虛擬現(xiàn)實(shí)是當(dāng)下科技行業(yè)最熱門(mén)的話題之一，今年被業(yè)界稱(chēng)之為VR元年。近日，淘寶推出的“Buy+”VR購(gòu)物的視頻，更是刷爆朋友圈。在視頻中，“Buy+”通過(guò)VR技術(shù)100%還原真實(shí)場(chǎng)景，用戶(hù)即使在家里，也可以戴上VR眼鏡，進(jìn)入VR版淘寶，突破時(shí)間和空間的限制，各地商場(chǎng)隨便逛，各類(lèi)商品隨便試。這段視頻的演示令人在驚嘆之余，也對(duì)VR購(gòu)物充滿(mǎn)期待。其實(shí)，在VR購(gòu)物進(jìn)入百姓家之前，虛擬仿真技術(shù)早已在我們身邊。

什么是VR、AR

VirtualReality，虛擬現(xiàn)實(shí)，或稱(chēng)靈境技術(shù)，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)。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，由計(jì)算機(jī)生成的、可交互的三維環(huán)境成為虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞?，它可以在設(shè)計(jì)、教育、影視娛樂(lè)等方面發(fā)揮強(qiáng)大的作用。特別是在影視娛樂(lè)方面，虛擬現(xiàn)實(shí)將給予人們前所未有的真實(shí)體驗(yàn)。

AugmentedReality(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，簡(jiǎn)稱(chēng)AR)技術(shù)：AR技術(shù)是計(jì)算機(jī)在現(xiàn)實(shí)影像上疊加相應(yīng)的圖像技術(shù)，利用虛擬世界套入現(xiàn)實(shí)世界并與之進(jìn)行互動(dòng)，達(dá)到“增強(qiáng)”現(xiàn)實(shí)的目的。

3D小熊曾風(fēng)靡網(wǎng)絡(luò)

許多市民還記得，去年一只白色的小熊頻頻出現(xiàn)在朋友圈里，只要用手機(jī)掃描二維碼，下載一款名為 “奇幻咔咔”的軟件，一只白色的3D小熊就會(huì)從手機(jī)屏幕上“蹦”出來(lái)，做各種可愛(ài)的動(dòng)作，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)拍攝功能，讓市民和這只白色小熊合影。這款名為 “奇幻咔咔”的軟件就是由青島本土一家玩具公司設(shè)計(jì)制作而成。這種類(lèi)似于全息動(dòng)漫的技術(shù)讓手機(jī)內(nèi)的動(dòng)漫“活”了起來(lái)，在鏡頭外的市民可以和鏡頭內(nèi)的小熊實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，拍攝出一張合影。這種新奇的體驗(yàn)?zāi)Ｊ?，讓越?lái)越多的人開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)和下載。據(jù)統(tǒng)計(jì)，累計(jì)2天的時(shí)間，這款軟件的下載量就已經(jīng)超過(guò)了300萬(wàn)次，而這個(gè)軟件應(yīng)用的正是虛擬現(xiàn)實(shí)中的AR技術(shù)。

VR眼鏡也可自己DIY

VR眼鏡是VR購(gòu)物的必備條件，但是幾千塊錢(qián)的高昂價(jià)格讓很多人望而卻步，其實(shí)VR眼鏡并不需要多少高科技，普通人自己在家手工都能制作一個(gè)，成本在10元錢(qián)以?xún)?nèi)。Google在官網(wǎng)提供了免費(fèi)的紙盒完整設(shè)計(jì)教程和模板，以PDF格式存放，網(wǎng)友首先下載并打印出這份模板。另外，找來(lái)硬紙板，Google推薦使用長(zhǎng)56厘米、寬22厘米以上，厚度為1.5毫米左右的瓦楞紙。根據(jù)下載的模板在瓦楞紙上剪出對(duì)應(yīng)的形狀，并根據(jù)圖紙折疊起來(lái)，組裝好后在圖紙預(yù)留的位置加上一對(duì)45毫米焦距塑料雙凸透鏡，直徑25毫米或37毫米就行。

虛擬仿真技術(shù)走進(jìn)課堂

VR購(gòu)物，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是利用VR技術(shù)還原真實(shí)購(gòu)物場(chǎng)景，讓用戶(hù)足不出戶(hù)就能逛街、試衣。視頻一出，引來(lái)不少網(wǎng)友調(diào)侃：“Buy+”的諧音正好是“敗家”，剁手族又要開(kāi)啟新的“敗家”之路了。

VR購(gòu)物讓人們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)充滿(mǎn)了期待，其實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)離我們并不遙遠(yuǎn)，它已走進(jìn)了大學(xué)課堂。“點(diǎn)擊出航到印度洋，選擇將要觀測(cè)的站位，然后利用‘水溫觀測(cè)’進(jìn)入儀器安裝固定情景，點(diǎn)擊工具欄‘雙手’將儀器斷開(kāi)連接并將后蓋安裝好，再將儀器放至儀器架;點(diǎn)擊工具欄‘螺絲刀’將儀器在儀器架上固定，然后進(jìn)入入水觀測(cè)環(huán)境。”昨天，在中國(guó)海洋大學(xué)國(guó)家級(jí)海洋學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，學(xué)生們正在上水溫調(diào)查仿真實(shí)驗(yàn)課。教學(xué)中心的陳旭老師告訴記者，水溫現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查受海洋環(huán)境的限制，且儀器、船只等設(shè)備昂貴，學(xué)生實(shí)踐的時(shí)間有限。而通過(guò)水溫調(diào)查仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室虛擬的 “真實(shí)”調(diào)查環(huán)境下，通過(guò)反復(fù)訓(xùn)練，熟悉水溫調(diào)查觀測(cè)的整個(gè)流程、掌握主要觀測(cè)儀器CTD的設(shè)置、安裝與使用，具有虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性和沉浸感，同時(shí)減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可能導(dǎo)致的人員安全與設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)，是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充。

“海上現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和物理實(shí)驗(yàn)實(shí)施極為困難，為了填補(bǔ)由于直接觀測(cè)和物理實(shí)驗(yàn)室難于實(shí)現(xiàn)的海洋科學(xué)實(shí)踐教學(xué)的空白，海洋學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)提出了海洋學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目。”陳老師說(shuō)，他們搭建的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是對(duì)于海洋現(xiàn)象和過(guò)程，借助于目前成熟的海洋數(shù)值模擬技術(shù)，引入目前在科學(xué)研究中取得高水平成果的高精度的數(shù)值模擬計(jì)算成果，采用人機(jī)互動(dòng)方式，通過(guò)改變環(huán)境參數(shù)和初始條件及邊界條件的手段，在計(jì)算機(jī)上模擬一些常見(jiàn)海洋現(xiàn)象和過(guò)程，以可視化方式直觀展示海洋現(xiàn)象和過(guò)程。

記者“登船”漫游體驗(yàn)

“海洋調(diào)查實(shí)驗(yàn)需要依托調(diào)查船等教學(xué)平臺(tái)開(kāi)展，但由于空間、船時(shí)等多方面限制，學(xué)生們對(duì)調(diào)查實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)認(rèn)識(shí)并不清晰，對(duì)即將調(diào)查的站位分布及信息也并不了解。通過(guò)調(diào)查環(huán)境仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生可以在調(diào)查環(huán)境中漫游，學(xué)生可以選擇想要漫游的調(diào)查場(chǎng)景，并查看其中的設(shè)施。學(xué)生可以不計(jì)時(shí)間、不限次數(shù)進(jìn)行調(diào)查環(huán)境仿真體驗(yàn)，具有較高的訓(xùn)練價(jià)值。”說(shuō)著，陳老師就點(diǎn)開(kāi)了海洋調(diào)查虛擬仿真教學(xué)軟件，點(diǎn)擊“調(diào)查船漫游”，記者就可在調(diào)查船及實(shí)驗(yàn)室漫游，了解海洋調(diào)查平臺(tái)與環(huán)境。當(dāng)點(diǎn)擊“視角”選項(xiàng)時(shí)，則可切換漫游環(huán)境;點(diǎn)擊“出航”可令調(diào)查船出發(fā);點(diǎn)擊右下角按鈕退出漫游。而且調(diào)查船在到達(dá)指定站位后，記者點(diǎn)擊站位布設(shè)信息查看，就可查看調(diào)查區(qū)域等深線及站位分布情況。點(diǎn)擊站位，可查看站位經(jīng)緯度及水深信息。記者發(fā)現(xiàn)，整個(gè)軟件設(shè)置所有的場(chǎng)景都很真實(shí)，操作起來(lái)就如同電腦游戲一般簡(jiǎn)單易學(xué)。

“我們還有三維虛擬海洋信息仿真系統(tǒng)，這是一套基于三維虛擬地球模型的可實(shí)現(xiàn)全球海洋遙感及物理海洋數(shù)據(jù)三維動(dòng)態(tài)可視化的軟件系統(tǒng)。”陳老師告訴記者，其主要功能就是三維虛擬地球模型下的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)可視化、衛(wèi)星海洋數(shù)據(jù)掃描模式和格點(diǎn)模式可視化。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全球海面溫鹽場(chǎng)、海面高度、風(fēng)場(chǎng)和流場(chǎng)等海洋要素的三維顯示，進(jìn)行上升流與風(fēng)場(chǎng)的關(guān)系、中尺度渦的時(shí)空特征等實(shí)驗(yàn)的分析和研究。三維虛擬海洋信息仿真系統(tǒng)能夠生動(dòng)、形象地對(duì)海洋要素進(jìn)行三維虛擬仿真和模擬，其功能將大大提升教學(xué)演示內(nèi)容的直觀性和交互性，使學(xué)生建立對(duì)海洋科學(xué)研究的濃厚興趣。

虛擬現(xiàn)實(shí)讓不可能變可能

“在以前，真實(shí)流動(dòng)的復(fù)雜性使得理論求解極其困難，物模實(shí)驗(yàn)又受實(shí)驗(yàn)條件的制約，有較大的局限性。近20年來(lái)計(jì)算流體力學(xué)(CFD)迅速發(fā)展，已經(jīng)能夠解決大量復(fù)雜的實(shí)際流動(dòng)問(wèn)題。借助于CFD軟件，流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以突破實(shí)驗(yàn)條件的限制，研究更寬參數(shù)范圍的流動(dòng)，并且獲得更全面的流場(chǎng)數(shù)據(jù)。”陳老師說(shuō)，海洋中充滿(mǎn)了各種復(fù)雜的現(xiàn)象和動(dòng)力過(guò)程，認(rèn)識(shí)和了解海洋的主要手段一是海洋觀測(cè)，另一個(gè)則是利用數(shù)值模型進(jìn)行模擬研究。海洋數(shù)值模式包括大洋環(huán)流模式，區(qū)域海環(huán)流模式、海浪模式和風(fēng)暴潮模式等，是在一定的初始條件和邊界條件下，把基本方程離散化成差分方程，利用電子計(jì)算機(jī)來(lái)求解方程組以模擬出海洋動(dòng)力過(guò)程，這是研究實(shí)際海洋環(huán)流的一種重要方法。而衛(wèi)星海洋實(shí)驗(yàn)大量涉及海洋衛(wèi)星工作原理和數(shù)據(jù)獲取原理的部分。通過(guò)衛(wèi)星海洋學(xué)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)自己動(dòng)手，將教科書(shū)中抽象的原理具體化，有助于學(xué)生深入了解不同海洋衛(wèi)星傳感器獲取海洋信息的原理基礎(chǔ)。

國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心

近日，教育部下發(fā)了《教育部辦公廳關(guān)于批準(zhǔn)北京大學(xué)考古虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心等100個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的通知》，中國(guó)海洋大學(xué)海洋學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心入選。繼海洋地球科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心之后，學(xué)校再添一個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專(zhuān)業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，核心是共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，重點(diǎn)是建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，學(xué)生在虛擬環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到所要求的認(rèn)知與實(shí)踐教學(xué)效果。