（四）虚拟现实技术瓶颈和急需解决问题

虚拟现实技术是一门年轻的科学技术，虽然在许多领域 的实际应用已相当成熟，但总体来说它仍然处于初级发展阶 段，尚存在不少有待解决的问题。虚拟现实技术得以发展的 原因之一在于它充分利用了现在已经成熟的科技成果。如计 算机为其提供了实时的硬件平台，显示设备利用了电视与摄 像机的显示技术，而虚拟现实技术的软件则以CAD和计算机 图形技术为基础，所以虚拟现实技术发展较为迅速，但同时 也依赖着其他相关技术的发展。正是限于当前科技的发展水 平，虚拟现实技术的发展状况离人们心目中追求的目标尚有 较大的差距，从沉浸性、交互性等方面都需进一步改进与完 善。虚拟现实技术在现实中的应用局限性较大，主要表现在 以下几个方面：

1、 软硬件技术的局限性

从虚拟现实系统的软硬件技术上来说，一是相关设备普 遍存在使用不方便、效果不佳等情况，难以达到虚拟现实系 统的要求。如计算机的处理速度还不能满足在虚拟世界中巨 大数据量处理实时性的需要。对数据存储能力也不足，如我 国首位女虚拟人到现在为止存储的数据总量就已经达到了 149.7GB.

二是硬件设备品种有待进一步扩展，在改进现有设备的 同时，应该加快新的设备的研制工作。同时，针对不同的领域要开发能满足应用要求的特殊硬件设备。

三是虚拟现实系统应用的相关设备价格也比较昂贵且局限性很大。如建设CAVE（洞穴状自动虚拟系统，Cave Automatic Virtual Environment）系统的投资达百万以上，一 个头盔式显示器加主机一般成本就需上万元等。在一些专业 领域，如军事航空航天，昂贵的价格可以承受，但对于普通 消费级市场来说，还是让人望而却步。

四是目前大多数虚拟现实软件普遍存在语言专业性较 强，通用性较差，易用性差等问题。同时，由于硬件设备的 诸多局限性，使得软件开发费用也十分巨大，并且软件所能 实现的效果受到时间和空间的影响较大。很多算法及许多相 关理论也不成熟，如在新型传感和感知机理，几何与物理建 模新方法，基于嗅觉、味觉的相关理论与技术，高性能计算， 特别是高速图形图像处理，以及人工智能、心理学、社会学 等方面都有许多挑战性的问题有待解决。

五是繁琐的三维建模技术有待进一步突破。给予图形的 虚拟环境首先要解决的问题是三维造型。当图形渲染技术在 想实现真实感大踏步的时候，生成精确三维模型的过程还是 相对困难，技术有待进一步突破。即使是在三维激光扫描技 术进步提供了简化模型构建过程，但这些自动化模型获取方 法并不能满足我们的全部需要，大部分模型仍需要高水平的 专业人士人工绘制，不仅延长了制作的周期，也使得费用成本急剧攀升。

六是大数据融合处理有待进一步整合。虚拟现实要想得 到很大的发展，需要与互联网进一步结合，目前虚拟现实应 用的数据量非常巨大，而整体网络的速度相对较慢，而且分 布不均衡，使得效果大打折扣，我们需要在虚拟现实系统中 考虑数据压缩的问题，该问题不可回避，而且将引起人们高 度的重视。

2、 应用的局限性

从应用上来说，现阶段虚拟现实技术的主要应用在军事 领域和高校科研方面较多，在教育领域、工业领域应用还远 远不够，有待进一步加强。未来的发展应努力向民用方向发 展，并在不同的行业发挥作用。

3、 效果的局限性

虚拟环境的可信性是指创建的虚拟环境需符合人的理 解和经验，包括有物理真实感、时间真实感、行为真实感等。 具体表现在以下几个方面：

一是虚拟世界的表示侧重几何表示，缺乏逼真的物理、 行为模型。

二是在虚拟世界的感知方面，有关视觉合成研究多，听 觉、触觉（力觉）关注较少，真实性与实时性不足，基于嗅 觉、味觉的设备还没有成熟及商品化。

三是在与虚拟世界的交互中，自然交互性不够，在语音识别等人工智能方面的效果还远不能令人满意。

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。