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[學子論文]虛擬現實何以超越擬態環境

成升

2014年12月03日14:05    來源:人民網-傳媒頻道    手機看新聞

摘要:虛擬現實技術是信息科技領域的又一前沿學科,其基本原理在於利用計算機高速處理數據的能力,及時地跟蹤處理在實體感覺器官上的輸入與輸出信息。從本質上講,虛擬現實是讓主體得到一種實際上的感覺性的存在。虛擬現實具有“3I”(即交互性、沉浸感、構想性)特征,且以沉浸感表現為最核心特征。源自於李普曼的“擬態環境”是現實世界的圖像縮微,為人們提供了相對簡化的認知框架。本文認為隨著虛擬現實的發展,擬態環境會被虛擬現實所超越。

關鍵字:虛擬現實﹔沉浸感﹔擬態環境

一、虛擬現實技術簡述

虛擬現實(Virtual Reality,VR) 就是採用以計算機技術為核心的現代高技術生成逼真的視、聽、觸覺一體化的一定范圍的虛擬環境,用戶可以借助必要的裝備以自然的方式與虛擬環境中的物體進行交互作用、相互影響,從而獲得親臨等同真實環境的感受和體驗。

虛擬現實技術充分利用計算機硬件和軟件的集成技術,提供一種實時、三維的虛擬環境,用戶借助必要的設備(如頭盔,手套等)以自然方式與虛擬環境中的物體進行交互,從而沉浸於虛擬環境中,產生接近真實環境的感受和體驗。虛擬環境是由計算機生成的實時動態的三維立體逼真圖像,它可以是某一現實世界的再現,也可以是虛擬構想的世界。依托於多領域的虛擬現實,是在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術以及傳感器技術的基礎上發展起來的一門交叉技術。

1929年,E. A. Link發明了一種飛行模擬器,使乘坐者實現了對飛行的一種感覺,被認為是人類模擬仿真物理現實的初次嘗試。之后,電子計算技術的發展和計算機的小型化,推動了仿真技術的發展,逐步形成了計算機仿真科學技術學科。1965年,計算機圖形學的重要奠基人Ivan Sutherland博士發表了一篇短文《終極顯示》(The ultimate display),從計算機顯示和人際交互的角度提出了模擬現實世界的思想,推動了計算機圖形圖像技術的發展。1966年,Ivan Sutherland等開始研制頭盔顯示器(head mounted display,HMD),隨后又將模擬力和觸覺的反饋裝置加入到系統中。

1973年,M. Krueger提出了“Artificial Reality”一詞,這是早期出現的VR詞語。進入20世紀80年代,出現了幾個典型的VR系統。1983年美國陸軍和美國國防部高級項目研究計劃局(DARPA)共同制定並實施SIMNET(SIMulation NETworking)計劃,開創了分布交互仿真技術的研究和應用。1984年,M. McGreevy和J. Humphries開發了虛擬環境視覺顯示器,將火星探測器發回地面的數據輸入計算機,構造了三維虛擬火星表面環境。1989年,美國VPL公司的創立者Jaron Lanier提出了Virtual Reality一詞,很快這一詞語被研究人員普遍接受,成為這一科學領域的專用名稱。

1990年,在美國達拉斯召開的SIGGRAPH會議上,對VR技術進行了討論,提出VR技術研究的主要內容是實時三維圖形生成技術、多傳感器交互技術,以及高分辨率顯示技術等。1994年3月在日內瓦召開的第一屆WWW大會上,首次提出了VRML(Virtual Reality Modeling Language),開始了VR系統開發軟件平台和建模語言相關國際標准的制定。1997年,美國標准與技術研究院使用VRML制造系統建模,探討了VR技術在網絡上的應用,希望將WWW變成一個三維的立體空間。

縱觀虛擬現實技術的發展簡史,可以看出,“虛擬現實”不同於幻想,與自然現實具有某種意義上的對等性。根據J. J. Gibson提出的概念模型,人的感知系統可劃分為視覺、聽覺、觸覺、嗅味覺和方向感等5部分,這就要求VR表現技術不僅要給用戶提供逼真的視覺感受,還要在聽覺、力/觸覺和嗅/味覺方面給出全方位的逼真表現。從技術上講,虛擬現實的基本原理在於利用計算機高速處理數據的能力,及時地跟蹤處理在實體感覺器官上的輸入與輸出信息。美國虛擬現實技術的先驅者F. Biocca就認為,虛擬現實技術可以看成是連接到主體感覺通道的一批可能的輸入輸出裝置。

對於虛擬現實更為廣義或者前瞻的描述則是“一種感覺感知的人工系統,將我們與自然實在區分開來,但是允許我們同樣地或更好地操縱無力過程並同他人相互作用,同時為擴展我們的創造力提供前所未有的可能性。”然而目前的虛擬現實技術還處在發展之中,在虛擬環境的構造、實體的建模、多傳感感知信息的接合、虛擬景物和真實景物的融合、分布式虛擬現實技術、虛擬現實系統開發平台、人機交互與人機交互設備、虛擬現實系統性能和應有結果評價等方面需要更多的研究。

二、虛擬現實的本質及特征

在技術的原創性思想裡,虛擬現實是讓主體得到一種實際上的感覺性的存在。“虛擬現實”中的“虛擬”就是借信息轉換的技術手段而實現的一種人與計算機共存的狀態。因為虛擬現實既不是有形的物理現實,也不是根本不存在的虛無,它是一種特殊的存在,是一種人造的電子環境,即不能簡單地把它歸為意識。虛擬現實作為計算機與網絡技術的融合,本質上就是一種新的傳播方式和交流工具。

邁克爾·海姆(Michael Heim)從《韋氏詞典》(Webster’s)中對“virtual”和“reality”的解釋出發,認為“虛擬現實是實際上而不是事實上為真實的事件或實體。”而通過總結先驅者對於虛擬現實的研究,海姆提出了虛擬現實的7種不同方面:模擬性、交互作用、人工性、沉浸性(意味著在一個虛擬環境中的感官沉浸)、遙在(telepresence,以遠程方式於某處出場)、全身沉浸(計算機與人不需要外加其他電子裝置就直接可進行交互)、網絡通信(虛擬世界引出前所未有的共享方式,使用者可以自行規定並塑造虛擬世界中的物體和活動,可以不用文字或真實世界指稱來共享幻想的事物和事件)。在他之后提出的更為狹義的虛擬現實中,又描述了虛擬現實作為一種主體認識的新技術,所表現出三個“I”的特征,即身臨其境的沉浸感(immersive)、人機界面的互動性(interactivity),以及實現遠程顯現的信息強度(information intensity)。

而當下最廣為接受的概括則來自於Grigore Burdea和Philippe Coiffet,他們在著作《虛擬現實技術》中指出,虛擬現實具有三個最突出的特征,即人們稱道的“3I”特性:交互性(Interactivity,主要是指參與者通過使用專門輸入和輸出設備,用人類的自然技能實現對模擬環境的考察與操作的程度)、沉浸感(Illusion of Immersion,指參與者在純自然的狀態下,借助交互設備和自身的感知覺系統,對虛擬環境的投入程度)和構想性(Imagination,指借助虛擬現實技術,使抽象概念具像化的程度)。也有研究者認為在“3I”之外,還需要加個“M”,即全息性(Multi perceives,指虛擬現實系統能提供的感覺通道和獲取信息的廣度和深度)。

虛擬現實最核心的特征無疑是沉浸感,能讓使用者產生自己似乎完全置身於虛擬環境之中,並可以感知和操控虛擬世界中的各種對象,而且能夠參與其中各種事件的逼真感覺。虛擬現實在傳播學范疇內的沉浸感特征則主要體現在使用者身體的感知系統和行為系統。目前虛擬現實在視覺、聽覺和觸覺方面的模擬已經比較成功,特別是由於人的感知有80%以上來自視覺,使得視覺系統成為人的沉浸感的最重要因素。在人類行為系統姿態、方向、運動、飲食、動作、表達和語言七個子系統中,虛擬現實對方向、表達和語言三個方面的表現已經較為成熟。

三、何為“擬態環境”

眾所周知,“擬態環境”(pseudo-environment) 的概念最早是由美國新聞評論家和作家沃爾特·李普曼(Walter Lippmann)引入新聞傳播學界,1922年,他在著名的《公眾輿論》(Public Opinion)中對擬態環境進行了詳細地論述。在該書的導論(即第一章:外部世界與我們頭腦中的景象)中,李普曼有如下經典的描繪:

“追溯既往就可以看到,我們在認識我們仍然生活於其中的那個環境時是多麼地迂回曲折。我們可以看到,它帶給我們的消息時快時慢,但隻要我們信以為真,我們似乎就會以為那就是環境本身。”

“我們尤其應當注意一個共同的因素,那就是楔入在人和環境之間的虛擬環境。他在虛擬環境中的表現就是一種反應。然而,恰恰因為那是一種表現,那麼產生后果——加入它們是一些行動——的地方,就不是激發了那種表現的虛擬環境,而是行動得以發生的真實環境。……毫無疑問,在社會生活的層面上,人對環境的調適是通過“虛構“這一媒介進行的。……我說的虛構並不是指制造謊言。我指的是對環境的描寫,而這個環境在某種程度上是人類本身創造出來的。”

“直接面對的現實環境實在是太龐大、太復雜、太短暫了,我們並沒有做好准備去應付如此奧妙、如此多樣、有著如此頻繁變化與組合的環境。雖然我們不得不在這個環境中活動,但又不得不在能夠駕馭它之前使用比較簡單的辦法去對它進行重構。人們環游世界就必須要有世界地圖。”

從中可以總結出李普曼關於擬態環境的基本看法,他認為擬態環境是現實世界的圖像縮微,為人們提供了相對簡化的認知框架。人們通過媒介所塑造的擬態環境間接地了解現實的社會環境,對現實的社會環境做出調整的,人們所採取的行動最終又是作用於現實環境的。在郭慶光所著的《傳播學教程》中制作了“大眾傳播時代人與環境的互動關系”的圖示,較生動地體現了李普曼的觀點,如圖:

在這裡,擬態環境是與現實環境相對的一個概念,擬態環境是從現實環境中抽取出來的一部分,現實環境是全貌,擬態環境是局部。現實環境是擬態環境的母本。而兩者的區別在於,現實環境是實實在在的物質環境,擬態環境是通過大眾媒介有選擇性地“提示”現實環境中的客觀變動而結構出一個符號化的信息環境。核心觀點即主觀世界對於客觀世界的理解和建構是存在偏移的,是一種擬態的現實。

四、虛擬現實對擬態環境的超越

麥克盧漢(Marshall Mcluhan)“媒介即人的延伸”的理論可謂歷久彌新。統一、回歸與和諧都是通過技術手段達到的,感官和諧的原則是麥克盧漢技術人文主義的一個基礎性觀念,在這個原則中,當媒介的能力發揮到極致,每個感官都有公平關系的互相運作潛能。當媒介發送必要的信號讓各感官相應運作的時候,通信就變得具有透明、直接、完整和當下等內在的特點。

虛擬現實技術作為一類把“虛擬”和“現實”鏈接在一起的方式,可以將認知主體置身於虛擬環境之中,並通過特定的語言來實現或完成虛擬的認知過程。從技術內涵上講,當人們最初開始使用電話等作為中介進行遠距離實時溝通時,就已經開始走向了虛擬世界。而利用當下已經出現的一些虛擬現實技術,人們不僅能把抽象的符號語言轉化為可以直觀地把握的多維圖像,而且能從模擬中獲得新的知識。隨著虛擬現實技術的進一步發展和成熟,人們原則上能夠做到在計算機中建構一個與真實的物理系統無法區別的虛擬系統,並通過對虛擬系統的認識來達到對真實的物理系統的理解,而這個虛擬系統從本質上看是人類所獲得或創造的知識的外化和展現,或是數字化的電子載體上的一種人工想象。

李普曼所謂的擬態環境是經由文化互動而構造的言談空間、交往情境和意義場域,結合20世紀著名哲學家卡爾·波普爾(Karl Popper)三個世界的理論 ,擬態環境即存在於世界3之中,世界3的最主要構成就是用文字或其他符號所表述的科學理論、文學藝術等人類的精神產品,這些已經隨著信息技術的發展以電子形態存在了,也就是知識載體的虛擬化。世界3的實在性是根據它與世界1之間存在著相互作用,這種作用需要通過世界2作為中介才能發生,因而是間接的﹔而對於虛擬世界來說,不僅來自於計算機和網絡,也已經可以由虛擬現實技術創造,其中的客體既可以與人的精神狀態相交互,也能與世界1直接發生作用。

因此,虛擬現實創造的新世界與物理世界有著某種對等性。虛擬現實是計算機發展的產物,計算機程序的本質就是計算﹔而物理世界經由物理學描述,也是由數學符號所表達出來,同時通過抽象出物理系統的計算過程並在計算機中加以實現,也有可能達到對物理系統本身的認識,因而物理系統的本質也是計算。虛擬現實與物理世界在本質都是計算層面的對等性是包括擬態環境在內的世界3所遠遠不及的。也就是說,虛擬現實對擬態環境實現了超越。(作者系武漢大學新聞與傳播學院網絡傳播系)

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(責編:謝琳(實習生)、宋心蕊)




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