3D圖像，VR頭顯里的世界顯然更為真實(shí)，至少在某種程度上，VR頭顯給虛擬仿真帶去了不一樣的沉浸式體驗(yàn)。

　　但正如之前所說，用戶需求的發(fā)展速度總是快于行業(yè)的。隨著更多傳統(tǒng)行業(yè)，尤其是安防、醫(yī)療航空航天培訓(xùn)等的加入，用戶對(duì)虛擬場(chǎng)景中各細(xì)節(jié)的真實(shí)度及互動(dòng)的自由度有了更高的要求。

　　舉個(gè)例子，在虛擬鐵軌建造場(chǎng)景中，我們透過VR眼鏡可以看到施工現(xiàn)場(chǎng)，也能在戴上耳機(jī)后聽到嘈雜的施工聲，但我們無法感受到現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)力，也無法在“拿起”工具時(shí)感受到它的重量。而這些，都極大的削弱了用戶體驗(yàn)的沉浸感。

　　也因此，大規(guī)模場(chǎng)景快速實(shí)時(shí)渲染技術(shù)、虛擬環(huán)境力觸覺反饋交互技術(shù)、融合語音識(shí)別的自然交互技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境三維注冊(cè)與定位技術(shù)等的研發(fā)就尤為關(guān)鍵了。虛擬環(huán)境中，我們不僅要無延時(shí)的看到、聽到，還要能摸得到、感受得到。在虛擬場(chǎng)景中，我們應(yīng)該是一個(gè)可以自由走動(dòng)、交流的人，而不僅僅只是一個(gè)看客。

　　顯然，這些并不是VR某一個(gè)領(lǐng)域從業(yè)者就可以解決的難題，它涉及到了計(jì)算機(jī)圖形圖像、芯片、系統(tǒng)、語音識(shí)別、圖像識(shí)別、動(dòng)作追蹤等的多個(gè)技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域。

　　AMD圖形事業(yè)部高級(jí)專家時(shí)昕表示，VR想要有爆發(fā)式發(fā)展，需要整個(gè)VR行業(yè)的眾技術(shù)從業(yè)者與市場(chǎng)緊密合作，共建完整產(chǎn)業(yè)鏈與可良性循環(huán)的生態(tài)。

　　總結(jié)

　　從虛擬仿真到真正的虛實(shí)融合，注定不會(huì)一帆風(fēng)順，我們要走的是一條荊棘之路。但可以相信的是，既然虛擬仿真在數(shù)十年前就可以獲得行業(yè)認(rèn)可，在當(dāng)前高新技術(shù)快速發(fā)展之時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)也必將以更短的時(shí)間獲得用戶認(rèn)可。