【摘要】電子商務技術日趨成熟,在人們生活中得到了越來越多的應用,但傳統(tǒng)的電子商務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)技術引入到電子商務領域有著重要意義。本文闡述了相關的理論、主流技術、針對性實驗對比研究和實際應用分析,同時論述了網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術與電子商務相互促進和推動的發(fā)展趨勢。

　　1 引言

　　虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)是通過多媒體技術與仿真技術相結合,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)境中的對象進行體驗和交互。然而當前的電子商務大多是基于Web的,要在其中普及由視覺頭盔和數(shù)字手套等設備構成的力反饋式交互虛擬現(xiàn)0實是極其困難的(一是技術原因,二是資金原因)。但是以鍵盤、鼠標和顯示器等常規(guī)輸入輸出設備在客戶機瀏覽器中構成交互環(huán)境的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術卻日趨成熟和完善,這些以Web 3D技術為基礎的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術同樣以模擬自然、體驗逼真和交互極強為目標,在相當程度上高效、經濟地實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的目標。

　　由于網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn),不僅促進了虛擬現(xiàn)實技術的普及應用,而且也給電子商務帶來了新的應用空間,有效地提高了電子商務的質量。因此,充分認識虛擬現(xiàn)實技術在電子商務中的重要性、研究網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的特點及其應用規(guī)律,從而進一步促進電子商務的發(fā)展,已成為當前電子商務中的一個重要課題。

　　2 虛擬現(xiàn)實在電子商務中的作用

　　2.1虛擬現(xiàn)實技術的特點。

　　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慣,用常規(guī)的輸入、輸出設備對虛擬環(huán)境中的物體或場景進行操作和得到反饋。

　　真實性:虛擬環(huán)境中的物體運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)實在電子商務中的作用。由于網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的上述特點,它在電子商務中正起著獨特的作用:

　　真實感強: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)上產品展示的目的不僅僅是展示產品,而更重要的是通過讓客戶更多地了解產品而提高產品的購買率。通過網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術可將用戶在購買過程中產生的假設進行虛擬,呈現(xiàn)相應的結果或效果。這樣有利于激發(fā)用戶的購買熱情。

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

　　3 網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術

　　目前網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術大多是基于Web 3D[1] [2] [3]技術的,而Web 3D技術主要由實時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。這兩種技術方案各有其特點,前者可方便地建立以任意角度進行觀察的3D空間,但計算量大,因而對硬件要求較高,對復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)絡虛擬現(xiàn)實技術為了能在網(wǎng)絡這一特殊環(huán)境下不斷發(fā)展,都不僅具有鮮明的技術特點,而且也都盡量揚長避短,形成了各自的技術風格,這也為我們在電子商務中針對不同展示內容選用最為合適的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術打下了良好的基礎。有鑒于此,研究和對比分析各種主流網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術是十分必要的。

　　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,其文件擴展名是.wrl。由于VRML語言語法規(guī)則較為復雜和嚴格,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適用于構造虛擬三維環(huán)境,而對于表達現(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)字圖像影視技術規(guī)范,它包含多種媒體數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮技術。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)點影像(Multi-Node Scene)等幾種形式,其文件擴展名是.mov。

　　由于過去QuickTime是Mac系列機上的數(shù)字視頻規(guī)范,因而制作QuickTime VR的開發(fā)工具大多在Mac機上運行,缺少PC機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)絡虛擬現(xiàn)實技術,它具有獨特的渲染方式,可動態(tài)顯示極高質量的圖像且不依賴3D加速卡等硬件,所產生的文件(.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物體上設計各種交互和添加聲音,特別適合于在網(wǎng)絡上表達3D對象。

　　Cult3D技術本身并無創(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的交互功能設計軟件Cult3D Designer中為3D對象設計動作和交互并輸出用于網(wǎng)絡的壓縮文件。

　　Cult3D技術的弱點是不易表達360°的全景虛擬環(huán)境。3.4Viewpoint是Viewpoint公司的網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術,其正式名稱是VET(Viewpoint Experience Technology),它的前身是著名的MetaStream技術。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3D對象。Viewpoint技術可以根據(jù)網(wǎng)絡條件狀況自動調整顯示3D對象的細節(jié)和播放幀率,因此它對網(wǎng)絡帶寬適應能力較強。

　　通常開發(fā)Viewpoint的虛擬現(xiàn)實文件是從3DS MAX中導出ASE文件,在Viewpoint的核心應用程序Viewpoint Scene Builder中導入ASE文件,并對相應3D場景的有關元素(如:材質、動畫、交互動作和場景定義信息)進行編輯和設計,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。Flash動畫采用網(wǎng)上流式播放技術,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)絡交互矢量動畫,然而用它也可進行網(wǎng)絡虛擬現(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,進而控制通過導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)時的步驟較為復雜些。

　　4 虛擬現(xiàn)實在電子商務應用的實例分析

　　4.1 電子商務模型的建立。網(wǎng)絡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,它首先強調的是模型的簡單化,這是由虛擬現(xiàn)實的實時性要求決定的。在響應速度和場景的真實性發(fā)生沖突時,應犧牲一定的真實性,只要能在視覺上達到基本真實即可。因此,常用一些簡單的框架來代替復雜模型,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行手工繪制、另一種是對建筑物的各個觀察面進行拍照,然后用掃描儀掃描成相關貼圖材質。第一種方法的顏色可限定在256色內,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賦予照片材質的模型;④ 賦予手繪和照片混合材質的模型;⑤具有全部細節(jié)的精致模型。

　　4.2電子商務交互查詢功能的建立。為電子商務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、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,可設置以下輔助工具:

　　Anchor:可將某一實體作為熱點,當被點擊時取出網(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:對從指定設備的輸入產生相應的事件,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備的按鈕;

　　ProxSensor:接近感知器,指定當用戶進入、離開或在立方體的區(qū)域內移動時產生的事件;

　　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行某項活動,或于某一時間間隔中產生事件;

　　NavInfo:描述有關觀察者和觀察模式的物理特性;

　　Background:設定場景的背景;

　　Fog:設置霧化的效果;

　　Sound:設定聲音片段的有效范圍,以產生隨距離改變的音響效果;

　　Billboard:是某一對象隨用戶一起旋轉,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,避免重復制作。

　　通過以上輔助工具,就可制作出電子商務場景及其交互和查詢功能。

　　4.3多分辨率漸進傳輸。服務器接收了用戶端的請求后,通過網(wǎng)絡把三維幾何數(shù)據(jù)傳送到瀏覽器進行顯示,最理想的方式是漸進式傳輸[7] [8],這樣客戶端在下載完最簡單的一級模型數(shù)據(jù)后就可以進行顯示與交互,而不用整個模型傳輸完畢。漸進式幾何傳輸要求模型具有多分辨率表示形式,這對網(wǎng)絡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)結構,實現(xiàn)遞進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)來預測視點的運動算法[6]來預測用戶的位置,該方法簡單而通用,并且能有效的減少網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)流量,結合Benefit累積和方法, 實現(xiàn)了有限的網(wǎng)絡帶寬下的優(yōu)化3D場景傳輸?shù)囊粋€有效的策略?？紤]到網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性和網(wǎng)絡的傳輸質量,作者采用了自適應流控技術,以保證不同質量的網(wǎng)絡連接下不同場景繪制質量的仿真的順利進行。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)服務器和客戶端之間高效的3D場景傳輸。

　　5 總結

　　本文介紹了虛擬現(xiàn)實技術在電子商務領域的應用。相關技術包括虛擬場景的構造、系統(tǒng)結構、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、觸發(fā)事件種類多、動態(tài)渲染及顯示質量高、可任意鏈接URL或其他3D空間、適宜網(wǎng)上應用、虛擬現(xiàn)實數(shù)據(jù)文件共享性強以及開發(fā)效率高等技術特征,現(xiàn)已成為網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展的趨勢。隨著網(wǎng)絡虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(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。