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摘要：虚拟现实技术，又称VR技术，是通过计算机的图形与仿真技术、立体显示技术、传感网络技术、语音输入输出技术、空间定位技术等相关技术集合发展而成的计算机仿真系统。虚拟现实（VR）技术完美的契合了电子游戏的设计与体验需求，因此其在游戏领域有着极大的发展空间与良好的前景。本文将重点分析虚拟现实技术的相关特点，并探讨VR技术在游戏角色设计中的应用与实践。
关键词：VR技术；游戏角色；设计理念；创新
虚拟现实技术起源于美国，最早的设备是一款集成体感装置的3D互动终端，之后有世人熟知的“达摩克利斯之剑”，以及后来用于模拟太空作业等方面的NASA头盔，还有就是2009年发布的Oculus Rift，这是一款真正意义上的消费级别的虚拟现实产品。而发展到目前，虚拟现实技术已在游戏、影视、医学、军事、航空航天、设计等领域有深入应用。电子游戏最初讲求的是交互性，使玩家得到良好的游戏體验，而随着从黑白游戏，再到二维、三维大型游戏的游戏画面质量与操作系统的不断升级，游戏的沉浸性与构想性也在不断提高。
1、虚拟现实（VR）技术的概念
虚拟现实技术具有沉浸性、交互性和构想性这三大基本特征。其中沉浸性主要指使用者在虚拟环境中的感知程度，以及对周围环境的真实性的认可；而交互性主要是指在虚拟环境中对物体的可操作程度以及从物体所得到的反馈的自然程度；构想性指的是开发者可以将各种各样的事物展现在虚拟环境中，不仅可以使使用者感受到现实世界客观存在的物象，而且还能体验到仅存于幻想世界的环境。该技术最大的特点是通过模仿使用者嗅觉、听觉、视觉和触觉，创造出一个虚拟的环境，并让使用者在这个环境中接受到真实环境的感觉，并且能够与该环境中的事物进行交互，最终给予让使用者认为环境中的一切都是真实的。
近年来，由于游戏市场的火爆，各大游戏厂商“兵戈相见”，竞争十分激烈，而因为虚拟现实技术的交互性、沉浸性、构想性的特征可以给消费者带来更高的游戏体验，各大厂商也纷纷将目光投向了VR游戏，也从而促进了VR游戏的发展。
2、游戏角色概念设计引入VR技术的可行性
游戏中的角色设计也会深入到设计活动的各个环节：对环境、道具、载具、人物怪物等进行建模、贴图、骨骼绑定等，并且每一个环节都与我们人类的文化传统、科技发展紧密相关，未来的游戏带入方式的可能性可以归纳为：角色扮演、（超）远程操控、载入式设备。
2.1将3D技术综合运用――角色扮演类设计
通过3D投影设备，游戏设计师使游戏玩家的生活、学习、社交等环境设计成游戏场景，不时会有小怪物出没于其中，玩家直接充当游戏角色，并可通过手脚以及类似手柄的装置击杀、养成怪物，除了视觉、听觉以外，玩家还依靠触觉感知世界，为此一种空气动力装置Aireal技术由Rajinder发明，通过这种装置，可以打出不同方向、力度的空气泡模拟触觉，玩家会真实地感觉到游戏中的载体撞击的体验，目前该技术已应用到上海迪士尼主题乐园中。未来的显示设备也从二维转变为三维，现在的显示设备：电脑、电视、IPad、手机等将人们的体验局限于二维世界，麻省理工学院媒体实验室博士Daniel Leithinger正在研究将这种平面设备改变为三维立体世界，其研究成果一是：将若干形似“积木”的立体屏幕进行组合，模拟出不同的造型，当将玩具放在屏幕上，另一个人就可以真实的看到和触摸到模拟出来的玩具。研究成果二是：再电脑上做出虚拟动作，远方的三维立体屏幕就可以模拟该动作，这是一种新的人机交互方式，在未来可以实现远程的游戏操控。
2.2将游戏领域扩展到未知世界――（超）远程操控式设计
随着人类数量的急剧增加以及科学技术的进步，人类可能会向外太空发展，获得资源，游戏开发者可能会设计需要远程操控的游戏任务：因为一些太空环境不适合人类的生存以至于无法直接去外太空进行接触和体验，人们可以带着VR设备，排除3D眩晕症、虚拟现实恐惧症、紧急性心脏病人群都不适合VR游戏外。VR是一个绝佳的游戏载体，玩家们带来接近真实的感官体验。沉浸式VR有其独特的沉浸感、交互性和构想性。处于主体的玩家会通过人机交互的形式获得乐趣和信息，沉浸式VR游戏沿袭传统游戏的特点、增强沉浸感和交互性，这种交互式大量剧情上的交互，与超远程控制外太空的游戏机械设备相结合，从而达到对不可能接触的环境进行体验的目的。未来VR的便携性、兼容性、易用性都会提升一个台阶，届时真正现象级的游戏将会应运而生。同时另一种技术：意识控制设备也可实现远程操控：由脑机接口专家Jose Carmena发明的由人类的意识来控制设备-芯片植入人类大脑，获取人类意识，再通过机械设备来实现真实操控。目前实验已经可以通过猴子植入芯片，操控鼠标精准移动到目标，目前的芯片植入技术已经实现无线化、体积缩小至不会引起胜利排斥的程度。。
2.3基于人机交互技术――穿戴式游戏角色设计
哥伦比亚大学证明经济学家杰弗里.萨克斯曾参与了联合国《世界幸福报告》的编辑，他指出：“自1960年以来，美国人均GDP已经增长了三倍，但是人们的幸福指数并没有什么变化。”就这方面来说，幸福的测量时基于主观的幸福感觉的，这意味着需要让人们用数字化的量尺来评估自己的幸福。随着社交媒体、穿戴式设备的出现和数据处理技术的普及推广，捕捉幸福数据变得越来越平常喝容易。目前可以说没有哪项技术能够充分全面的量化一个人的情感状态，但是在未来的游戏设计中，通过可穿戴式的游戏装备，能够为游戏玩家提供相应的游戏行为和情绪的“代理数据”，而从这些代理数据中获得的深刻见解能够确定幸福和快乐，尤其和健康有关的幸福数据。可穿戴式设备已经进入消费市场，特别是在工业设计和电子设备领域发展迅猛，据市场研究公司ABI Research预测，到2018年，穿戴式数据处理设备市场将发展到年交货量4.85亿只的规模，而在未来的游戏角色概念设计中，也会充分利用该技术，使游戏玩家穿戴各种游戏装备、机械武器等，通过穿戴式设备中的传感器，从而输出被追踪的数据，与服务器相联系，从而使玩家真实的的体验打斗、探险、竞技等各类游戏，并且通过最后的传感器输出数据，得知自己在游戏过程中消耗的体能、情绪的变化以及其他各种个人数据，利用移动式传感器和其他技术确定什么会给人们带来生活与艺术的意义，游戏系统可以通过分析游戏玩家的行为和数据，建立个人数据指数，从而对用户行为进行指标量化，大量的科学文献证明，行动和利他主义能够提高幸福指数，游戏玩家通过穿戴带有追踪器的游戏装备，在游戏体验过程中更深刻的了解自己并且释放自己。 3、虚拟现实技术与VR游戏设计
3.1VR游戏的现状及问题
由于HTC、Oculus与Sony消费级的三大头显的相继发售，2016年以后，各种消费级VR头显也陆续发布，包括着从几十美元的入门级产品到几千美元的一体式头显的不同定位。虽然VR头显得到了蓬勃发展，市场规模也在不断扩大，但是相比其他游戏设备，VR头显的普及率非常低，目前基本上仅是那些VR爱好者或游戏发烧友才拥有可以运行大型游戏的VR头显。而且，鉴于VR游戏需要构建十分逼真的场景和非常高的FPS（每秒传输帧数），以及三维虚拟声音的合成与处理等，其对于运行设备的要求极高，比如目前的绝大部分依靠电脑运行处理的VR头显，就需要电脑配置更高性能的显卡、CPU、运行内存等。这些基础设备方面的问题与限制使得VR游戏的消费人群难以扩大。
目前VR游戏的消费力较弱，市场需求较少，这又导致了VR游戏的开发受阻。在VR领域的投资方面，游戏投资所占比重最大，可大部分游戏项目都处于亏损状态，尤其是一些大型VR游戏，获得的收益远远低于开发与维护所需的费用。目前仅有少数的VR游戏能够给开发者带来收益。难以盈利的现状以及较大的开发难度令很多想开发VR游戏的人望而却步。另外，VR技术做不了所有类型的游戏，例如，目前世界上最為火热的游戏之一的《英雄联盟》，因为其需要固定在第三方视角进行操作而难以在VR设备上呈现，这种第三方视角的游戏主要强调操作性与竞技性，而不是真实性与沉浸性，VR技术并没有什么优势。在游戏机制上，由于传统游戏操作的方式的深入人心，人们更习惯于用键盘、鼠标、手柄等进行操作，这也使得人们需要更长的时间来学习与适应VR游戏的交互方式。
3.2VR游戏现存问题的解决办法
为使VR游戏得到更好的发展，最重要的是提高VR设备的普及率，这需要VR技术的不断完善与提高，以及VR设备产品在质量与价格的升级。只有质量优良的VR设备的价格符合现阶段大众的购买力时，才有可能出现家家户户都拥有VR设备的情况。其次，就是VR游戏的开发方面。虽然现阶段VR游戏的收益状况很差，但是必须有优秀的游戏内容才能吸引更多的人摆脱电脑、手机、PS4，来玩VR游戏，从而扩大VR游戏的消费人群与市场，加快VR游戏盈利的进程，才能促进VR游戏的蓬勃发展。而优秀的VR游戏应该让玩家感觉舒适，获得良好的游戏体验，这样才能使玩家投入更多的时间与金钱；并且应该简化游戏机制，缩短上手时间，提高游戏的可重玩性，使得玩家在上手后便深深被该游戏吸引住；更重要的是，优秀的VR游戏应充分展现VR技术的沉浸性、交互性、构想性三大特征，选择适合VR技术的游戏类型，比如说能使玩家有强烈的身临其境感的第一人称的游戏，并且要跟传统的游戏不一样，这样才能提高人们玩VR游戏的兴趣。
结论：
如今是一个不断发展与创新的时代。鉴于人们消费能力与游戏需求的会不断提高，以及VR技术的优势，VR游戏的前景可以说是光明的，虽然部分预测机构认为到2020年VR游戏的市场规模占比将接近50%，可从目前的情况看，距离VR游戏与传统游戏分庭抗礼还需要很长一段时间。可毋庸置疑的是，虚拟现实技术会成为继计算机技术后下一代计算平台，届时虚拟游戏的时代也会来临。相信VR游戏的明天会更加美好。
参考文献：
[1]王波. 基于增强交互体验的沙盒类VR游戏扩展编辑系统设计研究[J]. 艺术教育，2018（07）：106-107.
[2]朱华西，魏红伟，田菁华. 次时代VR游戏设计与实现[J]. 信息与电脑（理论版），2017（21）：77-78.
[3]荆丽茜. VR时代的游戏界面设计变革与对策分析[J]. 工业设计，2017（10）：102-103.
[4]王晓鸣，张猛. 数字媒体专业教学实践——以VR游戏设计《铁幕》为例[J]. 艺术教育，2017（Z7）：79-80.
[5]马克·拉姆肖. 未来始于虚拟——深度揭示VR在游戏、动画与设计领域的创新潜能[J]. 艺术教育，2017（16）：50-51.
作者简介：张尚理，高级工程师，湖南工艺美术职业学院。
关键词：VR技术；游戏角色；设计理念；创新
虚拟现实技术起源于美国，最早的设备是一款集成体感装置的3D互动终端，之后有世人熟知的“达摩克利斯之剑”，以及后来用于模拟太空作业等方面的NASA头盔，还有就是2009年发布的Oculus Rift，这是一款真正意义上的消费级别的虚拟现实产品。而发展到目前，虚拟现实技术已在游戏、影视、医学、军事、航空航天、设计等领域有深入应用。电子游戏最初讲求的是交互性，使玩家得到良好的游戏體验，而随着从黑白游戏，再到二维、三维大型游戏的游戏画面质量与操作系统的不断升级，游戏的沉浸性与构想性也在不断提高。
1、虚拟现实（VR）技术的概念
虚拟现实技术具有沉浸性、交互性和构想性这三大基本特征。其中沉浸性主要指使用者在虚拟环境中的感知程度，以及对周围环境的真实性的认可；而交互性主要是指在虚拟环境中对物体的可操作程度以及从物体所得到的反馈的自然程度；构想性指的是开发者可以将各种各样的事物展现在虚拟环境中，不仅可以使使用者感受到现实世界客观存在的物象，而且还能体验到仅存于幻想世界的环境。该技术最大的特点是通过模仿使用者嗅觉、听觉、视觉和触觉，创造出一个虚拟的环境，并让使用者在这个环境中接受到真实环境的感觉，并且能够与该环境中的事物进行交互，最终给予让使用者认为环境中的一切都是真实的。
近年来，由于游戏市场的火爆，各大游戏厂商“兵戈相见”，竞争十分激烈，而因为虚拟现实技术的交互性、沉浸性、构想性的特征可以给消费者带来更高的游戏体验，各大厂商也纷纷将目光投向了VR游戏，也从而促进了VR游戏的发展。
2、游戏角色概念设计引入VR技术的可行性
游戏中的角色设计也会深入到设计活动的各个环节：对环境、道具、载具、人物怪物等进行建模、贴图、骨骼绑定等，并且每一个环节都与我们人类的文化传统、科技发展紧密相关，未来的游戏带入方式的可能性可以归纳为：角色扮演、（超）远程操控、载入式设备。
2.1将3D技术综合运用――角色扮演类设计
通过3D投影设备，游戏设计师使游戏玩家的生活、学习、社交等环境设计成游戏场景，不时会有小怪物出没于其中，玩家直接充当游戏角色，并可通过手脚以及类似手柄的装置击杀、养成怪物，除了视觉、听觉以外，玩家还依靠触觉感知世界，为此一种空气动力装置Aireal技术由Rajinder发明，通过这种装置，可以打出不同方向、力度的空气泡模拟触觉，玩家会真实地感觉到游戏中的载体撞击的体验，目前该技术已应用到上海迪士尼主题乐园中。未来的显示设备也从二维转变为三维，现在的显示设备：电脑、电视、IPad、手机等将人们的体验局限于二维世界，麻省理工学院媒体实验室博士Daniel Leithinger正在研究将这种平面设备改变为三维立体世界，其研究成果一是：将若干形似“积木”的立体屏幕进行组合，模拟出不同的造型，当将玩具放在屏幕上，另一个人就可以真实的看到和触摸到模拟出来的玩具。研究成果二是：再电脑上做出虚拟动作，远方的三维立体屏幕就可以模拟该动作，这是一种新的人机交互方式，在未来可以实现远程的游戏操控。
2.2将游戏领域扩展到未知世界――（超）远程操控式设计
随着人类数量的急剧增加以及科学技术的进步，人类可能会向外太空发展，获得资源，游戏开发者可能会设计需要远程操控的游戏任务：因为一些太空环境不适合人类的生存以至于无法直接去外太空进行接触和体验，人们可以带着VR设备，排除3D眩晕症、虚拟现实恐惧症、紧急性心脏病人群都不适合VR游戏外。VR是一个绝佳的游戏载体，玩家们带来接近真实的感官体验。沉浸式VR有其独特的沉浸感、交互性和构想性。处于主体的玩家会通过人机交互的形式获得乐趣和信息，沉浸式VR游戏沿袭传统游戏的特点、增强沉浸感和交互性，这种交互式大量剧情上的交互，与超远程控制外太空的游戏机械设备相结合，从而达到对不可能接触的环境进行体验的目的。未来VR的便携性、兼容性、易用性都会提升一个台阶，届时真正现象级的游戏将会应运而生。同时另一种技术：意识控制设备也可实现远程操控：由脑机接口专家Jose Carmena发明的由人类的意识来控制设备-芯片植入人类大脑，获取人类意识，再通过机械设备来实现真实操控。目前实验已经可以通过猴子植入芯片，操控鼠标精准移动到目标，目前的芯片植入技术已经实现无线化、体积缩小至不会引起胜利排斥的程度。。
2.3基于人机交互技术――穿戴式游戏角色设计
哥伦比亚大学证明经济学家杰弗里.萨克斯曾参与了联合国《世界幸福报告》的编辑，他指出：“自1960年以来，美国人均GDP已经增长了三倍，但是人们的幸福指数并没有什么变化。”就这方面来说，幸福的测量时基于主观的幸福感觉的，这意味着需要让人们用数字化的量尺来评估自己的幸福。随着社交媒体、穿戴式设备的出现和数据处理技术的普及推广，捕捉幸福数据变得越来越平常喝容易。目前可以说没有哪项技术能够充分全面的量化一个人的情感状态，但是在未来的游戏设计中，通过可穿戴式的游戏装备，能够为游戏玩家提供相应的游戏行为和情绪的“代理数据”，而从这些代理数据中获得的深刻见解能够确定幸福和快乐，尤其和健康有关的幸福数据。可穿戴式设备已经进入消费市场，特别是在工业设计和电子设备领域发展迅猛，据市场研究公司ABI Research预测，到2018年，穿戴式数据处理设备市场将发展到年交货量4.85亿只的规模，而在未来的游戏角色概念设计中，也会充分利用该技术，使游戏玩家穿戴各种游戏装备、机械武器等，通过穿戴式设备中的传感器，从而输出被追踪的数据，与服务器相联系，从而使玩家真实的的体验打斗、探险、竞技等各类游戏，并且通过最后的传感器输出数据，得知自己在游戏过程中消耗的体能、情绪的变化以及其他各种个人数据，利用移动式传感器和其他技术确定什么会给人们带来生活与艺术的意义，游戏系统可以通过分析游戏玩家的行为和数据，建立个人数据指数，从而对用户行为进行指标量化，大量的科学文献证明，行动和利他主义能够提高幸福指数，游戏玩家通过穿戴带有追踪器的游戏装备，在游戏体验过程中更深刻的了解自己并且释放自己。 3、虚拟现实技术与VR游戏设计
3.1VR游戏的现状及问题
由于HTC、Oculus与Sony消费级的三大头显的相继发售，2016年以后，各种消费级VR头显也陆续发布，包括着从几十美元的入门级产品到几千美元的一体式头显的不同定位。虽然VR头显得到了蓬勃发展，市场规模也在不断扩大，但是相比其他游戏设备，VR头显的普及率非常低，目前基本上仅是那些VR爱好者或游戏发烧友才拥有可以运行大型游戏的VR头显。而且，鉴于VR游戏需要构建十分逼真的场景和非常高的FPS（每秒传输帧数），以及三维虚拟声音的合成与处理等，其对于运行设备的要求极高，比如目前的绝大部分依靠电脑运行处理的VR头显，就需要电脑配置更高性能的显卡、CPU、运行内存等。这些基础设备方面的问题与限制使得VR游戏的消费人群难以扩大。
目前VR游戏的消费力较弱，市场需求较少，这又导致了VR游戏的开发受阻。在VR领域的投资方面，游戏投资所占比重最大，可大部分游戏项目都处于亏损状态，尤其是一些大型VR游戏，获得的收益远远低于开发与维护所需的费用。目前仅有少数的VR游戏能够给开发者带来收益。难以盈利的现状以及较大的开发难度令很多想开发VR游戏的人望而却步。另外，VR技术做不了所有类型的游戏，例如，目前世界上最為火热的游戏之一的《英雄联盟》，因为其需要固定在第三方视角进行操作而难以在VR设备上呈现，这种第三方视角的游戏主要强调操作性与竞技性，而不是真实性与沉浸性，VR技术并没有什么优势。在游戏机制上，由于传统游戏操作的方式的深入人心，人们更习惯于用键盘、鼠标、手柄等进行操作，这也使得人们需要更长的时间来学习与适应VR游戏的交互方式。
3.2VR游戏现存问题的解决办法
为使VR游戏得到更好的发展，最重要的是提高VR设备的普及率，这需要VR技术的不断完善与提高，以及VR设备产品在质量与价格的升级。只有质量优良的VR设备的价格符合现阶段大众的购买力时，才有可能出现家家户户都拥有VR设备的情况。其次，就是VR游戏的开发方面。虽然现阶段VR游戏的收益状况很差，但是必须有优秀的游戏内容才能吸引更多的人摆脱电脑、手机、PS4，来玩VR游戏，从而扩大VR游戏的消费人群与市场，加快VR游戏盈利的进程，才能促进VR游戏的蓬勃发展。而优秀的VR游戏应该让玩家感觉舒适，获得良好的游戏体验，这样才能使玩家投入更多的时间与金钱；并且应该简化游戏机制，缩短上手时间，提高游戏的可重玩性，使得玩家在上手后便深深被该游戏吸引住；更重要的是，优秀的VR游戏应充分展现VR技术的沉浸性、交互性、构想性三大特征，选择适合VR技术的游戏类型，比如说能使玩家有强烈的身临其境感的第一人称的游戏，并且要跟传统的游戏不一样，这样才能提高人们玩VR游戏的兴趣。
结论：
如今是一个不断发展与创新的时代。鉴于人们消费能力与游戏需求的会不断提高，以及VR技术的优势，VR游戏的前景可以说是光明的，虽然部分预测机构认为到2020年VR游戏的市场规模占比将接近50%，可从目前的情况看，距离VR游戏与传统游戏分庭抗礼还需要很长一段时间。可毋庸置疑的是，虚拟现实技术会成为继计算机技术后下一代计算平台，届时虚拟游戏的时代也会来临。相信VR游戏的明天会更加美好。
参考文献：
[1]王波. 基于增强交互体验的沙盒类VR游戏扩展编辑系统设计研究[J]. 艺术教育，2018（07）：106-107.
[2]朱华西，魏红伟，田菁华. 次时代VR游戏设计与实现[J]. 信息与电脑（理论版），2017（21）：77-78.
[3]荆丽茜. VR时代的游戏界面设计变革与对策分析[J]. 工业设计，2017（10）：102-103.
[4]王晓鸣，张猛. 数字媒体专业教学实践——以VR游戏设计《铁幕》为例[J]. 艺术教育，2017（Z7）：79-80.
[5]马克·拉姆肖. 未来始于虚拟——深度揭示VR在游戏、动画与设计领域的创新潜能[J]. 艺术教育，2017（16）：50-51.
作者简介：张尚理，高级工程师，湖南工艺美术职业学院。