淺談虛擬現實技術

鄭晗 苑思明 李宗凱 郝雅倩 劉衛凱 河北農業大學理工學院

虛擬現實技術給人帶來身臨其境的感覺，這種技術正逐漸滲透到社會生活的方方面面。2014年3月，Facebook斥資20億美元收購Oculus VR。一時之間，眾多科技巨頭紛紛涌入這個新興市場，自20世紀90年代如流星般劃過天際而沉寂20多年的虛擬現實領域，特別是沉浸式虛擬現實領域再度滿血復活，涅槃重生。

1 什么是虛擬現實技術

到現在為止，虛擬現實技術領域提及最多的一個詞就是VR,所謂VR其實就是Virtual Reality的縮寫，翻譯成中文就是“虛擬現實”的意思。虛擬現實技術從兩方面來解釋，“虛擬”是指這個時間或環境是虛擬的；“現實”是指真實的世界或環境。

毫無疑問,虛擬現實VR設備一定是這個領域的主角之一。VR設備的最大優勢就是建立一個虛擬的三維立體空間,讓用戶感受到非常真切的模擬效果,仿佛真的身處真實環境中一樣。

2 虛擬現實的8個重要里程碑

Sensorama, 1962年

“ Sensorama "出現在1962年，用戶把頭探進設備內部就可以看到一些虛擬的影像，這是最初的，也是最基本的一種虛擬體驗。

Sutherland, 1968年

1968年“計算機圖形學之父” Lvan Sutherland設計了第一款頭戴式顯示器＂Sutherland＂。但收到當下技術限制，整個設備非常復雜沉重。

Jaron Lanier, 1987年

與前兩者不同，Jaron Lanier并不是VR設備的名字，而是VR概念的提出者。

Virtual Boy, 1995年

VB算是任天堂最革命的產品，是具有突破性的，但這種思想對于當時的人來說是很難理解的，所以被遺棄了。

Google Glass, 2012年

2012年4月5日,谷歌發布Google glass，它具有和智能手機一樣的功能,可以聲控拍照、視頻通話、文字處理和郵件發送等。相較于之前的VR設備,谷歌眼鏡功能強大并且體積較之前的所有VR產品小了很多。

Oculus Rift, 2012年

Oculus Rift讓普通消費者開始關注虛擬現實設備，Oculus Rift先下仍在開發。值得期待的是，消費類版本已經在2016年的第一季度推出。

PlayStation VR, 2014年

2014年GDC游戲者開發大會上，索尼發布了 PlayStation專用虛擬現實設備 Project Morpheus，受到極大關注。

HTC Vive，2015 年

HTC Vive是為用戶量巨大的綜合性數字游戲發行平臺服務的虛擬現實產品。

3 VR AR MR三者之間的區別

VR

VR系統具有以下5個特點，高度沉浸感，高度實時性與交互性，良好的系統集成度和整合性，良好的開放性，支持多種輸入輸出設備并行工作。

AR

AR全稱AugmentedReality，意為增強現實，即“現實”就在這里，但是它被虛擬信息增強了?；谌⑼队凹夹g將虛擬世界疊加在現實世界之上，實現人類與虛擬環境的互動。

MR

混合現實(MR)，包括增強現實和增強虛擬。“混合”就是指AR與VR加起來混合成一個新的技術（MR=VR+AR）。

4 核心技術

立體顯示技術：

對于初次接觸虛擬現實產品的人來說，第一印象就是到目前為止仍稍顯笨重的頭戴顯示設備。從某種意義上來說,頭戴顯示設備是虛擬現實的核心設備之一，同時也是虛擬現實系統實現沉浸交互的主要方式之一。就目前情況來看，市面上任何一種虛擬現實技術產品，頭戴設備所用到的立體高清顯示技術都是最關鍵的一項技術。人眼的立體視覺原理是立體顯示技術的研究依據，研究人眼的立體視覺機制，把握立體視覺的規律，對立體顯示系統的建立是十分必要的 [12]。

多感知自然交互技術：

多感知自然交互技術有以下分支：動作捕捉，3D光感應，眼動追蹤，語音交互，觸覺技術，嗅覺及其他感覺交互技術，數據手套和數據衣，模擬設備。顧名思義：“多感知”，就是多種感知，包括視覺，嗅覺，觸覺，聽覺，將人感知這個自然的方式虛擬，結合起來，達到身臨其境的那種感覺。

3D建模（構造二次元虛擬世界）：

為了打造完美的虛擬現實體驗，要從零開始構建一個位于異度空間的虛擬世界,或是將現實生活中的場景人物轉化成虛擬世界的一部分。以科幻電影中的情景構建為例：首先用3D攝像機或360度全景拍攝技術來拍攝現實生活中的一些場景，然后通過虛擬現實引擎來處理加工這個信息；或直接經由3D計算機建模。

3D全息投影：

3D全息投影技術可以分為投射全息投影和反射全息投影兩種，不同于傳統的立體顯示技術利用雙眼視差的原理，3D全息投影技術可以將光線投射在空氣或者特殊的介質上真正呈現3D的影像。

5 結束語

本文所提到的只是虛擬現實技術的幾個方面，總體來說它在各個領域都有重要應用。虛擬現實技術擁有廣闊的市場前景，將為未來人類的生活帶來極大便利，成為實現人類想法的有力工具。

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