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罗家英:vr是什么

罗家英:vr是什么

  vr是什么?

  对于vr很多人还感觉到比较陌生,并不知道这是什么意思,代表着什么技术,其实vr也就是虚拟现实,下面我们具体介绍一下vr是什么,它有哪些特征,具体应用领域在哪些地方等等,我们全方位了解一下。

  vr是什么技术?

  VR(Virtual Reality,即虚拟现实,简称VR),是由美国VPL公司创建人拉尼尔(Jaron Lanier)在20世纪80年代初提出的。其具体内涵是:综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中,计算机生成的、可交互的三维环境成为虚拟环境(即Virtual Environment,简称VE)。虚拟现实技术实现的载体是虚拟现实仿真平台,即(Virtual Reality Platform,简称VRP)。

  VR技术介绍

  VR=Virtual Reality,虚拟现实,或称灵境技术,实际上是一种可创建和体验虚拟世界(Virtual World)的计算机系统。

  那么,什么是虚拟现实技术?

  虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),是由美国VPL公司创建人拉尼尔(Jaron Lanier)在20世纪80年代初提出的。其具体内涵是:综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中,计算机生成的、可交互的三维环境成为虚拟环境(即Virtual Environment,简称VE)。

  2014年3月26日,美国社交网络平台Facebook宣布,将斥资20亿美元收购沉浸式虚拟现实技术公司Oculus VR。 Fackbook 首席执行官Mark Zuckerberg坚信虚拟现实将成为继智能手机和平板电脑等移动设备之后,计算平台的又一大事件。并计划将Oculus的应用拓展到游戏以外的业务,在此之前,Oculus主要用于为人们在游戏过程中创造身临其境的感觉。Facebook收购Oculus,使得虚拟现实这个科技行业小众的名词,开始为更多业外的人们所熟悉。业内人士称,虚拟现实时隔70多年,又迎来了春天。

  vr发展历史

  虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段(1963)年以前虚拟现实萌芽为第二阶段(1963 -1972 )虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段(1973 -1989 )虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段(1990 -2004 )。

  vr是什么?应用领域有哪些?

  VR(虚拟现实)技术可广泛的应用于城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害、教育培训等众多领域,为其提供切实可行的解决方案。

  在先进制造业领域,站在大飞机发动机的3D影像面前,“可任意拆卸”这个虚拟现实的强项表现得淋漓尽致。操作人员可以把虚拟发动机的许多部件逐一拆下,再进入发动机内部。“虚拟现实”实现了跨平台的交互式设计、虚拟展示、虚拟装配、CAE数据可视化等功能,大幅提高设计团队的设计效率,使研发人员能及时发现、修正设计缺陷和潜在的工艺问题,提高产品开发的制造成功率。

  关键技术

  虚拟现实是多种技术的综合,包括实时三维计算机图形技术,广角(宽视野)立体显示技术,对观察者头、眼和手的跟踪技术,以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。下面对这些技术分别加以说明。

  实时三维计算机图形

  相比较而言,利用计算机模型产生图形图像并不是太难的事情。如果有足够准确的模型,又有足够的时间,我们就可以生成不同光照条件下各种物体的精确图像,但是这里的关键是实时。例如在飞行模拟系统中,图像的刷新相当重要,同时对图像质量的要求也很高,再加上非常复杂的虚拟环境,问题就变得相当困难。

  显示

  人看周围的世界时,由于两只眼睛的位置不同,得到的图像略有不同,这些图像在脑子里融合起来,就形成了一个关于周围世界的整体景象,这个景象中包括了距离远近的信息。当然,距离信息也可以通过其他方法获得,例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。

  在VR系统中,双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的,显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器,但用户带上特殊的眼镜后,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,奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感。

  用户(头、眼)的跟踪

  在人造环境中,每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态,而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的。

  跟踪头部运动的虚拟现实头套:在传统的计算机图形技术中,视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的,用户的视觉系统和运动感知系统是分离的,而利用头部跟踪来改变图像的视角,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来,感觉更逼真。另一个优点是,用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境,而且可以通过头部的运动去观察环境。

  在用户与计算机的交互中,键盘和鼠标是目前最常用的工具,但对于三维空间来说,它们都不太适合。在三维空间中因为有六个自由度,我们很难找出比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动。现在,已经有一些设备可以提供六个自由度,如3Space数字化仪和 SpaceBall空间球等。另外一些性能比较优异的设备是数据手套和数据衣。

  声音

  人能够很好地判定声源的方向。在水平方向上,我们靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向,因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的,所以会有一种方向感。现实生活里,当头部转动时,听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中,声音的方向与用户头部的运动无关。

  感觉反馈

  在一个VR系统中,用户可以看到一个虚拟的杯子。你可以设法去抓住它,但是你的手没有真正接触杯子的感觉,并有可能穿过虚拟杯子的“表面”,而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。

  语音

  在 VR系统中,语音的输入输出也很重要。这就要求虚拟环境能听懂人的语言,并能与人实时交互。而让计算机识别人的语音是相当困难的,因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。例如,连续语音中词与词之间没有明显的停顿,同一词、同一字的发音受前后词、字的影响,不仅不同人说同一词会有所不同,就是同一人发音也会受到心理、生理和环境的影响而有所不同。

  使用人的自然语言作为计算机输入目前有两个问题,首先是效率问题,为便于计算机理解,输入的语音可能会相当啰嗦。其次是正确性问题,计算机理解语音的方法是对比匹配,而没有人的智能。

  vr技术的应用:

  全培训系统

  它不但能向员工呈现操作流程的各种场景,引导他们学习、掌握安全操作技能,还能模拟事故发生、火光熊熊的场面,让员工在沉浸式虚拟影像中开展救援行动。

  影视

  早在2015年年初的美国圣丹斯电影节上 ,一部完全依靠CG制作的VR短片《LOST》就曾引来一阵热议。同年7月,同样是由《LOST》制作公司带来了他们的第二部VR短片《HENRY》。与之前的《LOST》不同,这一次他们在片中设计了“交互式”场景,改变了观众完全被动式的体验。就连《速度与激情》系列的导演林诣彬也在今年拍摄了一部VR短片《HELP》。由此可见,VR的春风确实已经开始刮向电影行业。

  绘画

  谷歌在HTC与Valve联合开发的VR设备HTC Vive的基础上打造了Tilt Brush,其实就是VR版的Photoshop,通过使用HTC Vive的左右控制器来实现绘画创作。左边控制器在虚拟空间当中映射出一个立方体,显示出控制面板菜单,可转动立方体进行选择;右边控制器则相当于鼠标,当光标移动到相应菜单上时会有英文提示。其画板就是整个的三维立体空间,你可以为之设置壁纸背景,线条也可以自由设置色彩。

  虚拟现实游戏

  目前,在SteamVR平台上已经可以通过HTC Vive来体验虚拟现实游戏

  Steam 的官方网页显示,目前支持虚拟现实的游戏有 204 款。其中不乏《Half-Life》这种大作,并且所有推荐游戏都支持 base station 动作捕捉系统。

  vr发展的五大障碍:

  虚拟现实技术未来将会发展成一种改变我们生活方式的新突破。在第一代Oculus Rift的开发者大会上,所有与会者都看到了一个充满潜力的虚拟现实平台。

  但是从现在来看,虚拟现实技术想要真正进入消费级市场,还有一段很长的路要走,包括Oculus公司在内。在Oculus内部,也对虚拟现实技术现在面对的问题进行了讨论,并且不断的在寻找解决方法。虽然所有问题最终都会找到答案,但是都不太可能在一夜之间全部解决。

  目前,开发者如何为用户提供一个真正身临其境的游戏或应用体验还存在比较大的技术局限性,而一些问题到现在仍然还没有很好的解决办法。

  1. 没有真正进入虚拟世界的方法

  2. 如何“输入”是一大困扰

  3. 缺乏统一的标准

  4. 容易让人感到疲劳

  5. 装备笨重不美观

  以上就是有关vr是什么技术的简单介绍,通过本文的介绍,是不是对vr有了初步的认识呢?

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