淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

鄭晗 苑思明 李宗凱 郝雅倩 劉衛(wèi)凱 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給人帶來身臨其境的感覺，這種技術(shù)正逐漸滲透到社會(huì)生活的方方面面。2014年3月，F(xiàn)acebook斥資20億美元收購(gòu)Oculus VR。一時(shí)之間，眾多科技巨頭紛紛涌入這個(gè)新興市場(chǎng)，自20世紀(jì)90年代如流星般劃過天際而沉寂20多年的虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，特別是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域再度滿血復(fù)活，涅槃重生。

1 什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

到現(xiàn)在為止，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域提及最多的一個(gè)詞就是VR,所謂VR其實(shí)就是Virtual Reality的縮寫，翻譯成中文就是“虛擬現(xiàn)實(shí)”的意思。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從兩方面來解釋，“虛擬”是指這個(gè)時(shí)間或環(huán)境是虛擬的；“現(xiàn)實(shí)”是指真實(shí)的世界或環(huán)境。

毫無疑問,虛擬現(xiàn)實(shí)VR設(shè)備一定是這個(gè)領(lǐng)域的主角之一。VR設(shè)備的最大優(yōu)勢(shì)就是建立一個(gè)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(shí)環(huán)境中一樣。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)的8個(gè)重要里程碑

Sensorama, 1962年

“ Sensorama "出現(xiàn)在1962年，用戶把頭探進(jìn)設(shè)備內(nèi)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(yàn)。

Sutherland, 1968年

1968年“計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父” Lvan Sutherland設(shè)計(jì)了第一款頭戴式顯示器＂Sutherland＂。但收到當(dāng)下技術(shù)限制，整個(gè)設(shè)備非常復(fù)雜沉重。

Jaron Lanier, 1987年

與前兩者不同，Jaron Lanier并不是VR設(shè)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(chǎn)品，是具有突破性的，但這種思想對(duì)于當(dāng)時(shí)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(fā)布Google glass，它具有和智能手機(jī)一樣的功能,可以聲控拍照、視頻通話、文字處理和郵件發(fā)送等。相較于之前的VR設(shè)備,谷歌眼鏡功能強(qiáng)大并且體積較之前的所有VR產(chǎn)品小了很多。

Oculus Rift, 2012年

Oculus Rift讓普通消費(fèi)者開始關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，Oculus Rift先下仍在開發(fā)。值得期待的是，消費(fèi)類版本已經(jīng)在2016年的第一季度推出。

PlayStation VR, 2014年

2014年GDC游戲者開發(fā)大會(huì)上，索尼發(fā)布了 PlayStation專用虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備 Project Morpheus，受到極大關(guān)注。

HTC Vive，2015 年

HTC Vive是為用戶量巨大的綜合性數(shù)字游戲發(fā)行平臺(tái)服務(wù)的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。

3 VR AR MR三者之間的區(qū)別

VR

VR系統(tǒng)具有以下5個(gè)特點(diǎn)，高度沉浸感，高度實(shí)時(shí)性與交互性，良好的系統(tǒng)集成度和整合性，良好的開放性，支持多種輸入輸出設(shè)備并行工作。

AR

AR全稱AugmentedReality，意為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，即“現(xiàn)實(shí)”就在這里，但是它被虛擬信息增強(qiáng)了。基于全息投影技術(shù)將虛擬世界疊加在現(xiàn)實(shí)世界之上，實(shí)現(xiàn)人類與虛擬環(huán)境的互動(dòng)。

MR

混合現(xiàn)實(shí)(MR)，包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)虛擬?！盎旌稀本褪侵窤R與VR加起來混合成一個(gè)新的技術(shù)（MR=VR+AR）。

4 核心技術(shù)

立體顯示技術(shù)：

對(duì)于初次接觸虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)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(shè)備。從某種意義上來說,頭戴顯示設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心設(shè)備之一，同時(shí)也是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)品，頭戴設(shè)備所用到的立體高清顯示技術(shù)都是最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)。人眼的立體視覺原理是立體顯示技術(shù)的研究依據(jù)，研究人眼的立體視覺機(jī)制，把握立體視覺的規(guī)律，對(duì)立體顯示系統(tǒng)的建立是十分必要的 [12]。

多感知自然交互技術(shù)：

多感知自然交互技術(shù)有以下分支：動(dòng)作捕捉，3D光感應(yīng)，眼動(dòng)追蹤，語音交互，觸覺技術(shù)，嗅覺及其他感覺交互技術(shù)，數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)衣，模擬設(shè)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(gè)自然的方式虛擬，結(jié)合起來，達(dá)到身臨其境的那種感覺。

3D建模（構(gòu)造二次元虛擬世界）：

為了打造完美的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，要從零開始構(gòu)建一個(gè)位于異度空間的虛擬世界,或是將現(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景人物轉(zhuǎn)化成虛擬世界的一部分。以科幻電影中的情景構(gòu)建為例：首先用3D攝像機(jī)或360度全景拍攝技術(shù)來拍攝現(xiàn)實(shí)生活中的一些場(chǎng)景，然后通過虛擬現(xiàn)實(shí)引擎來處理加工這個(gè)信息；或直接經(jīng)由3D計(jì)算機(jī)建模。

3D全息投影：

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

5 結(jié)束語

本文所提到的只是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的幾個(gè)方面，總體來說它在各個(gè)領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)擁有廣闊的市場(chǎng)前景，將為未來人類的生活帶來極大便利，成為實(shí)現(xiàn)人類想法的有力工具。

[1]劉玉鋒,和亞君,李虎.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在旅游信息服務(wù)中的應(yīng)用探討[J].網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù),2011, 32(1)：75-80.

[2]王寒,卿偉龍,王趙翔,等.虛擬現(xiàn)實(shí)：引領(lǐng)未來的人機(jī)交互革命[M].機(jī)械工業(yè)出版社, 2016.

[3]周禹.VR拍攝技術(shù)在紀(jì)錄片中的應(yīng)用[J].文藝生活·文海藝苑,2016(11).

[4]張媛,孫闖.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的氣象影視節(jié)目創(chuàng)新研究[J]. 影視制作,2016, 22(8)：56-59.

[5]呂妍,劉大明.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)分析[J].美術(shù)大觀,2015(11)：130-131.

[6]陳衍,屈鐵軍,韓晟,等.谷歌眼鏡在口腔臨床教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 牙體牙髓牙周病學(xué)雜志,2015,25(9)：573-575.

[7]張旋. 體感游戲?qū)ξ湫g(shù)傳播的影響[J].武術(shù)研究,2016, 1(1)：19-21.

[8]黃曉好.中國(guó)獨(dú)立游戲設(shè)計(jì)的本土化[D]. 浙江農(nóng)林大學(xué),2014.

[9]陳剛,趙魯冰,陳偉,等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的配電安全規(guī)范培訓(xùn)系統(tǒng)研究[C]//中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì).2013.

[10]胡攀輝.基于BIM與AR的施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用模塊集成研究[D].重慶大學(xué),2015.

[11]趙輝,尹志勇,王正國(guó).基于立體顯示器的立體視覺實(shí)現(xiàn)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備 ,2005, 26(5)：12-14.

[12]孫言.基于多投影集成成像的自由立體顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西安電子科技大學(xué),2013.

[13]侯詠雪.數(shù)碼技術(shù)在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].齊魯工業(yè)大學(xué),2015.