张新琳

（驻马店职业技术学院信息工程系，河南驻马店,463000）

虚拟实在的本质之分析

张新琳

（驻马店职业技术学院信息工程系，河南驻马店,463000）

虚拟实在是随着计算机科学的发展而发展起来的新技术，本文从多种不同角度对虚拟实在的定义、内涵、本质特征、应用领域等进行了系统、深入、全面的论述和剖析，让我们看到了不同视角的虚拟实在。

虚拟实在；本质；特征；内涵；应用领域

1 什么是虚拟实在

到游戏室里，带上头盔和数据手套，抓住控制棒，你便进到一个计算机动画世界。你一转脑袋就能见到三维的、360度的彩色风景。其他的玩家把你当成一个动画人物。你能和动画中的东西互动了，你开枪射杀他们，或者隐藏起来不让他们发现你，或者躲避他们的激光枪的射击，而他们也与你互动，他们在三维空间里射杀你，就像你射杀他们一样。用不了几下子你就能找到游戏的感觉，怎么移动、怎么成为虚拟世界的一部分。

任何模拟都会使某些东西看上去是真实的，但事实上却不是。游戏把头部跟踪装置、手套及计算机模拟结合在一起，在我们的感觉上创造出“实际”，这些围着我们移动的“实体”却事实上并不真实。这便是虚拟实在！”

韦氏词典中解释：

Virtual:在本质上或实际上尽管没有被正式认可或承认的。

Reality:一个真实的事件、实体或状态。

把它们放在一起便是：“虚拟实在是实际上而不是事实上为真实的事件或实体。”

虚拟实在于不同的角度和应用将会有不同本质特征的体现：

（1）模拟性

目前，计算机图形学有明显的尚实倾向。图像系统可以传送虚拟实在。经传送的这些虚拟实在，图像色调细腻，光彩夺目，欣赏他们就好像欣赏精美的蚀刻画。例如，在通用电气公司航空航天部的设备上产生的景象，看上去像摄影作品那样真实，简直就是实时的世界，用户可以用它来导航。这些数据来自世界军方的飞行模拟训练器。现在则被用于医学、娱乐、教育和培训。

模拟的尚实倾向也在音响方面得到了体现。三维环绕的音响系统控制了数字声学空间的每一个点，其精确程度大大超过早先的音响系统，因而三维的音频也对虚拟实在增色不少。

（2）交互作用

有些人认为虚拟实在就是他们能与之进行交互作用的电子象征物。计算机桌面上有一个垃圾箱图符，将废弃不要的文件拖入垃圾箱，就完成了计算机的清理工作。垃圾箱是一个代表删除程序的图符，我们却把它作为一个虚拟的垃圾箱用。而那些当垃圾倒掉的文件也不是真正的（写在纸上）文件，但实际上，他们却起着文件的作用。这些便是虚拟实在。我们能同它们进行交互作用，就像同金属的垃圾箱和木制的书桌进行交互作用一样。虚拟垃圾箱要想是虚拟的，关键在于，我们在工作中如何与垃圾箱交互作用。在我们全神贯注工作的情境中，垃圾箱是真实的，然而出了计算机的工作空间后，它便是虚拟的。垃圾箱这个实在，来自我们工作环境中的方便位置。它的存在，是通过我们的交互作用来实现的。

广义地说，虚拟实在有时涵盖了电子生活的许多方面。除了计算机生成桌面外，还有我们通过电话或计算机网络结识的虚拟个人：还有出现在电视上的那些我们打电话就能与之交谈的表演节目的人或从政者，还有虚拟大学（远程教育），学生在那里以在线的方式上课，去虚拟教室听课，在虚拟店铺中从事商业活动等。

（3）沉浸性

虚拟实在业的很多人喜欢把注意力集中在硬软件的配置上。而首次被称为虚拟实在的特制硬件，组合了两个小型三维体视光学显示器（stereoscopic optical display），或叫“眼机”（eyephone）；一个检测头部运动的头部跟踪装置，其作用是向用户提供反馈信息，以便用户在人工环境中能够操纵所见到的各种物件。具有三维声学效果。也就是说，幻觉便是沉浸。

从这个角度来看，虚拟实在意味着在一个虚拟环境中的感官沉浸。这种系统，一开始便以其头盔显示器和手套而著称，先是由拉尼尔的VPL公司普及的。头盔显示器切断来自周围世界的声像感觉，并代之以计算机生成的感觉。使用反馈手套、脚踏板、自行车把或游戏棒，身体便在人工的空间中运动起来。

有关沉浸的一个主要例子来自美国空军的飞行模型。计算机生成的感官信号几乎与飞行员在实际驾驶舱内体验到的一样真实。飞行员可以通过诸如旋转操纵杆的方式对这些感觉做出反应。操纵杆又可将飞行员的动作反馈至计算机，计算机据此再调整感觉信号。通过这种方法，飞行员用不着离开地面就能获得飞行实践或训练的机会。现在，商业飞行员在飞行模拟器里花上些时间便可升级其飞行执照的等级。

计算机反馈的作用不仅能重新调整用户的感觉，使之体验到准飞行的滋味，而且还能与真正的飞行器联动。当飞行员掀动按钮，通过反馈，真正的飞行器的发动机点火或真正的武器系统开火等。飞行员在这种情况下感觉到了沉浸并完全出现在虚拟世界之中，而这个世界反过来却是与现实世界相连的。

当你驾驶F-16战斗机以超音速在一多山地形作低空飞行时，应尽量少用肉眼去看真实世界。由于飞机的仪器将真实的景象做了处理，所以得到的图像更可靠地反映现实世界。这样，你便能更好的驾驶飞机。在这种情况下，虚拟实在能使人在高速飞行中更好的发挥作用。驾驶舱内的仰视显示器有时允许飞行员在虚拟图像后面观看真实的景象。在这种情况下，模拟便是一种强化的而非虚拟的存在。

（4）遥在

机器人式出场或在场，为虚拟实在增加了另外一个方面。以远程方式于某处的出场，谓之虚拟出场。当从远处出场时，虚拟实在就变成遥在（telepresence）了。“在场”意即你意识到正在发生什么事情，你正有效地能亲自完成一些任务，如观察、操作、移动物体之类，就好像这些物体近在眼前。从这个角度来说，用遥在定义虚拟实在，恰好排除了艺术、数学、娱乐等方面的虚幻世界。机器人式遥在给真实世界的某场所带来了实时的人效性，却无需亲自有人出场。Mike mcgreevy和Lew Hitchner走在火星上，但在肉体上他们却坐在NASA-Ames的遥控室里。

遥在医学用不着开刀便将医生置于病人体内。像（Richard Satava）上校和（Joseph Rosen）博士这样的医生，把用不着开刀的胆囊摘除的遥在外科手术当做常规。病人康复的时间是传统的手术的十分之一，因为遥在外科手术几乎没伤身体。只需要两个很小的切口把腹腔镜插入。遥在技术可以让外科医生在没有专家亲临现场的边远地区做专家级的手术。

外科医生无需到场便能在场，遥在技术也是个双刃剑。通过沉浸，遥在为手术者提供了对远程手术过程的强大控制力。但与此同时，却加大了医生和病人间的心里技术距离（psychotechnological gap）。大夫们抱怨丧失亲自接触病人的机会，因为病人化成了比特和字节的幻影。

（5）全身沉浸

大约在头盔式显示器问世的同时，通往虚拟实在的另一条截然不同的道路也在贯通。早在60年代末，常被成为“虚拟实在之父”的克鲁格，便着手创造各种交互式环境，在这种环境中人的移动不受什么拖累。克鲁格推出的是，你就是你的虚拟实在。克鲁格采用了摄像机和监视器来投影人生，因而人体可以与图像进行交互，可以用手来操纵屏幕上的图形物体，不论是文本还是图片。计算机与人的交互作用不需要在身体上外加东西。输入的工作留给了计算机，而身体的自由运动则成为计算机阅读的文本。摄像机跟踪着人体，而计算机则把人体运动合成到人工环境中去。

我看到一只浮动的球被投射到屏幕上，我的由计算机投影的手伸出去抓球。计算机便不停地更新我的身体与我所见、所听、所摸到的合成世界的交互动作。

在克鲁格的Videoplace中人在不同的房间里交互的做身体绘画、自由落体体操、搔痒痒等。他的Glowflow是个声光室，能根据人们的运动点燃荧光灯并发出合成音响。另一个环境是Psychic Space,它允许参与者探索一个交互式的迷宫，每迈出一步都对应一曲音乐，所有都是活动的实况录像，可以缩放、旋转，无需考虑通常的因果律。

（6）网络通信

当人们接受了虚拟实在的沉浸模式的同时也关注到了他的另外一个方面。由于计算机造就了网络，虚拟实在似乎是新型的通信媒体的当然候选技术。VPL公司的RB2(两人实在)系统强调了虚拟世界的连通性。从这个角度看，虚拟世界与电话都是共享的构造。因而，虚拟世界会引出前所未有的共享方式，即拉尼尔所说的“后符号通信”（post-symbolic communication）。由于使用者可以自行规定并塑造虚拟世界中的物体和活动，他们就可以不用文字或真实世界支撑来共享幻想的事物和事件。

于是，通信能够活跃话语或形体语言而采用法术的、金丹术的特征。虚拟世界将会变出从未听到过的景、声、形的混合物。在语言的语法和句法之外有意构造的信号，不服从言语和视觉信息的传统逻辑。虚拟实在能够以运动的甚至人体运动的方式传达意义。

每项技术的进步都有赖于憧憬。这种憧憬激励着该领域的开发者向太空方面探索（外层空间与网络空间之间存在着内在联系）。要把人送入外层空间，那么对信息的需求，甚于好奇心或新前沿产生的朦胧渴求：这种在宇宙中掌握人类命运的使命，将是复杂而又富有想象力的。这个本质上的东西并非技术上的，我们可以将其称为空间技术的密教本质（estoericessence）,思想深处的内核的本身并不是技术上的。的确，首次太空探索背后的思想是崇高的、令人敬畏的、甚至是神秘的。

但对于NASA、空间爱好者、五角大楼的人而言，企业意味着一种商业冒险精神，但对许多人来说，还有另外一层重要意义。今天有许多技术人员在科幻小说的神话中也把企业当成一个恰当的名字，如知名度很高的《星际旅行》（Star Trek）这部有关21世纪空间旅行者的科幻电视剧中的星际飞船就叫“企业”号（Enterprise）。

从这个角度看，虚拟实在的本质也许不在技术而在艺术，也许是最高层次的艺术。虚拟实在的最重承诺不是去控制或逃避或娱乐或通信，而是去改变、去救赎我们对实在的知性。

（7）强化的实在

虚拟实在将增强转换现实艺术的力量。画框、舞台、电影院由于阻断了艺术作为实在的一部分而使艺术受限。然而，虚拟实在由于具有强化实在的作用，允许虚实之间更加平滑和有序的过度。这种能力足以吓坏心理学家，却为艺术家们提供了一种前所未有的改变社会的力量。

以上几点均属于虚拟实在的本质。虚拟实在是实际上而不是事实上为真实的事件或实体。

[1] 席荣荣,云晓春,金舒原等;网络安全态势感知研究综述[J];计算机应用,2012(01):1-4

[2] 赖积保,王慧强,金爽;基于Netflow的网络安全态势感知系统研究[J];计算机应用研究,2007(08):167-169

The essence of virtual reality

Zhang Xinlin
（Career Technical College in Zhumadian Department of Information Engineering，ZhuMaDian,463000,China）

Virtual reality is a new technology developed with the development of computer science,this paper from different perspectives on the definition,connotation of virtual reality,characteristics,applicat ion fields,the system in-depth,comprehensive exposition and analysis,let us see the different perspectives of the virtual reality.

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