VR社交游戏的发展及盈利模式研究外文翻译资料

2022-12-31 12:51:12

VR社交游戏的发展及盈利模式研究

作者：ZHAO QinPing. National Basic Research Program of China.

摘要：社交游戏由来已久，随着技术的发展。VR终于开始广泛民用之后， VR游戏凭借其建构的超真实游戏体验，给予了人们不同于以往游戏的社交体验，甚至对人类的潜在未来起着重塑性作用。越来越多的人开始在游戏中社交，并将虚拟游戏视为现实情感的联结媒介。同时随着数字经济技术的告诉发展，中国PC互联网和移动互联网呈持续快速发展态势，截至2018年6月30日，中国网络游戏用户达到48552万人，同比增长4391万人，网络游戏用户占整体网民比例为60.6%。同年1至7月，中国网络游戏业务收入打到1113亿元，同比增长27.5%。政策上，国家“十三五”规划中将数字内容产业纳入中国战略性新兴产业，这足以说明数字内容在当今的数字信息时代的重要意义。在市场成熟的阶段，VR社交游戏作为新的驱动点，没有一个合适的指导思想引导其发展。本文先综述中借鉴了近几年的期刊论文著作，将对VR社交游戏的发展和盈利模式，惊醒分析，归纳文献中提出的问题，和解决方案，并提出自己的研究方向，未开展研究做理论素材基础。

关键词：VR社交游戏；盈利模式； VRChat；网络技术

虚拟现实综述

赵秦平

北航大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室，北京100083（邮箱：zhaoqp@vrlab.buaa.edu.cn）

虚拟现实（Virtual reality，VR）是人类在探索自然过程中为理解、模拟、更好地适应和利用自然而创造的科学方法和技术。本文在分析虚拟现实的全过程的基础上，提出了虚拟现实问题的不同类别和一种理论表达方式，并提炼出虚拟现实领域中的三类科技问题。在上述内容的基础上，从虚拟现实建模方法、虚拟现实表示技术、人机交互与设备、虚拟现实开发套件与支撑基础设施以及虚拟现实应用等方面，研究了当前虚拟现实的主要研究目标、研究成果和发展趋势。最后，提出了需要进一步研究和解决的几个理论和技术问题。

虚拟现实、建模、渲染、人机交互、开发套件

虚拟现实（virtual reality，VR）是以计算机科学和相关科学技术为基础，在一定范围内产生的一种视觉、听觉、触觉与实际环境高度相似的数字环境。借助于必要的设备与数字环境中的对象进行交互和干扰，用户可能会有与实际环境中的对象相对应的感觉和体验。虚拟现实技术是一种理解或模拟自然的科学技术。

随着社会生产力和科学技术的不断发展，虚拟现实技术在各个行业得到了越来越多的应用。现在虚拟现实技术已经成为一个新的科学领域。本文综述了虚拟现实技术的发展过程。首先介绍了虚拟现实的研究思路和相关的研究方向，然后从虚拟现实建模、虚拟现实表示技术、人机交互与设备、虚拟现实开发套件和支撑环境以及虚拟现实应用等方面论述了虚拟现实研究的主要内容和现状，并指出了理论和技术上的几个问题。

1虚拟现实研究领域的形成

1.1虚拟现实思想和研究目标的形成

2008年6月10日收到；2009年2月13日接受doi:10.1007/s11432-009-0066-0

国家自然科学基金国家基础研究计划（批准号：2009CB320805）资助

（批准号6053307060530666）和国家高技术研究开发计划（批准号2006aa01z3332006aa01z311）

Sci中国Ser F-Inf Sci|2009年3月|第52卷|第3期|348-400

虚拟现实的概念、思想和研究目标与一些相关的科学

技术，尤指计算机科学。

1929年，埃德温A.林克发明了一种飞行模拟器，使乘客体验飞行的感觉。这是人类模拟或模拟物理现实的第一次尝试。此后，随着控制技术的不断发展，各种仿真器相继问世。1956年，莫顿·海利格发明了Sensorama，这是一种摩托车仿真器，可以显示三维显示和立体声效果，并产生振动感。1962年，他在Sensorama模拟器专利中提出了VR技术的一些基本思想[1]。电子技术的发展和计算机的小型化促进了仿真技术的发展。最后出现了计算机仿真技术。

1965年，计算机图形学的重要奠基人萨瑟兰博士[2]发表了一篇文章《终极显示》，通过他敏锐的洞察力和丰富的想象力描绘了一种新型的显示技术。他假设，在这种显示技术的支持下，观察者可能会被计算机控制的虚拟环境所包围，就像现实世界中的日常生活一样。同时，观察者也可以通过自然的方式与虚拟环境中的物体进行交互，如触摸感知、虚拟物体的控制等。萨瑟兰从计算机显示和人机交互的角度提出了模拟现实世界的思想，促进了计算机图形学和图像技术的发展，培育了头戴式显示器（HMD）、数据手套等新型人机交互设备的研究。

1966年，萨瑟兰开始研制HMD装置，并将仿真力和触觉反馈装置引入系统。1973年，克鲁格提出了“人工现实”这一短语，即早期出现的虚拟现实词汇。由于计算机技术的制约，一般来说，这类技术的发展并不是很快。上世纪六七十年代，相关的思想、观念和技术仍停留在酝酿和形成阶段。

20世纪80年代，随着计算机技术的发展，特别是PC机和计算机网络的不断更新，虚拟现实技术取得了长足的进步。在这个阶段出现了几个典型的虚拟现实系统。美国陆军和国防高级研究计划局于1983年实施SIMNET（SIMulation NETworking）计划，开创了分布式交互仿真技术的研究和应用。SIMNET的一些成功技术和经验对分布式虚拟现实技术的发展产生了重要影响。1984年，M.McGreevy和J.Humphries开发了虚拟环境的可视化显示，并将火星探测器的数据输入计算机，建立了火星的三维虚拟表面环境。视景系统的发展促进了虚拟现实理论与技术的研究。

1986年，Fisher等人[3]出版了虚拟环境显示系统。1987年，福利[4]发表了一篇关于《科学美国人》的论文。该杂志还发表了一些关于数据手套的文章，引起了公众的注意。1989年，VPL公司创始人Jaron Lanier提出了“虚拟现实”这一概念，并被研究者普遍接受，成为这一科学技术领域的具体名称。

20世纪90年代，随着计算机技术和高性能计算、人机交互技术和设备、计算机网络和通信技术的突破和快速发展，以及在军事演习、航空航天、复杂装备等重大应用领域的巨大需求研究表明，虚拟现实技术进入了快速发展阶段。

1990年，在美国达拉斯举行的SIGGRAPH会议上讨论了VR技术，1993年确定了实时三维图形生成技术、多传感器交互技术、高分辨率显示技术等VR技术研究的主要内容，

海姆[5]描绘了虚拟现实的七个特征

虚拟现实形而上学：模拟、交互效果、人工现实、沉浸、临场感、一般沉浸和网络通信。1994年，Burdea和Coiffet[6]出版了《虚拟现实技术》一书，他们用3I（沉浸、交互、想象）来概括虚拟现实的基本特征。

出现了一批用于虚拟现实系统开发的软件平台和建模语言。1989年，Quantum 3D公司开发了开放式GVS。Sense8公司于1992年提出WTK。1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW年会上，VRML首次提出，启动了相关国际标准的制定。

我国计算机建模与仿真的发展早在20世纪70年代初就开始了，主要集中在航空航天领域。20世纪90年代初，国内一些高校和科研机构的研究人员从不同的角度展开了虚拟现实的研究[7]。国家科技部、国家自然科学基金开始支持虚拟现实领域的研究。国家863计划制定了“分布式虚拟环境”为重点计划，并于1996年实施了DVENET计划[8]。

近十年来，北京航空航天大学、浙江大学、清华大学、北京大学、国防科技大学、北京理工大学、武汉大学、山东大学、北京师范大学、中国电子科技大学在计算技术方面，中国科学院、自动化研究所、中国科学院、中国航天第二研究院等多个应用部门和机构的科研人员进行了多方面的背景和特点的研究[9-16]，取得了显著的成绩在虚拟现实理论研究、技术创新、系统开发、应用推广等方面的表现，使这一科学领域在中国进入了一个崭新的发展阶段。由于虚拟现实科学的完整性和专业性，以及经济、社会、军事等领域应用需求的不断增长，2006年中央人民政府《国家中长期科学技术发展规划纲要》将虚拟现实技术列为信息领域优先发展的前沿技术之一。2007年，国家科技部批准在北京航空航天大学设立虚拟现实技术与系统国家重点实验室。

1.2虚拟现实的科学技术问题

虚拟现实的目标是利用计算机技术和其他相关技术来复制和模拟真实世界（虚拟世界），建立一个与真实世界相似的虚拟世界。用户通过与虚拟世界的交互体验相应的真实世界，甚至影响真实世界。该程序可描述为以下形式：

设W为现实世界（假设世界）所有状态的集合，将W分为不相交的子集合的集合T，使不同的虚拟现实建模方法对应于现实世界的状态；C为计算机状态序列的集合；E为人机交互设备的集合；Eisin;E和S（E）为e状态序列的集合。我们首先定义一个可选操作“see”，它将W中的状态反映到它选择的分区：see:W→T。

为了表示对现实世界的模拟，定义了模拟函数in，它将现实世界中的状态映射到计算机状态序列集：in:T→rho;（C）（rho;（C）是C的幂集。

为了表示虚拟世界中的对象对外部世界的影响，定义虚拟对象以呈现反映计算机状态序列集到人机设备状态序列集的函数“show”

显示：rho;（C）→S（E）（S（E）是所有交互设备的状态序列集。

为了表示对虚拟环境的人为控制，定义控制函数do为do:Ctimes;S（E）→C。

最后将虚拟现实系统定义为八位字节：

, 表演，做

“in”、“show”和“do”是虚拟现实的三大科技问题。“在”中，VR的建模可以是一个算法或公理系统，或者是一个具有结构的人工计算机输入过程；VR对象“显示”的呈现可以是一个算法或数据转换，或者是一个具有结构的数据输出流；“DO”是人类或外界对虚拟环境的控制，它是与结构和交互设备密切相关的数据输入流。

本文的以下部分将讨论这三个主要问题。

1.3虚拟现实系统的分类

虚拟现实的研究对象、研究目标和应用需求，决定了虚拟现实这一学科交叉、应用领域广泛、系统门类繁多的科技领域。根据虚拟现实系统的不同观点，可以确定不同的分类。

1.3.1按系统功能分类。从系统的功能和效果来看，虚拟现实系统可以分为培训与演练、规划与设计、展示与娱乐等几大类。

该训练演习系统可广泛应用于各种危险环境（如核设施、潜艇设施）中的技术操作训练和演习，在这些危险环境中，操作对象不易获得（如医疗操作、航天器维修等），花费大量金钱（如军事演练）；规划设计系统可用于新建设施设备的论证和验证，大大降低设计成本，缩短设计周期，提高设计合理性，如城市、社区、建筑的规划设计，以及设备和产品的虚拟设计和虚拟组装；展示和娱乐系统将实现真实世界或虚拟世界场景的数字化，并为用户提供真实的享受体验，如虚拟景观、数字博物馆、各种游戏厂商，影视制作等。

1.3.2浸没经验分类。虚拟现实系统通过沉浸式体验可分为非交互体验、人与虚拟环境交互体验和群体虚拟环境交互体验。

上述观点强调用户与虚拟环境之间的交互。对于非交互体验，用户对虚拟环境的体验是被动的，体验内容是完全规划的。一些系统为用户提供一定程度的可视点进行选择，以指导虚拟场景的数据调度。但是，在虚拟环境交互体验系统中，用户可以通过交互设备（如数据手套、数字武器、数字手术刀等）与虚拟环境进行交互。虚拟环境中的场景会及时响应交互，用户可以感受到虚拟环境的变化，体验到相应的真实世界，如飞行模拟器、单兵训练环境等，群体虚拟环境交互体验系统是人类虚拟环境交互体验系统的多机、网络。多个或组用户可以共享一个虚拟环境，并与包括用户化身的虚拟环境交互，以体验与虚拟环境和其他用户的交互，例如军事仿真演习、在线交互游戏等。

1.3.3虚拟现实系统中的数据流。虚拟现实系统是一个具有多种数据类型的复杂信息系统，它可以用运营期间不同类型数据流的模式和趋势来描述。根据这一观点，虚拟现实系统是指在n个阶段中，有m类数据与相关环境交互，并按一定的规则不断转换、积累和流动的信息系统。

虚拟现实系统中的数据按其来源和作用可分为四类：平台数据包括支持虚拟现实系统特定操作的计算机系统、网络系统和公共平台生成的元数据，以及特定虚拟现实系统的通用部分生成的管理数据；模型数据（MD）是虚拟现实系统的主数据，也是现实世界中的场景对数字空间的反映，可以通过扫描仪、模型算法等产生；感测数据（D）或渲染数据是通过各种渲染算法产生的，应用于各类输出设备，让用户有视觉、听觉和力量感；控制数据（CD）是指用户通过输入设备产生的数据，用于对虚拟环境的控制和影响。

图1显示了风景漫游虚拟现实系统中的数据流。虚拟场景由开发人员使用数据采集设备和建模软件（如视频、图像、频谱仪器和扫描仪）建立。它可以利用鼠标和控制棒，输入控制数据来调度漫游时场景的模型数据，从而选择漫游的视觉点。

图1风景漫游虚拟现实系统。

图2显示了单兵训练系统中的数据流。用户通过数字武器在虚拟现实场景中生成控制数据并与对象交互。结合系统规则形成的平台数据，生成新的模型数据，然后通过渲染算法生成新的感知数据。

图2单兵虚拟现实训练系统。

多人对抗演练虚拟现实系统可以在单兵训练系统的基础上开发和建立，并在分布式虚拟现实系统的操作和支持环境下运行，如DIS、RTI等。

虚拟现实中的两种建模方法

为了在数字空间中模拟现实世界的对象和状态，需要将对象所遵循的规则、对象之间的关系、对象之间的相互作用、现实世界的发展变化等作为各种数据在数字空间中反映出来。这

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