虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書是在“2018年福建省教育廳關(guān)于開展福建省高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程校本教材課題研究項(xiàng)目”

指導(dǎo)和資助下完成的。在研究虛擬現(xiàn)實(shí)及其應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為支撐，引導(dǎo)大

學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，這樣的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)更具有針對(duì)性和可操作性。本書內(nèi)容主要包括虛擬現(xiàn)實(shí)引領(lǐng)

創(chuàng)新思維變革，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新點(diǎn)和創(chuàng)意設(shè)計(jì)，虛擬現(xiàn)實(shí)帶來(lái)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新形勢(shì)，虛擬

現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽及企業(yè)孵化，虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練體驗(yàn)案例。

把虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)和應(yīng)用與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和實(shí)踐能力。在

指導(dǎo)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)習(xí)了虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，緊跟信息技術(shù)發(fā)展的步伐。本書適合作為普通

高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的課程教材。

圖書在版編目（CIP）數(shù)據(jù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練/林麗芝,許發(fā)見(jiàn)編著.—北京：

中國(guó)鐵道出版社有限公司,2020.6

普通高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-26582-3

Ⅰ.①虛…Ⅱ.①林…②許…Ⅲ.①虛擬現(xiàn)實(shí)-高等學(xué)校-

教材Ⅳ.①TP391.98

中國(guó)版本圖書館CIP數(shù)據(jù)核字（2020）第072708號(hào)

書名：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

作者：林麗芝許發(fā)見(jiàn)

策劃：汪敏編輯部電話：（010）51873628

責(zé)任編輯：汪敏盧笛

封面設(shè)計(jì)：崔麗芳

封面制作：劉穎

責(zé)任校對(duì)：張玉華

責(zé)任印制：樊啟鵬

出版發(fā)行：中國(guó)鐵道出版社有限公司（100054，北京市西城區(qū)右安門西街8號(hào)）

網(wǎng)址：/51eds/

印刷：河北省三河市燕山印刷有限公司

版次：2020年6月第1版2020年6月第1次印刷

開本：787mm×1092mm1/16印張：12字?jǐn)?shù)：277千

書號(hào)：ISBN978-7-113-26582-3

定價(jià)：33.00元

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前言

FOREWORD

科技創(chuàng)新是原創(chuàng)性科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的總稱，是指創(chuàng)造和應(yīng)用新知

識(shí)、新技術(shù)和新工藝，采用新的生產(chǎn)方式和經(jīng)營(yíng)管理模式，開發(fā)新產(chǎn)品，

提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供新服務(wù)的過(guò)程。科技創(chuàng)新可以被分成三種類型：知識(shí)

創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和現(xiàn)代科技引領(lǐng)的管理創(chuàng)新。

“互聯(lián)網(wǎng)+”在人們生活中早已不是什么新鮮事，只要有過(guò)網(wǎng)上購(gòu)物

的經(jīng)歷，就會(huì)感受到“互聯(lián)網(wǎng)+”給人們生活帶來(lái)的便利，也提升了人們

的生活水平。但虛擬現(xiàn)實(shí)這項(xiàng)顛覆性技術(shù)的出現(xiàn)，又將徹底改變?nèi)藗儸F(xiàn)在

的生產(chǎn)和生活。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)為人們現(xiàn)實(shí)生活帶來(lái)更多的可能性和多樣性

虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，VR）是一項(xiàng)綜合集成技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)

圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域，它用計(jì)算機(jī)生成

逼真的三維視、聽(tīng)、觸、嗅覺(jué)等感覺(jué)，使人作為參與者通過(guò)適當(dāng)裝置，

自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用。虛擬現(xiàn)實(shí)主要有三方面的含義：

第一，虛擬現(xiàn)實(shí)是借助于計(jì)算機(jī)生成逼真的實(shí)體，“實(shí)體”是對(duì)于人的感

覺(jué)(視、聽(tīng)、觸、嗅)而言的；第二，用戶可以通過(guò)人的自然技能與這個(gè)環(huán)

境交互，自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、眼動(dòng)、手勢(shì)等其他人體的動(dòng)作；

第三，虛擬現(xiàn)實(shí)往往要借助于一些三維設(shè)備和傳感設(shè)備來(lái)完成交互操作。

近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)已逐漸從實(shí)驗(yàn)室的研究項(xiàng)目走向?qū)嶋H應(yīng)用，在軍事、

航天、建筑設(shè)計(jì)、旅游、醫(yī)療和文化娛樂(lè)及教育方面得到不少應(yīng)用。在

國(guó)內(nèi)，有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)的項(xiàng)目已經(jīng)列入計(jì)劃，虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和應(yīng)用正在

全面展開。

中國(guó)工程院院士趙沁平教授認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)可能的顛覆性技

術(shù)，與“互聯(lián)網(wǎng)+”一樣，“虛擬現(xiàn)實(shí)+”已成為發(fā)展趨勢(shì)，產(chǎn)業(yè)前景無(wú)限，

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將成為未來(lái)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和區(qū)域城市競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。目前，

我國(guó)在虛擬現(xiàn)實(shí)的理論研究和內(nèi)容開發(fā)等方面，已經(jīng)具備了一定的國(guó)際競(jìng)

爭(zhēng)能力，有可能在虛擬現(xiàn)實(shí)的某些方面成為領(lǐng)跑者，走出我國(guó)自己發(fā)展虛

擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的路子。

虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)未來(lái)的影響主要體現(xiàn)在新的計(jì)算平臺(tái)、行業(yè)發(fā)展的新信息

Ⅰ

技術(shù)平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的入口與交互環(huán)境、未來(lái)媒體、新發(fā)展思維、新技

術(shù)途徑，人所感知的世界將成為真實(shí)和虛擬兩個(gè)世界，或者虛實(shí)結(jié)合的新

世界。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事、航空航天、裝備制造、智

慧城市、醫(yī)療、教育、文物保護(hù)等許多行業(yè)取得令人矚目的應(yīng)用成果，成

為行業(yè)發(fā)展的新的信息技術(shù)平臺(tái)。虛擬現(xiàn)實(shí)也進(jìn)入大眾生活，讓家裝布局、

文化娛樂(lè)可以再現(xiàn)和模擬現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，在電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)社交方面也逐漸得

到應(yīng)用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究和“虛擬現(xiàn)實(shí)+”應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)，會(huì)形成一批創(chuàng)新

產(chǎn)品，諸如有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硬件設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)芯片與核心器件、有知識(shí)產(chǎn)

權(quán)或我國(guó)主導(dǎo)的開源平臺(tái)軟件與研發(fā)工具軟件。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，也

會(huì)形成三類新型產(chǎn)業(yè)，即行業(yè)類虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)、大眾消費(fèi)類虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)、

專業(yè)化虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)，形成虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈全景圖。

虛擬現(xiàn)實(shí)利用特有的用戶感知技術(shù)，以其跟隨式視角、高沉浸感體驗(yàn)

而備受關(guān)注；再把多屏互動(dòng)與可穿戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備相結(jié)合，讓“屏幕”

成為個(gè)性化消費(fèi)品；虛擬現(xiàn)實(shí)依靠底層開發(fā)系統(tǒng)，可提供整套虛擬現(xiàn)實(shí)線

下體驗(yàn)館解決方案和相關(guān)行業(yè)應(yīng)用；還可以將虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、全體

感人機(jī)互動(dòng)等高科技技術(shù)結(jié)合科技娛樂(lè)館的形式引入商業(yè)地產(chǎn)；另外虛擬

現(xiàn)實(shí)服務(wù)于影視動(dòng)畫創(chuàng)意及快速制作、新媒體廣告、展覽展示、商業(yè)地產(chǎn)、

親子互動(dòng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域；虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的內(nèi)容平臺(tái)、硬件終端、線

下體驗(yàn)店、IP內(nèi)容、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和產(chǎn)業(yè)基金，形成虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)鏈的完整

閉環(huán)。

從商業(yè)形式上看，虛擬現(xiàn)實(shí)將游戲和視頻相結(jié)合，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備作為

消費(fèi)電子產(chǎn)品的應(yīng)用位居主要地位。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為信息技術(shù)具

有的較強(qiáng)行業(yè)滲透特性，其應(yīng)用開發(fā)主要集中在幾十種行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域，

例如“虛擬現(xiàn)實(shí)+”出行、“虛擬現(xiàn)實(shí)+”房地產(chǎn)、“虛擬現(xiàn)實(shí)+”購(gòu)物、“虛

擬現(xiàn)實(shí)+”社交、“虛擬現(xiàn)實(shí)+”教育、“虛擬現(xiàn)實(shí)+”公共安全、“虛擬現(xiàn)

實(shí)+”買前試“吃”、“虛擬現(xiàn)實(shí)+”婚禮服務(wù)等?？傊總€(gè)行業(yè)都將被互

聯(lián)網(wǎng)化，同樣的“虛擬現(xiàn)實(shí)+”“人工智能+”，也將成為未來(lái)行業(yè)轉(zhuǎn)型升

級(jí)的技術(shù)新引擎。

一般認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)要可持續(xù)發(fā)展，需要持續(xù)的關(guān)鍵技術(shù)突破與

科技創(chuàng)新支撐，強(qiáng)大的各類虛擬現(xiàn)實(shí)人才支撐，不衰的市場(chǎng)需求拉動(dòng)。而

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可能的顛覆性，以及對(duì)未來(lái)人類社會(huì)的影響，決定了其發(fā)展

的必然。我國(guó)已有一定虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持和可轉(zhuǎn)化成果積累、潛在消費(fèi)市

場(chǎng)巨大、企業(yè)熱情高、政府開始重視等有利因素讓虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展前

Ⅱ

景一片光明。

中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》指出，要發(fā)

展下一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的信息化基礎(chǔ)，加強(qiáng)類人智能、

自然交互與虛擬現(xiàn)實(shí)，中央政府對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)做出的新布局，推動(dòng)了各

地政府紛紛出臺(tái)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的布局和政策，力爭(zhēng)在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占

據(jù)有利地位。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)也在悄悄地改變?nèi)藗兊木袷澜?/p>

另一方面面對(duì)快速發(fā)展的虛擬實(shí)境技術(shù)以及人工智能，越來(lái)越多的

科學(xué)家開始思考未來(lái)人類是否可能創(chuàng)建一個(gè)虛擬世界并在虛擬世界中

生活。不管這個(gè)命題是否正確，不可置疑的是虛擬現(xiàn)實(shí)也正在悄悄地改

變?nèi)祟惖木袷澜?。如果人類的意識(shí)僅僅是人腦復(fù)雜結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，在理

論上，人類意識(shí)完全可以被創(chuàng)造。來(lái)自美國(guó)航空航天局NASA的研究員

RichTerrile對(duì)人類生活在由未來(lái)人創(chuàng)造的計(jì)算機(jī)模擬程序中深信不疑。

他認(rèn)為在不久的未來(lái)，所有機(jī)器都將擁有自己的意識(shí)。同時(shí)，未來(lái)的量

子計(jì)算機(jī)能夠創(chuàng)造出等同于“現(xiàn)實(shí)”的游戲環(huán)境，并賦予游戲人物自身

意識(shí)。

科學(xué)家們堅(jiān)信，如果按照目前科技發(fā)展速度與方向進(jìn)行下去，不久就

會(huì)有超過(guò)人類數(shù)量的人工智能存于世上。完全有可能，真實(shí)人類數(shù)量逐漸

減少，或者，我們本身就是人工智能的一部分。此外，另一科學(xué)理論支撐

著虛擬世界論，那便是我們的世界完全是以數(shù)據(jù)的方式構(gòu)成，所有物質(zhì)最

終可分解成次原子粒子，就像游戲世界最終可被分解為一個(gè)個(gè)像素。如果

宇宙一切都可以被計(jì)算，就完全可以被模擬，這一理論存在一些荒誕的部

分，的確有一些物理學(xué)難題無(wú)法從這一理論中得到解釋。但是麻省理工學(xué)

院的物理學(xué)教授MaxTegmArk認(rèn)為，邏輯上，人類可能生活在虛擬世界中，

但也可能并非如此。如需對(duì)這一假設(shè)進(jìn)行進(jìn)一步論證，必須先發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造虛

擬世界的“另一個(gè)世界”的自然基本定律。

不管怎么樣，虛擬現(xiàn)實(shí)都在現(xiàn)實(shí)物質(zhì)和思想精神兩方面影響和改變著

人們的生活，不斷地把虛擬的未來(lái)變成真實(shí)的現(xiàn)實(shí)。

為什么虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)人們的生活產(chǎn)生如此巨大的作用呢？可以從它的

發(fā)展過(guò)程中找到答案。

三、總結(jié)

電影《黑客帝國(guó)》中有一句臺(tái)詞：“你所觸摸到的、聽(tīng)到的、看到的，

只不過(guò)是一些神經(jīng)元經(jīng)過(guò)刺激傳輸?shù)酱竽X里，然后形成你所認(rèn)為真實(shí)的信

Ⅲ

號(hào)而已?！彼?，只要能把這些人所能感受的觸覺(jué)通過(guò)特殊的傳感器有效

轉(zhuǎn)換成信號(hào)，就能在虛擬的世界中體驗(yàn)出真實(shí)的“世界”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在

社會(huì)各領(lǐng)域開辟了一個(gè)富有發(fā)展?jié)摿Φ男驴臻g，它將會(huì)隨著時(shí)間的推移日

臻完善，在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，發(fā)揮的作用也將會(huì)越來(lái)越

大。

編者

2020年3月

Ⅳ

目錄

CONTENTS

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)引領(lǐng)創(chuàng)新思維變革1

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用1

1.1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)1

1.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)組成和分類2

1.1.3虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中硬件設(shè)備3

1.1.4虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件3

1.1.5虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)的差別和應(yīng)用4

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)6

1.2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演變歷程6

1.2.2應(yīng)用領(lǐng)域8

1.2.3虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)10

1.2.4虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)業(yè)發(fā)展10

1.3虛擬現(xiàn)實(shí)帶來(lái)的創(chuàng)新思維11

1.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)新特質(zhì)11

1.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)帶來(lái)了無(wú)限制創(chuàng)新思維的可能性13

1.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新實(shí)踐的方法論14

1.3.4虛擬現(xiàn)實(shí)將重新定義很多概念和應(yīng)用15

1.3.5以虛擬現(xiàn)實(shí)為工具進(jìn)行創(chuàng)新16

第2章虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新點(diǎn)和創(chuàng)意設(shè)計(jì)18

2.1虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)作和應(yīng)用實(shí)踐18

2.1.1虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)作和應(yīng)用實(shí)踐基礎(chǔ)18

2.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用實(shí)踐22

2.1.3虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)踐創(chuàng)新24

2.2虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)的融合與創(chuàng)新26

2.2.1文化藝術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)的融合與創(chuàng)新26

2.2.2文博館、景觀主題與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合與創(chuàng)新28

2.2.3虛擬現(xiàn)實(shí)在游戲業(yè)的交互設(shè)計(jì)28

2.2.4意義與展望29

2.3虛擬現(xiàn)實(shí)帶來(lái)全新的創(chuàng)客理念30

2.3.1創(chuàng)客教育30

2.3.2STEAM教育31

2.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)帶來(lái)全新的創(chuàng)客理念31

2.4虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎及Unity3D開發(fā)設(shè)計(jì)34

2.4.1各種虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎比較34

2.4.2Unity3D開發(fā)引擎的特點(diǎn)38

II虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

2.4.3Unity3D開發(fā)設(shè)計(jì)介紹40

2.5虛擬現(xiàn)實(shí)視頻拍攝制作流程47

2.5.1前期47

2.5.2后期51

第3章虛擬現(xiàn)實(shí)帶來(lái)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新形式59

3.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用及特點(diǎn)59

3.1.1虛擬現(xiàn)實(shí)改變服務(wù)形式59

3.1.2“互聯(lián)網(wǎng)+”條件下的“虛擬現(xiàn)實(shí)+”網(wǎng)絡(luò)服務(wù)69

3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)76

3.2.1虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)思維77

3.2.2虛擬現(xiàn)實(shí)和公益事業(yè)結(jié)合帶來(lái)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)80

3.2.3從學(xué)術(shù)到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)業(yè)84

3.2.4虛擬現(xiàn)實(shí)改變創(chuàng)業(yè)理念85

3.2.5虛擬現(xiàn)實(shí)存在問(wèn)題也是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的機(jī)會(huì)87

3.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)業(yè)者的特點(diǎn)88

3.3.1虛擬現(xiàn)實(shí)硬件和基礎(chǔ)產(chǎn)品創(chuàng)業(yè)者面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)88

3.3.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)需要合縱連橫89

3.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽大浪淘沙、適者生存91

3.3.4來(lái)自虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)業(yè)者的聲音94

3.3.5虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)創(chuàng)業(yè)者的素質(zhì)要求94

3.4基于虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)業(yè)者團(tuán)隊(duì)組建95

3.5虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)及趨勢(shì)99

3.5.1企業(yè)創(chuàng)新與虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)系99

3.5.2分析2019—2022年虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)和投資點(diǎn)99

3.5.35G商用促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展102

3.5.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)企業(yè)要把握好國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)103

第4章虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐107

4.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展過(guò)程及應(yīng)用特點(diǎn)108

4.2虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)業(yè)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)109

4.3虛擬現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)業(yè)管理特點(diǎn)111

4.4虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐中技術(shù)的重要性112

4.5虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐方向114

4.6虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐案例分析115

4.6.1做內(nèi)容可能是虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)最好的選擇115

4.6.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在城市設(shè)計(jì)中的應(yīng)用118

4.6.3國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)業(yè)者的不同之處120

4.6.4虛擬現(xiàn)實(shí)教育創(chuàng)新120

4.6.5基于虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)急響應(yīng)演練123

目錄III

第5章虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽及企業(yè)孵化126

5.1首屆中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽介紹126

5.2第二屆中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽128

5.3虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)前沿企業(yè)130

5.3.1國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)企業(yè)130

5.3.2國(guó)外虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)企業(yè)132

5.4虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室134

5.4.1國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室134

5.4.2海外虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室138

5.5虛擬現(xiàn)實(shí)前沿與技術(shù)孵化141

第6章虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練體驗(yàn)案例151

6.1虛擬現(xiàn)實(shí)心理訓(xùn)練——高空救貓151

6.2動(dòng)作訓(xùn)練案例——虎豹騎153

附錄A第一屆中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽162

附錄B第二屆中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽167

附錄C2019人民網(wǎng)內(nèi)容科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽171

附錄D第十屆全國(guó)大學(xué)生電子商務(wù)“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽參賽173

附錄E2019世界大學(xué)生跨境&社交電商創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽——“互聯(lián)網(wǎng)+”

國(guó)際貿(mào)易創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽175

附錄F第六屆“創(chuàng)青春”中國(guó)青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽179

第1章

虛擬現(xiàn)實(shí)引領(lǐng)創(chuàng)新思維變革

虛擬現(xiàn)實(shí)的概念是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾（JaronLanier）在20世紀(jì)80年

代初提出的。其具體內(nèi)涵是：綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，

在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)。其中，計(jì)算機(jī)生成的、

可交互的三維環(huán)境稱為虛擬環(huán)境（VirtualEnvironment，VE）。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，利用多源信

息融合的交互式三維動(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。

1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用

以下從技術(shù)特點(diǎn)、組成和分類等方面來(lái)認(rèn)識(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)，并且介紹常用的虛擬現(xiàn)實(shí)的

軟件、硬件和優(yōu)缺點(diǎn)。

1.1.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

1．多感知性（Multi-Sensory）

所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)

感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)

該具有一切人所具有的感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，虛擬現(xiàn)實(shí)技

術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等幾種。

2．浸沒(méi)感（Immersion）

浸沒(méi)感又稱臨場(chǎng)感，指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模

擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，

該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽(tīng)上去是真的，動(dòng)起來(lái)是真的，甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等

一切感覺(jué)都是真的，如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺(jué)一樣。

3．交互性（Interactivity）

交互性指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度（包括

實(shí)時(shí)性）。例如，用戶可以用手去直接抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，這時(shí)手有握著東西

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

的感覺(jué)，并可以感覺(jué)物體的質(zhì)量，視野中被抓的物體也能立刻隨著手的移動(dòng)而移動(dòng)。

4．構(gòu)想性（Imagination）

構(gòu)想性強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想象空間，可拓寬人類認(rèn)知范圍，不僅可

再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境，也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。由于浸

沒(méi)感、交互性和構(gòu)想性三個(gè)特性的英文單詞的首字母均為I，所以這三個(gè)特性通常被統(tǒng)

稱為3I特性。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)由虛擬環(huán)境、以高性能計(jì)算機(jī)為核心

的虛擬環(huán)境處理器，以頭盔顯示器為核心的視覺(jué)系統(tǒng)，以語(yǔ)音識(shí)別、聲音合成與聲音定

位為核心的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，以方位跟蹤器、數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣為主體的身體方位姿態(tài)跟蹤設(shè)

備，以及味覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)與力覺(jué)反饋系統(tǒng)等功能單元構(gòu)成。

1.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)組成和分類

1．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)組成

（1）效果發(fā)生器。效果發(fā)生器是完成人與虛擬環(huán)境交互的硬件接口裝置，包括人們

產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)沉浸感受到的各類輸出裝置，如頭盔顯示器、立體聲耳機(jī)；還包括能測(cè)定視線

方向和手指動(dòng)作的輸入裝置，如頭部方位探測(cè)器和數(shù)據(jù)手套等。

（2）實(shí)景仿真器。實(shí)景仿真器是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心部分，它實(shí)際上是計(jì)算機(jī)軟硬

件系統(tǒng)，包括軟件開發(fā)工具及配套硬件，其任務(wù)是接收和發(fā)送效果發(fā)生器產(chǎn)生或接收的

信號(hào)。

（3）應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用系統(tǒng)是面向不同虛擬過(guò)程的軟件部分，它描述虛擬的具體內(nèi)容，

包括仿真動(dòng)態(tài)邏輯、結(jié)構(gòu)，以及仿真對(duì)象內(nèi)部或者仿真對(duì)象與用戶之間的交互關(guān)系。

（4）幾何構(gòu)造系統(tǒng)。它提供描述仿真對(duì)象物理屬性，如形狀、外觀、顏色、位置等

信息，應(yīng)用系統(tǒng)在生成虛擬世界時(shí)，需要這些信息。

2．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類

虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，其關(guān)鍵技術(shù)和研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面：

（1）環(huán)境建模技術(shù)。即虛擬環(huán)境的建立，目的是獲取實(shí)際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并

根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型。

（2）立體聲合成和立體顯示技術(shù)。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中消除聲音的方向與用戶頭部運(yùn)

動(dòng)的相關(guān)性，同時(shí)在復(fù)雜的場(chǎng)景中實(shí)時(shí)生成立體圖形。

（3）觸覺(jué)反饋技術(shù)。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中讓用戶能夠直接操作虛擬物體并感受到虛擬

物體的反作用力，從而產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。

（4）交互技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)交互遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鍵盤和鼠標(biāo)的傳統(tǒng)模式，利用數(shù)

字頭盔、數(shù)字手套等復(fù)雜的傳感器設(shè)備，三維交互技術(shù)與語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音輸入技術(shù)成為

重要的人機(jī)交互手段。

（5）系統(tǒng)集成技術(shù)。由于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中包括大量的感知信息和模型，因此系統(tǒng)的

集成技術(shù)為重中之重，包括信息同步技術(shù)、模型標(biāo)定技術(shù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、識(shí)別和合成

技術(shù)等。

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)引領(lǐng)創(chuàng)新思維變革3

1.1.3虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中硬件設(shè)備

硬件由三部分組成：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、虛擬世界生成設(shè)備。

1．輸入設(shè)備

（1）基于自然的交互設(shè)備，用于對(duì)虛擬世界信息的輸入（如數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、三

維控制器、三維掃描儀等）。

（2）三維定位跟蹤設(shè)備，用于對(duì)輸入設(shè)備在三維空間中的位置進(jìn)行判斷，并送入虛

擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。

2．輸出設(shè)備

感知設(shè)備將虛擬世界中各種感知信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿怂芙邮艿亩嗤ǖ来碳ば盘?hào)。

（1）視覺(jué)感知設(shè)備。

（2）聽(tīng)覺(jué)感知設(shè)備。

（3）觸覺(jué)（力覺(jué)）感知設(shè)備。

3．虛擬世界生成設(shè)備

現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)主要考慮視覺(jué)通道，因此對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)生成設(shè)備提出了以下要

求，主要是對(duì)幀頻和延遲時(shí)間的要求，要能夠確保使用者感覺(jué)不到與現(xiàn)實(shí)的差異和延時(shí)。

另外，在計(jì)算能力和場(chǎng)景復(fù)雜性方面也有要求，要有足夠快的速度對(duì)復(fù)雜情況作出響應(yīng)

和處理。

1.1.4虛擬現(xiàn)實(shí)的軟件

Cult3D與其他軟件兼容性不好，功能不強(qiáng)大，可以做一些小型產(chǎn)品展示，如果是專

業(yè)領(lǐng)域不推薦使用。

VirTools是功能非常強(qiáng)大的游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)工具，是一套整合軟件，可以將現(xiàn)

有常用的檔案格式整合在一起，如3D模型、2D圖形或音效等。VirTools是一套具備豐

富的互動(dòng)行為模塊的實(shí)時(shí)3D環(huán)境虛擬實(shí)境編輯軟件，可以制作出許多不同用途的3D產(chǎn)

品，如網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)游戲、多媒體、建筑設(shè)計(jì)、交互式電視、教育訓(xùn)練、仿真與產(chǎn)

品展示等。

虛擬現(xiàn)實(shí)-Platform三維互動(dòng)仿真平臺(tái)，目標(biāo)是：低成本、高性能，讓虛擬現(xiàn)實(shí)從高

端走向低端，從神壇走向平民。

Quest3D是一款極為優(yōu)秀的虛擬現(xiàn)實(shí)制作工具，是一個(gè)容易且有效的實(shí)時(shí)3D建構(gòu)工

具。比起其他的可視化建構(gòu)工具，如網(wǎng)頁(yè)、動(dòng)畫、圖形編輯工具來(lái)說(shuō)，Quest3D能在實(shí)

時(shí)編輯環(huán)境中與對(duì)象互動(dòng)。Quest3D提供了一個(gè)建構(gòu)實(shí)時(shí)3D的標(biāo)準(zhǔn)方案，能使用戶輕松

地創(chuàng)建強(qiáng)大而絢麗的圖形應(yīng)用程序。

EONStudio主要應(yīng)用在電子商務(wù)、營(yíng)銷、數(shù)字學(xué)習(xí)、教育訓(xùn)練與建筑空間等領(lǐng)域。

研發(fā)步驟包括輸入3D對(duì)象，通常這些對(duì)象由3D繪圖軟件完成，如3dsMax、Lightwave

等；或者由CAD應(yīng)用軟件制作，如ArchiCAD、Pro/ENGINEER、AutoCAD等。輸入模型

后，就可以通過(guò)EON視覺(jué)圖形化程序接口、Scripting或C++程序代碼稱為模型加上動(dòng)作。

Converse3D包括場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)管理、資源管理、角色動(dòng)畫、Mesh物體生成、3dsMax數(shù)

據(jù)導(dǎo)出模塊、粒子系統(tǒng)、LOD地形、用戶界面（GUI）、服務(wù)器等模塊。各模塊之間結(jié)合

4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

緊湊，使整個(gè)引擎性能高效而穩(wěn)定。

WireFusion專業(yè)實(shí)時(shí)Web3D軟件，無(wú)須JavaApplets，是非常專業(yè)的3D交互、動(dòng)畫、

虛擬世界的制作工具。不管用戶是要制作交互式的產(chǎn)品展示還是虛擬世界漫游，

WireFusion應(yīng)是用戶所希望的創(chuàng)作工具。WireFusion是一個(gè)拖放式的可視化編程工具，

它不需要用戶編寫任何代碼，就可以設(shè)計(jì)出先進(jìn)的、交互式動(dòng)態(tài)Web3D網(wǎng)頁(yè)。

1.1.5虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)的差別和應(yīng)用

1．虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)所傾向的特征的不同，可分為四種：桌面式、沉

浸式、增強(qiáng)式和網(wǎng)絡(luò)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

（1）桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。利用PC或中、低檔工作站作為虛擬環(huán)境產(chǎn)生器，計(jì)算

機(jī)屏幕或單投影墻是參與者觀察虛擬環(huán)境的窗口，由于受到周圍真實(shí)環(huán)境的干擾，它的

沉浸感較差，但是成本相對(duì)較低，仍然比較普及。

（2）沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。利用頭盔顯示器、洞穴式顯示設(shè)備和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)

備把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和其他感覺(jué)封閉起來(lái)，而使用戶真正成為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)內(nèi)部的一

個(gè)參與者，產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入并沉浸其中的體驗(yàn)。與桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相

比，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)在于高度的實(shí)時(shí)性和沉浸感。

（3）增強(qiáng)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。允許用戶對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀察的同時(shí)，將虛擬圖像疊加

在真實(shí)物理對(duì)象之上。為用戶提供與所看到的真實(shí)環(huán)境有關(guān)的、存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的信息，

從而增強(qiáng)用戶對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受，又被稱為疊加式或補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)

主要依賴于虛擬現(xiàn)實(shí)位置跟蹤技術(shù)，以達(dá)到精確的重疊，也可以使用光學(xué)技術(shù)或視頻技

術(shù)實(shí)現(xiàn)。

（4）分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。指基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的虛擬環(huán)境，將位于不同物理位置的多

個(gè)用戶或多個(gè)虛擬環(huán)境通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接并共享信息，從而使用戶的協(xié)同工作達(dá)到更高的

境界。主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程虛擬會(huì)議、虛擬醫(yī)學(xué)會(huì)診、多人網(wǎng)絡(luò)游戲、虛擬戰(zhàn)爭(zhēng)演習(xí)等領(lǐng)域。

2．虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)的區(qū)別

1）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality，AR）是將虛擬信息加到真實(shí)環(huán)境中，來(lái)增強(qiáng)真實(shí)環(huán)

境。那么，增強(qiáng)虛擬（AugmentedVirtuality，AV）的原理是什么？其實(shí)它是將真實(shí)環(huán)境

中的特性加到虛擬環(huán)境中。舉個(gè)例子，手機(jī)中的賽車游戲與射擊游戲，通過(guò)重力感應(yīng)來(lái)

調(diào)整方向和方位，就是通過(guò)重力傳感器、陀螺儀等設(shè)備將真實(shí)世界中的“重力”“磁力”

等特性加到虛擬世界中。

相對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)就是增強(qiáng)了現(xiàn)實(shí)元素，可以簡(jiǎn)單地理解為增強(qiáng)現(xiàn)

實(shí)是將虛擬信息顯示在真實(shí)世界，也就是將真實(shí)環(huán)境和虛擬信息或者物體展現(xiàn)在同一

個(gè)畫面里。比如在科技館中可以看到通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將新聞、視頻、天氣投射到真

實(shí)的模型中，進(jìn)而與參觀者實(shí)現(xiàn)更好的互動(dòng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)還可以輔助3D建模、模擬游

戲等。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)：真實(shí)世界和虛擬的信息集成，具有實(shí)時(shí)交互性，是在三維尺度空

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)引領(lǐng)創(chuàng)新思維變革5

間中增添定位虛擬物體。

2）混合現(xiàn)實(shí)

混合現(xiàn)實(shí)（MixedReality，MR）包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)虛擬，指的是合并現(xiàn)實(shí)和虛擬

世界而產(chǎn)生的新的可視化環(huán)境。在新的可視化環(huán)境里物理和數(shù)字對(duì)象共存，并實(shí)時(shí)互動(dòng)。

混合現(xiàn)實(shí)是在虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)興起的基礎(chǔ)上提出的一項(xiàng)概念，可以把它視為增強(qiáng)現(xiàn)

實(shí)的增強(qiáng)版。MR技術(shù)主要向可穿戴設(shè)備方向發(fā)展，其代表為MagicLeap公司，該公司

研究的可穿戴硬件設(shè)備可以給用戶展示融合現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景的全息影像。公司創(chuàng)始人將其

描述為一款小巧的獨(dú)立計(jì)算機(jī)，人們?cè)诠矆?chǎng)合使用也可以很舒服。此外，它還涉及視

網(wǎng)膜投影技術(shù)。

MR可以看成是前面提到的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，將虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)完

美地結(jié)合起來(lái)，提供一個(gè)新的可視化環(huán)境。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中，人們能很容易地分清楚哪些

是真的，哪是虛擬的，但在MR可視化環(huán)境中，物理實(shí)體和數(shù)字對(duì)象形成類似于全息影

像的效果，可以與人進(jìn)行一些互動(dòng)，虛實(shí)融合在一起，讓人有時(shí)根本分不清真假。

3）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和MR的區(qū)分

從兩者的定義來(lái)說(shuō)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)往往被看作是MR的其中一種形式，因此在當(dāng)今業(yè)界，

很多時(shí)候?yàn)榱嗣枋龇奖慊蛘咂渌?，就將增?qiáng)現(xiàn)實(shí)當(dāng)作MR的代名詞，用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)代

替MR。

從廣義概念來(lái)講，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和MR并沒(méi)有明顯的分界線，未來(lái)也很可能不再區(qū)分增

強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與MR，MR更多也只是在概念上的亮點(diǎn)。

為了更好理解，可以通俗地解釋如下，有兩個(gè)主要的不同點(diǎn)。

第一，虛擬物體的相對(duì)位置，是否隨設(shè)備的移動(dòng)而移動(dòng)。如果是，就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)

備；如果不是，就是MR設(shè)備。

舉例說(shuō)明，用戶戴上GoogleGlass，它在用戶的左前方投射出一個(gè)“天氣面板”，不

管用戶怎樣在屋子中走動(dòng)，或者轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，天氣面板一直都在用戶的左前方，它與用戶

（或者GoogleGlass）的相對(duì)位置是不變的，用戶走到哪，就把它帶到哪。

而Hololens也會(huì)在屋子墻壁上投射出一個(gè)天氣面板，但是不同之處在于，不管用戶

怎樣在屋子中走動(dòng)，或者轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，天氣面板始終都在那面墻上，它不會(huì)因人的移動(dòng)而

移動(dòng)（這里主要涉及空間感知定位技術(shù)——SLAM，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建為其中最主要的

技術(shù)之一，作用是讓設(shè)備實(shí)時(shí)地獲取周圍的環(huán)境信息，才能精確地將虛擬物體放在正

確的位置，無(wú)論用戶的位置怎么變動(dòng)，虛擬物體的位置都可以固定在房間中的同一個(gè)

位置）。

第二，在理想狀態(tài)下（數(shù)字光場(chǎng)沒(méi)有信息損失），虛擬物體與真實(shí)物體是否能被

區(qū)分。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備創(chuàng)造的虛擬物體，是可以明顯看出是虛擬的，比如FaceU在用戶臉上

打出的虛擬物品、GoogleGlass投射出的隨用戶而動(dòng)的虛擬信息。而MagicLeap是讓用

戶看到的虛擬物體和真實(shí)物體幾乎是無(wú)法區(qū)分的。

當(dāng)然，“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備”與“MR設(shè)備”的界限不是絕對(duì)的（甚至說(shuō)這種界限是企業(yè)

自己定義的），這里把它們分為這兩類，主要是讓大家明白他們所應(yīng)用的技術(shù)和達(dá)到的效

果是有所區(qū)別的。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備未來(lái)也會(huì)使用SLAM、數(shù)字光場(chǎng)以及視網(wǎng)膜投射等技術(shù)

6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

（如Google的ProjectTango等），這時(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)也就演化為MR了。

當(dāng)然，MR也是需要頭戴式顯示設(shè)備的。除了在大家熟知的游戲領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)、

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、MR還在教育培訓(xùn)、藝術(shù)展示等方面廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，必

將更多地融入人們的現(xiàn)實(shí)生活，或許將來(lái)可以在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)，成為未來(lái)生活不可或缺的

隨身工具。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)是虛擬的，假的；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合，真真假假、

真假難辨；而MR則是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)版，與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沒(méi)有明顯的區(qū)分，也是真真假

假結(jié)合在一起。與虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相比，MR的概念興起較晚，發(fā)展也較為緩慢。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)演變歷程

虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)際上是一種可創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界（VirtualWorld）的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它

是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾（JaronLanier）在20世紀(jì)80年代初提出的。其具體內(nèi)

涵是：綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成的、可

交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺(jué)的技術(shù)。其中，計(jì)算機(jī)生成的、可交互的三維環(huán)境稱為

虛擬環(huán)境。

2014年3月26日，美國(guó)社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)Facebook宣布，斥資20億美元收購(gòu)沉浸式

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)公司OculusVR。Facebook首席執(zhí)行官M(fèi)arkZuckerberg堅(jiān)信虛擬現(xiàn)實(shí)將成

為繼智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備之后，計(jì)算平臺(tái)的又一大事件。Facebook將Oculus

的應(yīng)用拓展到游戲以外的業(yè)務(wù)，在此之前，Oculus主要用于為人們?cè)谟螒蜻^(guò)程中創(chuàng)造身

臨其境的感覺(jué)。Facebook收購(gòu)Oculus，使得虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)科技行業(yè)小眾的名詞開始為更

多非專業(yè)的人們所熟悉。業(yè)內(nèi)人士稱，虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)隔7年多，又迎來(lái)了春天。

2015年3月在MWC2015上，HTC與曾制作Portal和Half-Life等獨(dú)創(chuàng)游戲的Valve

聯(lián)合開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔產(chǎn)品HTCVive亮相。HTCVive控制器定位系統(tǒng)Lighthouse采

用的是Valve的專利，它不需要借助攝像頭，而是靠激光和光敏傳感器來(lái)確定運(yùn)動(dòng)物體

的位置，也就是說(shuō)HTCVive允許用戶在一定范圍內(nèi)走動(dòng)。這是它與另外兩大頭戴式顯示

設(shè)備OculusRift和PSVR的最大區(qū)別。

2016年后，虛擬現(xiàn)實(shí)也已經(jīng)從當(dāng)年一種讓人不太了解、充滿新鮮感的全新技術(shù)，發(fā)

展到一種很多人都習(xí)以為常的主流技術(shù)。到2020年，各種虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備紛紛出現(xiàn)又

一一消失，主打平價(jià)的移動(dòng)VR技術(shù)也一度廣為流行，而現(xiàn)在獨(dú)立VR設(shè)備又開始成為

主流。雖然我們不能說(shuō)虛擬現(xiàn)實(shí)最近這四年沒(méi)有任何進(jìn)步，但給人的感覺(jué)仍然是還在期

待一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)，才能真正流行。

IDC發(fā)布了《全球增強(qiáng)與虛擬現(xiàn)實(shí)支出指南》，到2020年，全球AR/VR（增強(qiáng)與虛

擬現(xiàn)實(shí)）市場(chǎng)相關(guān)支出規(guī)模將達(dá)到188億美元，較2019年同比增長(zhǎng)約78.5%。其中，中

國(guó)市場(chǎng)的AR/VR技術(shù)相關(guān)投資將于2020年達(dá)到57.6億美元，占比超過(guò)全球市場(chǎng)份額的

30%，成為支出規(guī)模第一的國(guó)家，其次是美國(guó)51億美元。同時(shí)，中國(guó)商用領(lǐng)域的AR/VR

相關(guān)投資也將保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在預(yù)測(cè)期內(nèi)（2018—2023年），中國(guó)AR/VR相關(guān)支出最高

第1章虛擬現(xiàn)實(shí)引領(lǐng)創(chuàng)新思維變革7

的商用行業(yè)依次為零售業(yè)、建筑業(yè)和流程制造業(yè)。至2020年，中國(guó)市場(chǎng)商用領(lǐng)域的應(yīng)用

場(chǎng)景中，支出規(guī)模較大的兩項(xiàng)為培訓(xùn)和工業(yè)維修。而在消費(fèi)者領(lǐng)域，支出規(guī)模較大的場(chǎng)

景為VR游戲和VR視頻。公共部門方面，支出規(guī)模較大的場(chǎng)景為360度教育視頻。

展望2020年，比如Valve即將推出的《半條命：Alyx》就是一款能夠加速推動(dòng)玩家

選擇頭戴設(shè)備的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。如果這款游戲成功，那么就給了其他開發(fā)者更多的信心，

證明在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域其實(shí)是值得的嘗試。

OculusRift和HTCVive在2016年剛剛問(wèn)世時(shí)，就被增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，也就是AR，包括微

軟《HoloLens》和《PokemonGo》等游戲搶走了風(fēng)頭。當(dāng)時(shí)間進(jìn)到2017年，Oculus又推

出了一款超越虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)品。通過(guò)這款產(chǎn)品，AR眼鏡也可以屏蔽現(xiàn)實(shí)世界，提

供類似虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸式體驗(yàn)。限制虛擬現(xiàn)實(shí)廣泛普及的因素不僅是設(shè)備成本高、內(nèi)容

數(shù)量和質(zhì)量嚴(yán)重不足，更核心的是技術(shù)的易訪問(wèn)性。開發(fā)人員必須將足夠的計(jì)算能力集

成到設(shè)備上，甚至主流高質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)都必須使用PC。如何順利運(yùn)行才是問(wèn)題的

關(guān)鍵。

VR頭戴設(shè)備的價(jià)格依然非常昂貴，并且額外需要價(jià)格同樣昂貴的高端硬件提供支

持，比如游戲PC或PS4等。當(dāng)然，OculusQuest的出現(xiàn)給虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域帶來(lái)了一絲希

望。作為一款可以獨(dú)立使用的VR頭戴設(shè)備，它不需要任何額外的硬件支持，由于所有

的傳感器都采用了內(nèi)置的形式，因此根本不必?fù)?dān)心需要專門的空間用來(lái)擺放虛擬現(xiàn)實(shí)

所需的硬件。人們可以隨時(shí)拿起它，帶到任何開闊的地點(diǎn)使用，進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)的夢(mèng)幻

世界中。

雖然OculusQuest是2019年令人興奮的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品（當(dāng)然售價(jià)1000美元的Valve

Index也很酷，但它面向的只有鐵桿粉絲），但它看起來(lái)更像是2020年才會(huì)出現(xiàn)的殺手級(jí)

產(chǎn)品。OculusLink還處于測(cè)試階段，而我們可以把OculusQuest當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)的需要連接PC

的VR頭戴設(shè)備使用。這也意味著，如果你本身就擁有游戲PC，那么要做的事情就是插

上電源，連接PC之后體驗(yàn)高端虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。另外，Oculus還在測(cè)試手部追蹤技術(shù)，

這為VR世界的探索增加了全新的沉浸感。該功能還需要附加的配件與VR頭戴設(shè)備綁

定使用。

而OculusQuest擁有的72Hz刷新率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于需要連接PC的頭戴式設(shè)備，所以顯

然對(duì)于要求更高的玩家來(lái)說(shuō)，還需要一款視覺(jué)效果更順暢、性能更強(qiáng)大的選擇。高端VR

產(chǎn)品的刷新率都已經(jīng)做到了90Hz以上，PSVR甚至達(dá)到了120Hz，而中端產(chǎn)品的主流刷

新率在75Hz左右。人眼對(duì)畫面刷新速度的感知遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)100Hz，手對(duì)延遲的感知低于

50ms（每秒超過(guò)200幀），因此，繼續(xù)提升刷新率仍然是避免暈眩的有效方式，在高端

手機(jī)都已經(jīng)開始普及120幀的情況下，新發(fā)布的VR產(chǎn)品的刷新率應(yīng)該會(huì)普遍超過(guò)100Hz。

索尼和微軟2020年后將推出新一代的PS5和XboxSeriesX主機(jī)，這也是虛擬現(xiàn)實(shí)

技術(shù)迎來(lái)的另一個(gè)重大機(jī)遇。與PS4和XboxOne相比，這兩款新主機(jī)的硬件速度都有大

幅提升，甚至可以與性能非常強(qiáng)大的PC游戲相媲美，而且新主機(jī)還支持光線追蹤的新

功能。

微軟已經(jīng)公開表示，虛擬現(xiàn)實(shí)并非XboxSeriesX的關(guān)注重點(diǎn)。微軟Xbox主管菲爾?

斯賓塞（PhilSpencer）在接受采訪時(shí)指出，虛擬現(xiàn)實(shí)并不是用戶所期待的那種體驗(yàn)?！拔?/p>

們對(duì)客戶的要求做出了一一回應(yīng)，但似乎沒(méi)有多少玩家想要虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)?！彼f(shuō)。雖然

8虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練

根據(jù)這位高管的說(shuō)法，聽(tīng)起來(lái)我們不會(huì)很快看到Xbox平臺(tái)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，但至少我

們可以確認(rèn)，當(dāng)微軟準(zhǔn)備好打造V