VR（虚拟现实）是什么

VR（虚拟现实）作为一个观点提出已经良久，在各种科幻作品中都能看到它的身影，但作为实实在在的运用，真切地走进人们的日常生活，可以说还是一个时髦的新事物。

这些年VR（虚拟现实）技能逐步成熟，运用处景日益丰富，开始在各个方面渗透到人们的生活中，但是你真的理解虚拟现实吗？它到底是什么，能用来做什么。

这一期先考试测验初步从定义和事理方面大略先容下虚拟现实。

一、VR定义

如果身边人问你什么是VR，可能大多数人会回答“虚拟现实”，由于VR全称是Virtual Reality。

那什么是虚拟现实？普通来讲便是通过各种技能在打算机中创建一个虚拟天下，用户可以沉浸个中，利用视觉、听觉、触觉、嗅觉等觉得来感知这个虚拟天下，并能与个中的场景、物品、乃至虚拟人物等进行交互。

这是我能想到的比较完全的定义，由于它基本上说清楚了虚拟现实的三个主要特色：

1. 沉浸性

这个特性首先是指用户带上VR头显，遮住视线，看不到现实天下，只能看到打算机天生的画面。
其次VR头显凸透镜放大人眼看到的即时图像范围，产生90~120度范围视野，这样的视野大概和三通道的环幕投影系统产生的效果差不多，人眼被滋扰的可能性大大降落。

再次头显中旁边眼每一个时候看到的图像是不一样的，从而产生很强的立体纵深感。

其余当人迁徙改变头部时，头显上陀螺仪能够及时关照图像天生引擎更新实时画面，让人觉得自己在看一个环抱的虚拟空间，从而产生360度三维空间感。

2. 交互性

用户能够像在现实天下中“待人”“接物”一样，在虚拟天下中行走、跑、跳、蹲下、站起、抓取、投掷、开释、对话等等。

目前虚拟现实中一样平常通过穿着设备进行交互，例如手柄、手套、贴片、脑机接口等。
也有其他自然交互办法：例如措辞识别、大略的手势识别等。

目前虚拟现实中的交互技能处在不断探索改进中，交互起来并不自然。

3. 多感知性

虚拟现实技能目标是为了尽可能呈现与现实天下同等的感官体验。

1）视觉

利用逼真的人物、物品、场景制作与渲染技能，得到以假乱真的视觉体验。

利用最前辈的画面捕捉技能、体感掌握技能以及画面渲染技能塑造的虚拟人物。

2）听觉

利用声场重修、共振音频等技能仿照繁芜的空间声场产生与现实天下相同的声场效果。

3）触觉

目前主流产品通过手柄震撼供应触觉反馈，也有一些专业手套设备，通过向手指、手掌施加浸染力，供应触觉反馈。

再比如一些电子皮肤贴片通过振动力度和频率来反馈，还有比如脑机接口利用生物监测以及脑电旗子暗记处理技能供应免提交互等。

4）嗅觉

目前也有公司和团队在研究VR气味，但这个维度目前还存在门槛，离在安全的情形下全面拟真还有不小的间隔，并在用户体验上也存在尺度把握温柔应性问题。

左侧是 Feel Real VR Mask 气味面具，可以外接到头盔上，为某些场景供应气味沉浸；右侧的 Tesla Suit 触感套装，包括触觉反馈、动作捕捉、景象掌握和生物反馈系统。

它的触觉反馈系统基于经皮电神经刺激和电肌肉刺激，借助肌肉电脉冲技能，以生物电的形式来将觉得由神经系统传到大脑。

这个套装基本上知足了触觉反馈的两个维度：力反馈（感知物体形状，重量，硬度等）、触感反馈（感知物体纹理，粗糙度，冷热等），从而利用户可以更加切身的体验虚拟天下（这些设备目前也遍及不了，缘故原由肉眼可见，就不展开说了）。

现在有很多人把VR与3D技能混为一谈，把3D电影，3D游戏，3D指挥中央、3D展馆等等都理解为虚拟现实运用，相信通过以上特性可以看出明显的不同了吧。

二、运行事理

VR观点实在早在1935年小说家温鲍姆的著作《皮格马利翁眼镜》中就已提出，产品也是经由几十年历史一代代人完善与发展，近些年产品迭代速率加快。

比较标志性的事宜有谷歌2014年推出Cardboard，将VR终端设备小型化，之后三星GearVR、海内狂风魔镜等各种眼镜盒子（这些都算不上真正的VR设备），2016年HTC推出划时期的VR设备HTC VIVE，算是初步体验到虚拟天下，再之后VR设备涌现百花齐放的格局，什么PS VR、RIFT/QUEST、Valve Index、PICO等等。

那么这些VR设备到底是如何运行的呢，理解它的运行事理有助于我们更好地理解虚拟现实产品。
由于在VR设备是综合利用各种技能完成虚拟内容的呈现，这里大略下描述个中涉及部分内容，后期找韶光可以对个中紧张技能展开先容。

首先是须要制作天生虚拟现实内容，不管是游戏、视频、还是行业运用，都是要综合利用各种软件工具对虚拟现实内容进行调研、剖析、设计与开拓完成。
紧张包括：建模、贴图、动画制作、导入开拓引擎、音效、图形界面、灯光、殊效，编写交互代码、发布优化等等过程（全景、视频的制作流程不太一样）。

一个范例的VR团队须要内容策划师、美术、建模工程师、音效制作职员、动画师、殊效制作职员、开拓职员、测试等角色，个中各个角色还可以进一步细分，例如建模工程师还可以细分为原画设计师、角色设计师、场景师、动漫设计师、UI设计师等等。

以是VR内容的制作一样平常都须要一个团队，每种VR运用的开拓流程不完备同等，下图举例：VR游戏开拓的简要流程。

其次制作好的VR内容在电脑或者一体机上运行起来，须要将每一帧的画面传输给头显设备，展示出来，这就须要显示技能。

一样平常VR眼镜为了立体成像，让旁边眼看到的图像各自独立分开，并且让旁边眼画面连续交替显示在屏幕，利用人眼视觉暂留神理特色，就可以看到立体3D图像。
详细须要通过分色、分光、分时、光栅等技能，再利用打算机图形学对立体成像画面反畸变、合成、位置预测等处理才能有“真实感”。

为了提高画面渲染效率，还要引入视点渲染技能。
如果每一帧画面的获取来自网络做事器（对付头显设备只卖力展示画面，不卖力打算渲染的情形），那么还须要用到云打算、边缘打算、5G等技能。

再次当人物在虚拟场景中移动、迁徙改变、举头、低头、蹲下、站起等等，打算机能够实时精准的根据新的位置信息产生新的画面，就须要定位追踪技能。

目前主流的两种办法，一种是Outside-In办法，通过基站发射激光定位头显和手柄上的传感器坐标位置和方向等，并将数据传给打算机。
打算根据这些数据，判断用户的姿势，位置等信息，并由此生成实时画面。

另一种是Inside-Out办法，紧张根据摄像头，传感器（加速计、陀螺仪等）设备数据，综合运行打算机视觉，重力、加速度等剖析用户的位置、姿势信息，天生实时图像（这种办法没有基站定位）。

此外VR设备还须要根据用户动作指令做出相应，给予画面反馈，或者给予物理反馈等，这就须要识别技能。
例如打开门进入新的房间，与角色人物招手、瞩目，语音发出指令，枪支射击、拉弓射箭，物品拾取等操作须要VR设备识别并反馈。

这里面要综合利用手势识别（紧张根据佩戴手套或手柄按键进行硬件检测，也有利用打算机视觉算法打算）、语音识别、面部识别（利用面部贴片或视觉打算）、眼动追踪（利用视觉打算、机器学习、眼部肌电旗子暗记）、以及触觉、嗅觉反馈等技能。

VR设备运行过程中涵盖的技能实在太多，对付大部分VR运用开拓职员来讲，实在也用不上这些技能，由于设备本身已经为我们屏蔽底层技能细节。

但理解它的实现事理对我们设计出契合的产品，还是有帮助的。

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