【摘要】電子商務(wù)技術(shù)日趨成熟,在人們生活中得到了越來越多的應(yīng)用,但傳統(tǒng)的電子商務(wù)平臺只能給人們提供簡單的圖片和文字信息,無法給用戶提供逼真的視、聽、觸覺感受,把虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術(shù)引入到電子商務(wù)領(lǐng)域有著重要意義。本文闡述了相關(guān)的理論、主流技術(shù)、針對性實驗對比研究和實際應(yīng)用分析,同時論述了網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)與電子商務(wù)相互促進(jìn)和推動的發(fā)展趨勢。

　　1 引言

　　虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)是通過多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合,生成逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬環(huán)境,用戶以自然的方式對虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行體驗和交互。然而當(dāng)前的電子商務(wù)大多是基于Web的,要在其中普及由視覺頭盔和數(shù)字手套等設(shè)備構(gòu)成的力反饋式交互虛擬現(xiàn)0實是極其困難的(一是技術(shù)原因,二是資金原因)。但是以鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器等常規(guī)輸入輸出設(shè)備在客戶機(jī)瀏覽器中構(gòu)成交互環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)卻日趨成熟和完善,這些以Web 3D技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)同樣以模擬自然、體驗逼真和交互極強(qiáng)為目標(biāo),在相當(dāng)程度上高效、經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的目標(biāo)。

　　由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn),不僅促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的普及應(yīng)用,而且也給電子商務(wù)帶來了新的應(yīng)用空間,有效地提高了電子商務(wù)的質(zhì)量。因此,充分認(rèn)識虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電子商務(wù)中的重要性、研究網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用規(guī)律,從而進(jìn)一步促進(jìn)電子商務(wù)的發(fā)展,已成為當(dāng)前電子商務(wù)中的一個重要課題。

　　2 虛擬現(xiàn)實在電子商務(wù)中的作用

　　2.1虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點(diǎn)。

　　臨場感:用戶感覺到沉浸于在瀏覽器中所呈現(xiàn)的虛擬環(huán)境中。

　　多感知性:用戶能以視覺、聽覺等多種形式感知信息。

　　交互性:用戶能以接近自然的習(xí)慣,用常規(guī)的輸入、輸出設(shè)備對虛擬環(huán)境中的物體或場景進(jìn)行操作和得到反饋。

　　真實性:虛擬環(huán)境中的物體運(yùn)動接近符合物理定律。

　　高效率:虛擬環(huán)境中三維空間的建立和顯示不過分依賴客戶機(jī)的硬件性能并可實時渲染,所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小且可流式傳輸。

　　2.2虛擬現(xiàn)實在電子商務(wù)中的作用。由于網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的上述特點(diǎn),它在電子商務(wù)中正起著獨(dú)特的作用:

　　真實感強(qiáng):縮小網(wǎng)上購物與真實購物環(huán)境間的差別,是一個接近現(xiàn)實場景的虛擬智能購物商城。

　　激發(fā)購買熱情:網(wǎng)上產(chǎn)品展示的目的不僅僅是展示產(chǎn)品,而更重要的是通過讓客戶更多地了解產(chǎn)品而提高產(chǎn)品的購買率。通過網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)可將用戶在購買過程中產(chǎn)生的假設(shè)進(jìn)行虛擬,呈現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)果或效果。這樣有利于激發(fā)用戶的購買熱情。

　　拓展電子商務(wù)的內(nèi)涵:INTERNET作為有效的商業(yè)信息的交通通道被廣為接受,網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用使電子商務(wù)的內(nèi)涵被大大地拓寬和延伸了。

　　3 網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)

　　目前網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)大多是基于Web 3D[1] [2] [3]技術(shù)的,而Web 3D技術(shù)主要由實時3D建模和動態(tài)顯示兩部分組成。通常實時3D建模和動態(tài)顯示分為兩種類型,一種是基于幾何模型,另一種是基于圖像。這兩種技術(shù)方案各有其特點(diǎn),前者可方便地建立以任意角度進(jìn)行觀察的3D空間,但計算量大,因而對硬件要求較高,對復(fù)雜模型的建模過程較為困難;后者采用圖像鑲嵌方式實現(xiàn)實時建模,開發(fā)成本低,計算量小且效果逼真,但數(shù)據(jù)量較大。

　　各種網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)為了能在網(wǎng)絡(luò)這一特殊環(huán)境下不斷發(fā)展,都不僅具有鮮明的技術(shù)特點(diǎn),而且也都盡量揚(yáng)長避短,形成了各自的技術(shù)風(fēng)格,這也為我們在電子商務(wù)中針對不同展示內(nèi)容選用最為合適的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ)。有鑒于此,研究和對比分析各種主流網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)是十分必要的。

　　3.1VRML(Virtual Reality Modeling Language——虛擬現(xiàn)實建模語言)[4]是專門用于在網(wǎng)上建立虛擬現(xiàn)實的設(shè)計語言,它采用基于幾何模型的實時建模和動態(tài)顯示方法。VRML可以用于建立真實世界的場景模型,也可建立虛構(gòu)的三維空間。VRML提供了所謂的6+1度瀏覽,即沿三軸方向移動場景和旋轉(zhuǎn)場景,同時還可以建立與其他3D空間的超鏈接。

　　VRML文件是文本文件,它可以用文本編輯器編寫生成,其文件擴(kuò)展名是.wrl。由于VRML語言語法規(guī)則較為復(fù)雜和嚴(yán)格,靠人工編寫VRML文件工作量極大,因此一些三維建模工具(如3DS MAX)以可視化方式建立3D空間并自動生成VRML文件,提高了開發(fā)效率,但這樣生成的VRML文件數(shù)據(jù)量比人工編寫的文件大得多。

　　VRML適用于構(gòu)造虛擬三維環(huán)境,而對于表達(dá)現(xiàn)實世界的真實場景和物體則略感不足。

　　3.2QuickTime VR。QuickTime是Apple公司開發(fā)的數(shù)字圖像影視技術(shù)規(guī)范,它包含多種媒體數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮技術(shù)。QuickTime VR是其中一種新的媒體數(shù)據(jù)格式。它包含了對象影視(Object Movie)、全景影視(Panoramic Movie)和多節(jié)點(diǎn)影像(Multi-Node Scene)等幾種形式,其文件擴(kuò)展名是.mov。

　　由于過去QuickTime是Mac系列機(jī)上的數(shù)字視頻規(guī)范,因而制作QuickTime VR的開發(fā)工具大多在Mac機(jī)上運(yùn)行,缺少PC機(jī)Windows上的開發(fā)工具,而現(xiàn)在已出現(xiàn)了許多Windows上的QuickTime VR的專業(yè)開發(fā)工具,如VR ToolBox等,使得開發(fā)用于電子商務(wù)的QuickTime VR影視更為便捷和高效。

　　3.3Cult3D是Cycore公司基于Java開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù),它具有獨(dú)特的渲染方式,可動態(tài)顯示極高質(zhì)量的圖像且不依賴3D加速卡等硬件,所產(chǎn)生的文件(.co)數(shù)據(jù)量小且可保留建模工具中所建立的貼圖,并可以在3D物體上設(shè)計各種交互和添加聲音,特別適合于在網(wǎng)絡(luò)上表達(dá)3D對象。

　　Cult3D技術(shù)本身并無創(chuàng)建3D模型的能力,它依靠專門的3D建模工具軟件來建立3D模型,并通過安裝在這些軟件中的插件導(dǎo)出所需的3D模型。支持這一功能的3D建模軟件有3DS MAX 和Maya。在Cult3D的交互功能設(shè)計軟件Cult3D Designer中為3D對象設(shè)計動作和交互并輸出用于網(wǎng)絡(luò)的壓縮文件。

　　Cult3D技術(shù)的弱點(diǎn)是不易表達(dá)360°的全景虛擬環(huán)境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù),其正式名稱是VET(Viewpoint Experience Technology),它的前身是著名的MetaStream技術(shù)。由于Viewpoint開發(fā)的虛擬現(xiàn)實文件數(shù)據(jù)量小、可流式下載、動態(tài)顯示圖像質(zhì)量好以及可實時交互控制改變紋理貼圖,因此被廣泛用于在網(wǎng)上表達(dá)3D對象。Viewpoint技術(shù)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)條件狀況自動調(diào)整顯示3D對象的細(xì)節(jié)和播放幀率,因此它對網(wǎng)絡(luò)帶寬適應(yīng)能力較強(qiáng)。

　　通常開發(fā)Viewpoint的虛擬現(xiàn)實文件是從3DS MAX中導(dǎo)出ASE文件,在Viewpoint的核心應(yīng)用程序Viewpoint Scene Builder中導(dǎo)入ASE文件,并對相應(yīng)3D場景的有關(guān)元素(如:材質(zhì)、動畫、交互動作和場景定義信息)進(jìn)行編輯和設(shè)計,最終輸出可在瀏覽器中播放的Viewpoint數(shù)據(jù)文件(.mts和.mtx)。

　　3.5Flash是Macromedia公司開發(fā)的矢量動畫技術(shù)。Flash動畫采用網(wǎng)上流式播放技術(shù),在安裝了Flash播放器的瀏覽器中可以流暢地播放Flash動畫。在Flash中制作動畫時,不僅可在開發(fā)環(huán)境中繪制矢量對象,而且還可以導(dǎo)入外部矢量圖形文件、位圖圖像文件、多種格式的聲音文件甚至還可編輯視頻文件。Flash現(xiàn)在被廣泛用于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)交互矢量動畫,然而用它也可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實的開發(fā)。

　　用Flash開發(fā)虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)文件,主要是采用其腳本語言ActionScript控制交互,進(jìn)而控制通過導(dǎo)入序列圖像或已拼接的360°全景圖像而形成的3D對象或全景虛擬環(huán)境。由于用ActionScript進(jìn)行虛擬現(xiàn)實交互控制的靈活性較大,因此所開發(fā)的虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)文件也具有較強(qiáng)的個性,同時因為Flash并非專門用于開發(fā)虛擬現(xiàn)實的,所以開發(fā)時的步驟較為復(fù)雜些。

　　4 虛擬現(xiàn)實在電子商務(wù)應(yīng)用的實例分析

　　4.1 電子商務(wù)模型的建立。網(wǎng)絡(luò)虛擬場景的建立和圖形工作站中的場景的建立有著很大的區(qū)別,它首先強(qiáng)調(diào)的是模型的簡單化,這是由虛擬現(xiàn)實的實時性要求決定的。在響應(yīng)速度和場景的真實性發(fā)生沖突時,應(yīng)犧牲一定的真實性,只要能在視覺上達(dá)到基本真實即可。因此,常用一些簡單的框架來代替復(fù)雜模型,但為了保證一定的真實性,可采用貼圖的方式來彌補(bǔ)視覺上的不足。貼圖有以下兩種制作方法:一種是使用繪畫軟件進(jìn)行手工繪制、另一種是對建筑物的各個觀察面進(jìn)行拍照,然后用掃描儀掃描成相關(guān)貼圖材質(zhì)。第一種方法的顏色可限定在256色內(nèi),其壓縮的比例較大,貼圖文件較小,生成的場景文件也較小,適合網(wǎng)上傳遞和實時性的要求。后一種方法視覺效果好,但文件的壓縮比例較小,貼圖文件較大,生成的場景大,在網(wǎng)上傳遞和實時性方面不如前一種方法好。無論用哪一種方法都需考慮貼圖的分辨率和尺寸,為了便于下載和渲染,在質(zhì)量和大小允許的情況下,一幅貼圖限為320×240(或240×320)像素、分辨率為72dpi,用JPEG壓縮(采用最高壓縮比)后約為20K字節(jié)。

　　根據(jù)以上所述的貼圖制作方法,虛擬場景中的對象模型可分為以下幾類:①由簡單幾何體組成的簡單模型:該類模型常用作遠(yuǎn)處物品的替身,在LOD方法中采用;②賦予手繪貼圖的模型;③賦予照片材質(zhì)的模型;④ 賦予手繪和照片混合材質(zhì)的模型;⑤具有全部細(xì)節(jié)的精致模型。

　　4.2電子商務(wù)交互查詢功能的建立。為電子商務(wù)模型加入交互和查詢功能可采用兩種方法:通過編程加入相應(yīng)的交互和查詢功能,利用VRML的輔助工具來完成交互和查詢功能的加入[5]。后一種方法比較適合普通的用戶。

　　Kinetix制作了特殊的VRML輸出嵌入程序,可以輸出場景,包括幾何、材質(zhì)、動畫制作等,嵌入程序也可制作特殊的VRML輔助工具來規(guī)定場景的交互元素。運(yùn)行VRML嵌入程序VRMLOUT.EXE即可安裝VRML嵌入程序。

　　通過VRML嵌入程序,可設(shè)置以下輔助工具:

　　Anchor:可將某一實體作為熱點(diǎn),當(dāng)被點(diǎn)擊時取出網(wǎng)上所指定的文件。若為VRML場景文件,則該場景被下載顯示。若為其他類型文件,由瀏覽器決定如何處理;

　　TouchSensor:對從指定設(shè)備的輸入產(chǎn)生相應(yīng)的事件,這些事件表示用戶是否指向特定幾何體,同時也表示用戶何時何處按下定位設(shè)備的按鈕;

　　ProxSensor:接近感知器,指定當(dāng)用戶進(jìn)入、離開或在立方體的區(qū)域內(nèi)移動時產(chǎn)生的事件;

　　TimeSensor:在時間變化是發(fā)出事件,可用來控制動畫,也可用于某一時刻進(jìn)行某項活動,或于某一時間間隔中產(chǎn)生事件;

　　NavInfo:描述有關(guān)觀察者和觀察模式的物理特性;

　　Background:設(shè)定場景的背景;

　　Fog:設(shè)置霧化的效果;

　　Sound:設(shè)定聲音片段的有效范圍,以產(chǎn)生隨距離改變的音響效果;

　　Billboard:是某一對象隨用戶一起旋轉(zhuǎn),以使之始終面向用戶;

　　LOD:允許瀏覽器在物體表示的不同層次細(xì)節(jié)間自動切換;

　　Inline:可在文件中引入外部文件的場景,避免重復(fù)制作。

　　通過以上輔助工具,就可制作出電子商務(wù)場景及其交互和查詢功能。

　　4.3多分辨率漸進(jìn)傳輸。服務(wù)器接收了用戶端的請求后,通過網(wǎng)絡(luò)把三維幾何數(shù)據(jù)傳送到瀏覽器進(jìn)行顯示,最理想的方式是漸進(jìn)式傳輸[7] [8],這樣客戶端在下載完最簡單的一級模型數(shù)據(jù)后就可以進(jìn)行顯示與交互,而不用整個模型傳輸完畢。漸進(jìn)式幾何傳輸要求模型具有多分辨率表示形式,這對網(wǎng)絡(luò)的傳輸和客戶端的繪制都有很多好處。

　　本文將3D場景數(shù)據(jù)組織成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),實現(xiàn)遞進(jìn)的傳輸不同類型的模型表示。本文利用分布式虛擬環(huán)境中通用的遞推算法(DR)來預(yù)測視點(diǎn)的運(yùn)動算法[6]來預(yù)測用戶的位置,該方法簡單而通用,并且能有效的減少網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量,結(jié)合Benefit累積和方法, 實現(xiàn)了有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下的優(yōu)化3D場景傳輸?shù)囊粋€有效的策略。考慮到網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量,作者采用了自適應(yīng)流控技術(shù),以保證不同質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)連接下不同場景繪制質(zhì)量的仿真的順利進(jìn)行。另外本文考慮了傳輸動態(tài)物體和不同表示形態(tài)的靜態(tài)物體到多個用戶的問題。本文的內(nèi)容集中在3D數(shù)據(jù)組織管理和優(yōu)先傳輸排序策略以及3D圖形傳輸協(xié)議上,目的在于實現(xiàn)服務(wù)器和客戶端之間高效的3D場景傳輸。

　　5 總結(jié)

　　本文介紹了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電子商務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)包括虛擬場景的構(gòu)造、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)的傳輸以及客戶端的交互查詢方式。與傳統(tǒng)的電子商務(wù)系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)具有更好的沉浸感和交互性,雖然目前離理想的虛擬現(xiàn)實境界仍有較大差距,但交互性強(qiáng)、觸發(fā)事件種類多、動態(tài)渲染及顯示質(zhì)量高、可任意鏈接URL或其他3D空間、適宜網(wǎng)上應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)文件共享性強(qiáng)以及開發(fā)效率高等技術(shù)特征,現(xiàn)已成為網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的趨勢。隨著網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展,將為系統(tǒng)的開發(fā)提供更大的空間和更完善的功能。