VR,让虚拟世界触手可及!
发布时间:2017-01-18阅读次数: 844来源:和远科技

2016是开启虚拟现实的新纪元。当然,很多人依然好奇虚拟现实究竟有何特别之处,尤其是那些尚未体验过这项技术的人,今天小编就给大家科普一下有关虚拟技术的基础知识。

1.什么是虚拟现实?

虚拟现实,又叫灵境技术,是2外文Virtual Reality的翻译,简称为VR。百度百科针对虚拟现实的最新定义非常简单:虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真,使用户沉浸到该环境中。 



从这段话中,我们可以看出虚拟现实已经成为仿真技术的一个重要发展方向,即虚拟现实是仿真技术结合计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术融合、交叉的一门前沿技术。这其中还能看出虚拟现实的三个关键特点:可交互性、三维感、沉浸感!

2.虚拟现实发展历程图


 

3.VR的原理是什么?

虚拟现实基于立体眼镜的工作原理

 


        立体眼镜基于人眼的立体视觉机制,一只眼睛只能看到奇数帧图像,另一只眼睛只能看到偶数帧图像,通过奇偶帧之间的图像差异来营造虚拟的立体感,进而让大脑形成虚拟的距离判断,产生三维虚拟感。

基于HMD的虚拟现实系统工作原理



        使用者采用头盔显示器产生虚拟视觉,利用数据手套产生虚拟触动感,通过语音识别对系统主机下达操作命令,与此同时,头、手、眼均有跟踪器的追踪,使系统达到尽可能的实时性,进而营造一个三维空间的虚拟世界。

有关VR的辩论



正方:首先,以FacebookOculus)、SamsungHTCValve、索尼以及Google等为首的技术大公司纷纷完成了VR布局并于本月初联合成立VR联盟,虚拟现实全球生态体系正在形成;



其次,在VR领域,资本的投入、技术的进展、新产品的发布,以及VR大数据的一系列应用及推进,都呈现爆发性的增长;第三,VR开始从一个小众的媒介慢慢发展成为一个大众媒介,今年的美国大选借助虚拟现实技术,通过VR直播、虚拟集会、VR数据分析为大众呈现了整个大选过程。

反方:虚拟现实仍存在很多技术难题需要解决,短时间内VR产业快速发展无从谈起。首先,VR硬件发展面临硬件配置要求极高,价格昂贵的门槛、标准不统一等问题;



其次,VR内容发展面临内容资源匮乏,VR产品品质粗糙,兼容性差;第三,虚拟现实会引起健康风险,难以避免的眼疲劳、眩晕和恶心是虚拟现实体验带来的副作用;此外,虚拟现实技术还存在屏幕的清晰度不够、画面延迟、设备分裂且适配难度大、使用场景局限、各个平台之间不能互相支持等问题。

5.VR与ARMR的区别

随着越来越多带“R”的技术出现,人们也变得迷茫起来,很多人在问,这三种技术到底指的什么?三者的区别又是什么?各自应用在哪些领域?下面我将举些实际的例子说明,希望各位看完后能茅塞顿开。

VR(Virtual Reality虚拟现实),说得通俗一点就是假的、人工制造的情景,所看到的情景全部是靠设备产生的。VR呈现的场景往往通过VR采集设备(如相机)、景象制作设备、计算机软件、VR眼镜等工具联合提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让人们进入到虚拟的世界中,如同身临其境。最典型的VR应用例子如VR游戏或VR演唱会直播,你无需在现场,通过VR把你虚拟到演唱会现场。

AR(Augmented Reality增强现实),通俗解释是真假结合,它是将虚拟的信息应用到真实世界,使真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间中,使之能够同时存在。一个典型的应用场景:用户戴着AR眼镜,当他进入一家水果超市,AR眼镜会立刻提示他面前这堆水果的种类与产地、酸度、甜度、是否无公害、以及被采摘存储时间等信息,这些信息能让使用者能够轻松的判断这些水果是否新鲜合口味。或者是一名飞机工程师,在进行发动机检修的时候,AR眼镜会自动提示他面前的零件的剩余寿命,是否需要更换,以及相关的备件的摆放位置和操作手册等。

MR(mixed Reality混合现实),是ARVR的结合,取二者所长弃二者所短,当然混合现实还属于比较新的一项概念,未来还有很大的发展空间,目前主要指可穿戴设备的发展。举个MR应用的例子,当你站在一座商场前面,戴上MR设备,你看到了所有打折信息,同时你也可以看这座商场从规划图到修建完毕的整个过程,就如同你参与了修建一样。

如果你三种技术都曾体验过,应该可以从画面和视觉呈现方式上区分这3项技术。从画面的角度来讲,VR是纯虚拟数字画面,而AR为虚拟数字画面加上裸眼现实,MR是数字化现实加上虚拟数字画面。进一步解释MRAR的区别在于:MR通过一个摄像头让你看到裸眼都看不到的现实,AR只管叠加虚拟环境而不管现实本身。



从视觉呈现方式来讲,VR的视觉呈现方式是阻断人眼与现实世界的连接,通过设备实时渲染的画面,营造出一个全新的世界;AR的视觉呈现方式是在人眼与现实世界连接的情况下,叠加全息影像,加强其视觉呈现的方式;MR(混合现实)是虚拟现实技术的进一步发展,该技术在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路,以增强用户体验的真实感。一句话概述ARMR的区别:虚拟信息如果跟随视线移动就是AR,如果相对于真实物品固定的就是MRMR的典型代表莫过于微软的HoloLens混合现实技术了。

6.典型案例

 

 

虚拟游戏

伴随着技术条件的初步成熟,设备应用的日臻完善,虚拟与游戏的结合率先打开了虚拟市场的蓝海。相比较于其他领域,虚拟游戏的发展有着天然的优势:首先,虚拟游戏开发商基本可以使用现有的游戏开发流程及开发工具进行虚拟现实游戏开发,相对而言,开发成本会大幅降低,过渡也会比较平滑。



游戏对很多人有些与生俱来的强吸引力。即使是Facebook CEO马克.扎克伯格也抵挡不住其魅力,为Oculus Toybox叫好这是我最近感受到的最疯狂的Oculus体验。而Oculus亦已宣布,将与多家游戏工作室进行合作,预计今年年底游戏数量将达到100多款。虚拟游戏在虚拟现实的应用,实属势不可挡。

视频娱乐

如今的电影院的观众已经在享受3D电影了,但是有了类似Oculus Cinema的app,观众可以更加沉浸在电影体验里。他们可以通过VR头显设备投射出的巨大虚拟屏幕看电影,就好像在自己的个人影院里。



在图像和声音效果的包围中,他们会觉得自己身临其境。例如通过VR电影拍摄公司Next VR提供的服务,你可以身临其境地观看太阳马戏团的表演,或者Codeplay的演唱会,远离疯狂粉丝的喧闹。

虚拟直播

目前虚拟直播十分火红。此前,使用三星Gear VR配合相关App就能观看NBA球赛直播,其高清画面和流畅度使得画面与现场相差无几,逼真程度堪比现场观看。

 

 

总部位于美国旧金山的初创公司LiveLike VR开发了一个虚拟体育馆的应用程序,无论来自同一地区还是世界各地的朋友都可以在虚拟现实里一起观看比赛。

医疗保健

医疗保健一直都是虚拟现实技术的主要应用领域。一些机构利用计算机生成的图像来诊断病情。虚拟现实模拟软件公司Surgical Theater and Conquer Mobile,使用CAT扫描或者超声波产生的诊断图像来生成患者解剖结构的3D模型。虚拟模型帮助新的和有经验的外科医生来决定最安全有效的方法定位肿瘤,决定手术切口,或者提前练习复杂的手术。


 

除了手术,虚拟现实可以用作一种高性价比而且有趣的康复工具。在欧洲中风和脑损伤的病人现在可以使用MindMaze创造的沉浸式虚拟现实疗法恢复运动和认知能力,据该公司所说,恢复速度要比传统的物理疗法更快。MindMaze里的虚拟练习和实时反馈让恢复过程好像是玩游戏,有助于鼓励患者每天练习活动。

教育

虚拟现实内容和访问在全球的分布格局无疑会影响教育的转型。虚拟现实学习的早期应用领域主要集中在硬科学领域,硬科学包括生物学、解剖学、地质和天文,通过与三维物体、动物环境的交互方式,显著提升课程的专注度并增加了学习机会。




据报道,美国圣泽维尔大学的850学生通过虚拟现实技术学习了关于太阳系的知识,并且搭上太空飞船探索了太阳系每一个星球。这样的教学无疑是令人期待的。

工程

        多年以来,以和远科技为首的高新技术企业一直投身于为高端制造业提供PLM产品全寿命周期虚拟仿真应用与咨询服务。在密歇根州迪尔博恩的沉浸式实验室,员工可以带上虚拟现实头盔来检查汽车的内部和外部,也可以在汽车被生产出来以前坐在车里体验。这个虚拟现实原型系统允许来自不同部门的设计者和工程师们仔细检查不同的元素,比如发动机和内饰,以及发现一些潜在的问题。



此外,随着计算机技术的发展,虚拟现实早已在CAD计算机辅助设计、CAE计算机辅助分析、CAM计算机辅助制造等行业深入应用。汽车制造业也是同样的道理,有很多汽车设计,都是借助虚拟现实技术来进行前期样机的设计评测的。

这些技术也和虚拟现实技术有着千丝万缕的联系。在汽车设计阶段,厂商可以利用VR技术得到1比1的仿真感受,对车身数据进行分层处理,设置不同的光照效果,达到高度仿真的目的。然后还可以对该模型进行动态实时交互,改变配色、轴距、背景以及查看细节特征结构。设计师可以第一时间看到效果。

零售

很多人已经对于在线购物网站很熟悉,但是像Trillenium一样的虚拟现实应用将会成为消费者在线购物的下一站。这些应用可以提供整个商店的虚拟导游,提高传统在线购物的体验。相对于传统的通过查看网站目录购物,消费者可以得到实时的购物体验,甚至和朋友一起购物。该应用已经得到欧洲一家最大的在线零售商ASOS的注意。通过与Trillenium的合作,消费者很快就可以通过使用他们的头盔从ASOS上购物,就像从亚马逊上买东西一样轻松。



淘宝购物节上刷爆朋友圈的“Buy+”,率先为我们展示了VR在购物领域所引发的非凡体验。虽然当时仅进行了内衣等商品的展示,但根据阿里官方的计划,淘宝Buy+除了能为用户带来360度全景浸入式购物体验之外,还具有“更换大小/颜色”、“买家秀”、“卖场展示”等环节,甚至还有虚拟导购员和社交的角色。在国外,亚马逊虽然相对低调,但也在紧锣密鼓地谋划着进军增强现实购物领域。相信在不久的将来,充分结合了线上便捷与线下体验的VR购物,将打破传统的物理购物限制,并由此引领新未来购物的新模式。

军事

目前VR技术在军事领域的应用集中在模拟真实战场环境和模拟诸军种联合演习两方面。



将虚拟现实应用于军事领域,符合减少人员、物资的损耗,提高军事训练效费比的现实需求与发展方向。今后的应用将会越来越广泛,发挥的作用也将会越来越大。而随着VR技术的进一步发展,未来的士兵将在模拟舱内身经“百战”,体验生死,磨练意志,娴熟战术技能。超前的训练使军队在虚拟中体验战争、把握战争,以往那种认为“战术专家是打出来的,而不是训练出来”的观念正面临严峻挑战。超前模拟已成为军事训练的全新领域。

服装设计

在美国,虚拟现实技术已融入服装设计,消费者可以在家里带上一个VR眼镜,通过网店试选衣服。

 

 

消费者可以将自己的身体数据上传给服装设计师,设计师可以在虚拟空间里先选择和设置布料的参数(重力,风力),进行人体动力学运动的模拟和仿真,人们在购买衣服时可以在家试穿虚拟的衣服,然后购买,这样就不会出现网购尺码或样式不满意的结果。

建筑设计

国内一家在建筑设计领域以VR技术为切入口的公司——光辉城市。该公司的建筑设计师将Sketchup、3Dmax等主流模型文件一键上传至光辉城市旗下的Smart+平台,半小时左右即可获得由云端引擎全自动转化的VR虚拟现实展示方案,客户可以戴上VR头显观看全方位的立体建筑模型。


 

 效果图是建筑行业里的重要环节之一,如果交互性不足,效果图只能做定点渲染,展现的内容非常有限。动画虽然可以多方位展示构想,但人却不能参与其中进行随心所欲的漫游。虚拟现实技术的引入可以使设计师和客户在设计的场景里自由走动,观察设计效果,完全替代了传统的效果图和动画,实现3D漫游。

旅游

所谓VR+旅游,即通过VR头显,让用户领略世界各地的风景无限。当这些风景以3D交互视频的形式、360度全景式呈现在我们眼前的时候,也就意味着我们将可以抵达任何想要到达的目的地,无论是外国,还是外星球,这将是多么令人神往。



就好比在去年的F8开发者大会上,扎克伯格为希望去意大利小镇的观光者展示了一段VR旅游视频,让大家以虚拟方式实地考察当地的酒店和风景,甚至可以在市场或城市广场上闲庭信步,感受其真实的体验。

总之,经过50多年的演进和积累,虚拟现实正处在抵达技术临界点的前夜,在全球范围内掀起了虚拟现实普及化的浪潮。在虚拟现实的奇妙世界中,人们可以穿上模拟飞行装置,从第一视角体验鸟儿飞翔的感觉;可以为了挑战极限、追求刺激,而去乘坐更为带感的虚拟现实过山车;更可以借助无重力模拟器体验在太空站做宇航员的感受……

而这一切都是虚拟现实技术带给人类的新体验。在未来,随着虚拟现实与互联网、机器人、人工智能、大数据等技术的进一步发展与融合,VR技术在各个领域的应用必将得到拓展,与人们衣食住行的联系也必将变得更为紧密。