浅谈虚拟现实技术

郑晗 苑思明 李宗凯 郝雅倩 刘卫凯 河北农业大学理工学院

虚拟现实技术给人带来身临其境的感觉，这种技术正逐渐渗透到社会生活的方方面面。2014年3月，Facebook斥资20亿美元收购Oculus VR。一时之间，众多科技巨头纷纷涌入这个新兴市场，自20世纪90年代如流星般划过天际而沉寂20多年的虚拟现实领域，特别是沉浸式虚拟现实领域再度满血复活，涅槃重生。

1 什么是虚拟现实技术

到现在为止，虚拟现实技术领域提及最多的一个词就是VR,所谓VR其实就是Virtual Reality的缩写，翻译成中文就是“虚拟现实”的意思。虚拟现实技术从两方面来解释，“虚拟”是指这个时间或环境是虚拟的；“现实”是指真实的世界或环境。

毫无疑问,虚拟现实VR设备一定是这个领域的主角之一。VR设备的最大优势就是建立一个虚拟的三维立体空间,让用户感受到非常真切的模拟效果,仿佛真的身处真实环境中一样。

2 虚拟现实的8个重要里程碑

Sensorama, 1962年

“ Sensorama "出现在1962年，用户把头探进设备内部就可以看到一些虚拟的影像，这是最初的，也是最基本的一种虚拟体验。

Sutherland, 1968年

1968年“计算机图形学之父” Lvan Sutherland设计了第一款头戴式显示器＂Sutherland＂。但收到当下技术限制，整个设备非常复杂沉重。

Jaron Lanier, 1987年

与前两者不同，Jaron Lanier并不是VR设备的名字，而是VR概念的提出者。

Virtual Boy, 1995年

VB算是任天堂最革命的产品，是具有突破性的，但这种思想对于当时的人来说是很难理解的，所以被遗弃了。

Google Glass, 2012年

2012年4月5日,谷歌发布Google glass，它具有和智能手机一样的功能,可以声控拍照、视频通话、文字处理和邮件发送等。相较于之前的VR设备,谷歌眼镜功能强大并且体积较之前的所有VR产品小了很多。

Oculus Rift, 2012年

Oculus Rift让普通消费者开始关注虚拟现实设备，Oculus Rift先下仍在开发。值得期待的是，消费类版本已经在2016年的第一季度推出。

PlayStation VR, 2014年

2014年GDC游戏者开发大会上，索尼发布了 PlayStation专用虚拟现实设备 Project Morpheus，受到极大关注。

HTC Vive，2015 年

HTC Vive是为用户量巨大的综合性数字游戏发行平台服务的虚拟现实产品。

3 VR AR MR三者之间的区别

VR

VR系统具有以下5个特点，高度沉浸感，高度实时性与交互性，良好的系统集成度和整合性，良好的开放性，支持多种输入输出设备并行工作。

AR

AR全称AugmentedReality，意为增强现实，即“现实”就在这里，但是它被虚拟信息增强了。基于全息投影技术将虚拟世界叠加在现实世界之上，实现人类与虚拟环境的互动。

MR

混合现实(MR)，包括增强现实和增强虚拟。“混合”就是指AR与VR加起来混合成一个新的技术（MR=VR+AR）。

4 核心技术

立体显示技术：

对于初次接触虚拟现实产品的人来说，第一印象就是到目前为止仍稍显笨重的头戴显示设备。从某种意义上来说,头戴显示设备是虚拟现实的核心设备之一，同时也是虚拟现实系统实现沉浸交互的主要方式之一。就目前情况来看，市面上任何一种虚拟现实技术产品，头戴设备所用到的立体高清显示技术都是最关键的一项技术。人眼的立体视觉原理是立体显示技术的研究依据，研究人眼的立体视觉机制，把握立体视觉的规律，对立体显示系统的建立是十分必要的 [12]。

多感知自然交互技术：

多感知自然交互技术有以下分支：动作捕捉，3D光感应，眼动追踪，语音交互，触觉技术，嗅觉及其他感觉交互技术，数据手套和数据衣，模拟设备。顾名思义：“多感知”，就是多种感知，包括视觉，嗅觉，触觉，听觉，将人感知这个自然的方式虚拟，结合起来，达到身临其境的那种感觉。

3D建模（构造二次元虚拟世界）：

为了打造完美的虚拟现实体验，要从零开始构建一个位于异度空间的虚拟世界,或是将现实生活中的场景人物转化成虚拟世界的一部分。以科幻电影中的情景构建为例：首先用3D摄像机或360度全景拍摄技术来拍摄现实生活中的一些场景，然后通过虚拟现实引擎来处理加工这个信息；或直接经由3D计算机建模。

3D全息投影：

3D全息投影技术可以分为投射全息投影和反射全息投影两种，不同于传统的立体显示技术利用双眼视差的原理，3D全息投影技术可以将光线投射在空气或者特殊的介质上真正呈现3D的影像。

5 结束语

本文所提到的只是虚拟现实技术的几个方面，总体来说它在各个领域都有重要应用。虚拟现实技术拥有广阔的市场前景，将为未来人类的生活带来极大便利，成为实现人类想法的有力工具。

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