第１８卷第１期 常 州 大 学 学报 （社会科 学版）ＶｏＩ＿１８ Ｎｏ．１ ２０１７年１月 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ ＣＨＡＮＧＺＨ０Ｕ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（Ｓ０ＣＩＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴ１０Ｎ） Ｊａｎ．２０１７
虚拟现实硬件的发展与游戏应用
严宝平
摘要：２０１５年虚拟现实硬件表现极为活跃，从企业的产品研发到市场的投资热度，
都呈现出前所未有的状态。作为虚拟现实内容支撑的最大板块之一，虚拟现实游戏必将
成为随后的热门产业。文章从硬件发展角度回顾了２０１５年的产业环境及代表性产品，
以期通过对虚拟现实硬件的分析，引导对虚拟现实游戏发展形态的探究。
关键词：虚拟现实；ＶＲ游戏；体感游戏；虚拟沉浸 作者简介：严宝平，南京艺术学院传媒学院讲师。
中图分类号：Ｇｌ１４文献标识码：Ａ Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ，２０９５—０４２Ｘ．２０１７．０１．０１５
“虚拟现实元年”这一概念的版本有两个，其中相对客观的观点是：２０１５年为“虚拟现实硬
件元年”，２０１６年则为“虚拟现实内容元年”。由此不难看出，近两年虚拟现实这一概念热度的
不断提升，其所引发的产业热度及产值规模也正在被不断放大。
一、基本概念与产业环境
虚拟现实（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ，以下简称ＶＲ）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系 统，它利用计算机生成的模拟环境，通过多源信息融合，提供交互式三维动态视景和实体行为的
系统仿真，从而使得用户在感知上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。ＶＲ概念并不新鲜，其成型
技术与产品起源的时间与数字游戏相当，最早始于２０世纪６０年代。这点巧合也在一定程度预示
着两者在后续的发展中将碰撞出更大的火花。在此之前，小说家Ｓｔａｎｌｅｙ Ｇ．Ｗｅｉｎｂａｕｍ在１９３５
出版了首部描述ＶＲ眼镜的小说，之后包含ＶＲ内容的科幻文学作品不断涌现。自２Ｏ世纪５Ｏ年
代开始，随着影视工业的不断推进，ＶＲ内容也开始不断出现在影视作品中。
浅谈虚拟现实技术特点，组成和分类。常用的虚拟现实软件，硬件和优缺点。
一：虚拟现实技术特点:
多感知性（Multi-Sensory）
所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
浸没感（Immersion）
又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。
交互性（Interactivity）
指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。
构想性（Imagination）
强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。 由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，所以这三个特性又通常被统称为3I特性。 一般来说，一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。
二：虚拟现实技术组成和分类:
1、虚拟现实技术组成：
1、效果发生器。效果发生器是完成人与虚拟环境交互的硬件接口装置，包括人们产生现实沉浸感受到的各类输出装置，例如头盔显示器、立体声耳机；还包括能测定视线方向和手指动作的输入装置，例如头部方位探测器和数据手套等
虚拟现实知识：VR检测和测试——测试设备和方法
虚拟现实（VR）检测和测试是确保VR设备和应用程序的完整性和可靠性的关键步骤。VR应用程序需要在多个层面上进行测试，包括硬件和软件方面。本文将介绍VR测试设备和方法。
测试设备
1. VR头戴式显示器（HMD）
VR头戴式显示器是VR技术的核心设备。它的独特之处在于它的屏幕分为两个部分，每个眼睛一个。这种设计使得HMD能够为用户提供逼真的3D空间感。HMD还具有内部传感器，可以检测用户的头部动作，从而更新屏幕的视角。
2. VR手柄和控制器
VR手柄和控制器是用于控制VR应用程序和游戏的关键设备。它们通常通过蓝牙或其他无线技术与VR系统相连。这些设备以体感技术为基础，能够通过检测用户的手部和身体动作来模拟真实的动作。VR手柄和控制器通常有多个按钮和手柄，可以在虚拟世界中移动和进行各种交互操作。
3.传感器
VR传感器用于确定用户的位置和方向。这些传感器通常包括激光跟踪器，摄像头等。激光跟踪器通过激光束跟踪用户的头部和手部位置，从而更新屏幕的视角。摄像头则通过识别特定的标记来确定用户的位置和方向。
测试方法
1.视觉测试
视觉测试是VR测试中最常用的测试方法之一。在这种测试中，必须测试VR设备的分辨率，帧率和刷新率。分辨率是指显示器上的像素数量，而帧率和刷新率是指显示器每秒刷新的图像数量。通过测试这些参数，可以确定VR应用程序在显示和运行时的性能和流畅度。
2.移动性测试
移动性测试用于确认用户是否可以在虚拟世界中移动。这样的测试是通过让用户在虚拟环境中进行行走和奔跑来完成的。在该测试中，用户会使用VR手柄和控制器来模拟真实世界中的感觉。以及通过测试时的反馈来判断结果。
3.交互性测试
交互性测试是用于测试用户在虚拟世界中的交互性和可操作性。这种测试包括测试如何使用VR手柄和控制器来交互，以及测试应用程序如何响应这些交互操作。这可以通过测试应用程序响应速度，以及测试交互操作的实时性来实现。
虚拟化技术
开源桌面虚拟化应用程序（比如 VirtualBox）使用户甚至是小型企业（中小型业务部门或中小型企业）环境能够在单个物理系统上运行多个虚拟机。但是，VirtualBox 等虚拟化环境是作为客户端应用程序在桌面或服务器系统上运行的。企业计算环境需要更接近物理硬件（“裸机”）的高性能、面向服务器的虚拟化环境，支持用少得多的操作系统开销来执行虚拟机。裸机虚拟化机制可更好地管理硬件资源，也可最佳地利用对内置于大多数 64 位 x86 和 PowerPC 处理器中的虚拟化硬件支持。
裸机虚拟化机制使用一个称为虚拟机管理程序(VMM)的小操作系统，来管理和计划虚拟机以及相关的资源。裸机虚拟机管理程序称为 Type 1 虚拟机管理程序。两种最流行的裸机开源虚拟化技术是 Kernel Virtual Machine (KVM) 和 Xen。KVM 的流行度和复杂度在不断增加，它现在已成为大多数 Linux 发行版的推荐默认虚拟化机制。
两种虚拟机设备模拟架构
基于管理程序的设备模拟
在这个模型中，VMM包含各种客户操作系统能够共享的公共设备，如虚拟磁盘、虚拟网络适配器和其他必需的平台元素。这个特定模型如图 1 所示。
图 1. 基于管理程序的设备模拟
基于管理程序的设备模拟的另一个变体是准虚拟化（paravirtualized）驱动程序。在这个模型中，VMM包含物理驱动程序，每个客户操作系统包含一个管理程序可以感知的驱动程序，这个驱动程序与管理程序驱动程序（称为准虚拟化 或 PV 驱动程序）配合工作。
用户空间设备模拟
顾名思义，这种设备模拟是在用户空间中实现的，而不嵌入到 VMM中。QEMU（不仅提供设备模拟，还提供一个管理程序的开源软件）提供设备模拟，用于大量独立管理程序，如 Kernel-based Virtual Machine (KVM) 和 VirtualBox 等。这个模型更具优势，因为设备模拟独立于VMM，因而可以在多个管理程序之间共享。另外，这个模型还支持任意设备模拟，无须VMM（以特权状态运行）负担这个功能。
