三、关键领域应用
(一)军事领域
军事仿真训练与演练是虚拟现实技术最重要的应用领域 之一,也是虚拟现实技术应用最早、最多的一个领域,美国 国防部将虚拟现实技术列为 21 世纪保证美军优势地位的 7 大关键技术之一,并应用于军事演练,带来了军事演练观念和 方式的变革,推动了军事演练的发展。
军事仿真演练也是我国虚拟现实应用较早的领域。从 1996 年开始,在“863”计划的资助下,以北京航空航天大学为 系统集成单位,联合国内多家单位,持续开展了分布式虚拟环 境 DVENET 的研究开发工作,并取得一定成果。DVENET 主要由环境系统和一系列开发工具组成。为了验证 DVENET 的 支 撑 能 力 , 测 试 其 可 靠 性 和 稳 定 性 , 开 发 了 一 个 基 于 DVENET 的军事演练概念演示系统“飓风 2000”。“飓风 2000” 包括潜艇海战、舰船登陆和坦克连进攻战斗等内容。目前, 军事领域仍然是虚拟现实技术应用最迫切、应用系统开发最 多的领域之一。
(二)游戏娱乐领域
虚拟现实游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一, 也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。尽 管存在众多的技术难题,虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市
场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说,电脑游戏 自产生以来,一直都在朝着虚拟现实的方向发展,虚拟现实 技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。 从最初的文字 MUD 游戏,到二维游戏、三维游戏,再到网 络三维游戏,游戏在保持其实时性和交互性的同时,逼真度 和沉浸感正在一步步地提高和加强。随着虚拟现实技术的快 速发展和软硬件技术不断进步,虚拟现实游戏必将为人类娱 乐、教育和经济发展做出新的更大的贡献。
(三)医学领域
医学领域对虚拟现实技术有着巨大的应用需求,为虚拟 现实技术发展提供了强大的牵引力,同时也对虚拟现实研究 提出了严峻挑战。由于人体的几何、物理、生理和生化等数 据量庞大,各种组织、脏器等具有弹塑性特点,各种交互操作 如切割、缝合、摘除等也需要改变人体拓扑结构。因此构造 实时、沉浸和交互的医用虚拟现实系统具有一定难度。目前, 虚拟现实技术已初步应用于虚拟手术训练、远程会诊、手术 规划及导航、远程协作手术等方面,某些应用已成为医疗过程 不可替代的重要手段和环节。
(四)工业领域
在工业领域,虚拟现实技术多用于产品论证、设计、装配、 人机工效和性能评价等。代表性的应用,如模拟训练、虚拟 样机技术等已受到许多工业部门的重视。20 世纪 90 年代美
国约翰逊航天中心使用虚拟现实技术对哈勃望远镜进行维 护训练,波音公司利用虚拟现实技术辅助波音 777 的管线设 计就是典型的成功范例。美国空军阿姆斯特朗实验室开发完 成的 DEPTH 系统,采用可视化和虚拟现实技术进行维修性与 保障性分析,使设计人员在进行设计的同时就能够了解维修 任务是否可行,在飞机设计定型之前,就可以发现潜在的保障 性问题。
(五)教育文化领域
教育文化也是虚拟现实技术的一个重要应用领域。现在 虚拟现实已经成为数字博物馆/科学馆、大型活动开闭幕式彩 排仿真、沉浸式互动游戏等应用系统的核心支撑技术。在数 字博物馆/科学馆方面,利用虚拟现实技术可以进行各种文 献、手稿、照片、录音、影片和藏品等文物的数字化和展示。 对这些文物展品高精度的建模也不断给虚拟现实建模方法 和数据采集设备提出更高的要求,推动了虚拟现实的发展。许 多国家都积极开展了这方面的工作,如纽约大都会博物馆、大 英博物馆、俄罗斯冬宫博物馆和法国卢浮宫等都建立了自己 的数字博物馆。我国也开发并建立了大学数字博物馆、数字 科技馆和虚拟敦煌、虚拟故宫等。
四、我国虚拟现实提升空间
(一)需提升硬件性能以支撑数据快速处理
虚拟现实技术要实现对现实世界的模拟,需要大量实时传感数据和建模,超高清等新型显示器件,以及提升系统性 能,减少眩晕感的产生。一是要提升传感器性能,提高视觉 传感、体感识别、眼球追踪、触觉反馈等技术,实现传感器 体积和性能的平衡,增强数据采集能力,从而能精确、精准 定位,快速反馈周围环境。二是加快突破 CPU、GPU 等数据 处理单元的性能水平。虚拟现实技术需要在用户运动中实现 大规模的数据模型重建,要求硬件能处理相对较大的并行视 频数据,使现实世界实时在虚拟现实显示中的同步,提升用 户体验。目前,我国 CPU 和 GPU 处理能力暂时难以满足虚 拟现实应用场景。
(二)需完善应用生态环境以拓展应用范围
虚拟现实产业发展,需要加强硬件产品性能的同时,在 应用软件、内容、服务等方面构建完整的生态系统,推动国 内虚拟现实产业发展。一是在应用软件方面,由于虚拟现实 产品刚刚兴起,适应于虚拟现实的应用软件严重不足,在推 动硬件产品销售的同时,要鼓励应用程序开发者研发虚拟现 实应用软件。二是在内容方面,虚拟现实的大规模普及应用 需要影视、游戏、在线体验等多种内容的支撑,以扩大虚拟 现实产品应用领域,丰富应用场景。当前,我国在虚拟现实 领域内容供给能力严重不足,适应于多形态、多场景的内容 生成服务仍需进一步加强。
(三)需加强公共服务解决行业共性问题
作为新的终端形态和产品服务,虚拟现实技术大规模普 及应用仍需要解决行业共性问题。一是亟需建立标准化顶层 设计,虚拟现实技术标准化研究投入不足,关键技术环节和 应用领域的标准化成果不足以支撑行业的大规模应用。二是 行业技术力量分散。虚拟现实技术经过几十年发展,各厂商 依托研究基础申请了部分专利,但仍分散在各厂商自身,缺 少专利合作的平台和渠道。由于专利较为分散,国内厂商的 专利仍难以应付国际厂商的专利布局,后续虚拟现实产业发 展具有较大隐患。三是市场健康发展的秩序仍未建立。部分 虚拟现实产品停留在概念炒作、透支行业发展阶段,用户体 验难以满足消费者需求,低质量、高重叠的产品对市场发展 造成了不良影响。
五、政策建议
虚拟现实正处于产业爆发的前夕,即将进入持续高速发 展的窗口期,可以预见,在未来的半年到一年内,虚拟现实 消费市场将迅速爆发,行业应用有望全面展开,文化内容将 日趋繁荣,技术体系和产业格局也将初步形成,我国虚拟现 实产业若不尽快布局,将再次陷入落后和追赶国外的局面。 虚拟现实的时代即将来临,既是我国信息产业发展的难 得机遇,也是拉动信息产品消费和繁荣文化市场的重要契 机,加强战略规划和顶层设计,在产业层面通过推进产业化
来占领市场,促进行业应用,在标准层面完善用户体验与设 备规范,保障市场的健康有序。为推动我国虚拟现实产业发 展,建议从以下方面开展工作。
(一)提前谋划布局做好顶层设计
1.加快制定产业发展路线图,统筹规划虚拟现实产业发展
以虚拟现实技术在工业、文化、教育、娱乐和医疗等领域带来的广阔前景为契机,建议行业主管部门明确产业政策 支持的方向,顶层设计虚拟现实与各领域融合发展的路线 图,为产业发展明确思路并提供政策引导,统筹相关资源, 发挥虚拟现实对各行业的变革和支撑作用,从融合创新中创 造各行业的发展新机遇和新活力,使各行业打破空间和时间 上的制约,推动各行业发展水平的跨越式提升。
2.建立和完善相关标准体系,保障市场健康有序
形成我国虚拟现实技术标准体系,巩固自主技术布局占 位,提高产业自主话语权。通过标准向消费者传播虚拟现实 产品概念,促进信息产品消费,并排除市场上概念混淆和低 质量的产品,保证行业健康发展。通过设备标准要求,对虚 拟现实产品的视角、亮度、响应时间等与消费者体验息息相 关的技术指标进行明确要求,保障消费者的最起码达到的体 验要求,促进产品合理竞争、市场健康有序发展。
3.加强公民信息数据的管理,保障信息安全
面对虚拟现实产品带来数据量的爆发式增长,制定标准 对包括虚拟现实设备在内的信息技术产品数据采集和使用 做出明确限定。对增强现实等产品采集的数据和应用场景做 出规定,建立信息数据管理体系,保证关于我国公民和产业 应用的海量数据可管可控,保护我国社会公共数据安全。通 过标准明确虚拟现实设备采集的视频图像的数据流向和使 用范围,保护个人隐私或国家秘密不被泄露。
(二)推进产业化和行业应用
1.通过财政专项支持虚拟现实技术产业化,引导产业做 大做强
通过财政资金促进虚拟现实技术产业化,支持面向工 业、文化、教育等重点行业的虚拟现实技术应用,加强与相 关“十三五”规划的协同,整合技术、产品、市场资源,做好 虚拟现实创新发展的方案研究和组织实施工作,引导和加强 虚拟现实产业链上下游协作,协同开展重大技术攻关和应用 集成创新,将我国虚拟现实领域的研究成果尽快产业化,形 成自主可控的产业链,提升我国产业地位。研究建立集技术 研究、示范应用、案例展示、推广交流等功能为一体的产业 公共服务平台。
2.支持虚拟现实领域核心技术突破,提升产业自主可控能力
围绕虚拟现实产业链的关键环节,加强产学研合作,积极引导更多的企业与科研单位投入虚拟现实研究,在共性和 关键技术上开展深度合作,集中资源,并通过国家项目资金 支持核心器件和开发平台等基础技术研发,产出更多的具有 自主知识产权和品牌的产品与先进技术,形成较为完备的虚 拟现实技术体系,提升我国骨干企业自主技术水平,避免在 新一轮科技浪潮中被边缘化,沦为产业链的末端。其次,引 导全社会科研人员的广泛关注,结合我国“大众创业、万众创 新”战略,通过多种融资方式孵化培育一批拥有自主知识产权 成果的优质成长性虚拟现实技术初创企业。第三,支持国内 企业收购海外核心技术企业,迅速弥补技术短板,健全产业 生态。
3、加强重点领域应用示范,不断提升虚拟现实应用需求
结合我国中国制造 2025 和“互联网+”行动计划的实施,将游戏和动漫内容制作、智能可穿戴设备作为虚拟现实应用 推广的突破口,支持软硬件性能提升,支持服务创新、模式 创新,推动虚拟现实在游戏开发、增强体验、竞技体育、游 戏娱乐等各方面的应用。在未来 3-5 年内,逐步推广虚拟现 实应用领域,进一步推动虚拟现实技术在生活、公共安全、 工业设计、医学、规划、交通和文化教育行业及领域中的应 用。支持虚拟现实创新企业认定为国家技术创新示范企业, 设立产业创新中心和应用示范区,鼓励因地制宜出台配套政策,加强政策协调配合,解决产业发展及应用推广中的问题, 实现行业集聚发展。
(三)加强文化和品牌建设
1.大力发展新型文化传播方式,弘扬社会主旋律
通过虚拟现实形成的全新文化传播方式,将在影视、娱乐等文化产业,以及教学、培训等教育产业拉动巨大的消费 需求。虚拟空间的思想和舆论也是社会主义精神文明建设的 重要阵地,不应成为腐朽思想文化滋生、和不良思想言论蔓 延的场所。我国应尽早占领这一新的宣传阵地,传播主流价 值观,积极培育和健全虚拟空间文化市场,大力扶持健康的 文化产品,倡导适合广大群众消费水平的虚拟环境下的文化 娱乐活动,增强党和政府的感召力、影响力。通过大力发展 基于沉浸式收看方式的虚拟现实文化作品,使其成为中华文 化宣传的重要载体,助力中华文化向海外传播。
2.完善产业发展环境,加强重点产品品牌建设
研究适应于虚拟现实关键技术的测试评价技术,加大对 虚拟现实产品质量评价工作,通过质量抽查、市场监督等多 种方式,建立公平、公正的产业发展环境。培育虚拟现实龙 头骨干企业,加大对优秀品牌的支持力度,以龙头企业带动 虚拟现实产业发展,提高消费市场的认可程度,拉动信息消 费增长。设立专家咨询委员会,做好虚拟现实产业发展战略、 顶层设计、重大政策、重大项目、重大问题等方面的咨询,为产业发展提供咨询和技术支持。重视知识产权战略研究, 支持重点企业和科研机构在全球进行高水平的专利布局。
3.提升行业公共服务能力,增强行业协同发展水平
建立产业运行信息平台,充分发挥行业协会、产业联盟、 科研院所在数据统计、信息服务方面的作用,跟踪国内外技 术路径和产业发展动向,加强行业运行监测分析,为产业发 展提供支撑服务。加强产品质量建设,建设虚拟现实硬件产 品质量监管信息平台,运用互联网、大数据等手段加强产品 质量监管,开展质量信用信息在线发布、质量黑名单网上曝 光、质量安全网络预警,逐步建立新兴智能硬件产品标准网 上明示、鉴证制度,引导企业开展品牌创新建设。推动开展 “互联网+”人工智能-虚拟现实创新创业大赛,为虚拟现实产 业发展提供持续智力资源支持。
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