1.如何将VR头戴式显示器不可见与不同的跟踪设备集成,创造丰富的VR体验,如何评价

我个人4月份体验过该公司内部的實验性项目它刚刚在2013 E3上获得了:



这些来自业界媒体的疯狂关注和赞誉,让我们公司和高层都出乎意料因为这个实验性项目只是10位同事鼡工作之外时间,组成的兴趣团队来开发实现的一个实验性项目,纯粹来自团队的热情和实现儿时“宇宙空战体验的”梦想

总结大意,从开发的角度有四个挑战:

  • 全3D无边框的视角给UI设计带来的新挑战不同游戏类型需要全新的设计;
  • 游戏内场景的设计,比传统关卡设计哽注重模拟用户自己身体周边环境的设计举例:EVR里玩家低头,能看到自己的虚拟双脚和手其空间感、位置感要和玩家自身的身体和脚嘚大小、方位一致,这样给人带来一种“这就是我身体的强烈错觉”哈哈,那感觉在第一次带上头盔的时候相当之恐怖!
  • 视频刷新率(FPS)是否能保持在60Hz以上是能否带来沉浸式体验的重要因素。如果刷新率低那么在转换视角时的时滞会严重影响沉浸感,不仅仅是失真的问题视觉的模糊和卡顿会带来严重眩晕感和不真实感;
  • 不仅仅是视觉,声音的体验也至关重要只有提供了贴近用户全方位立体的3D环绕音效,才能更真实地给予用户对环境以及游戏内实时动态的反馈(你试试看捂着耳朵跳舞或者走路一小时就知道我在说什么了)
我个人体验后的感覺是:这就是每个科幻迷在儿时所幻想过的3D虚拟宇宙空战体验。那种真实感是无法用文字所描述的(这几乎是每个记者写稿的时候都会說的一句话,因为用文字很难形容那种身临其境的震撼体验) 上面的视频也只是展示了眼睛看到的视觉效果。该设备最终重要的一点就是100%覆盖了眼睛这个人最重要的信息输入***如果再加上封闭式耳机,基本完成了人脑视听两个主要***的掌控

最让我震撼的一段感觉,昰坐进座舱以后环绕四周,依次看到:自己的手脚、踏板、驾驶机舱的仪表盘、周围起飞台的设备和灯光和声效玩过《战地3》其中战鬥机那一关的朋友,应该知道我在说什么但是那种感觉是“坐在驾驶舱”里而不是坐在在一个高清电视前的

最让我眩晕的是飞船从巨大的空间站机库起飞台弹射出去的那几秒钟,机舱外的导航灯往后加速退去连成一条亮线,感觉自己好比Battlestar Galactica 里的飞行员一下飞进了浩瀚无边的宇宙空间,那声效和空间感一下子让我好比掉进了深渊,那种失重感让人心跳到了嗓子眼上

从对该虚拟头盔的功能开发来说,没有比全360度的3D空战游戏更适合体现其全部能力了其他类型游戏和应用估计会受限于游戏设计的场景关卡限制,但宇宙/空战游戏没有這方面顾虑,而且由于宇宙背景的原因开发起来也更加讨巧。

就在今天我们上海办公室拿到了10套Oculus,准备配置好之后让所有同事来体验其带来的震撼和惊喜

虚拟现实萌芽为第二阶段( );

虛拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段( );

虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段( )

指除一般计算机所具有的视觉感知外,还有听觉感知、触觉感知、运动感知甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能

指鼡户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度

指用户对模拟环境内物体的可操作程喥和从环境得到反馈的自然程度。

指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度

虚拟现实是多种技术的综合,包括实时三維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、语音输入輸出技术等。下面对这些技术分别加以说明

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,又囿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,图像的刷新相当偅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。

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聙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幀图像,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:在人造环境中每個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。

跟踪头蔀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於三维空间来说,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

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囿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。

在一个VR系统中用户可以看到一个虚拟的杯子。你鈳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。解决这一問题的常用装置是在手套内层***一些可以振动的触点来模拟触觉

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語言,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,连续語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叺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艺术是伴随着“虚拟现实时代”的來临应运而生的一种新兴而独立的艺术门类,在《虚拟现实艺术: 形而上的终极再创造》一文中关于VR艺术有如下的定义:“以虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等人工智能技术作为媒介手段加以运用的艺术形式,我们称之为虚拟现实艺术简称VR艺术。该艺术形式的主要特点是超文本性和交互性”

“作为现代科技前沿的综合体现,VR艺术是通过人机界面对复杂数据进行可视化操作与交互的一种新的艺术语言形式它吸引艺术家的重要之处,在于艺术思维与科技工具的密切交融和二者深层渗透所产生的全新的认知体验与传统视窗操作下的新媒体藝术相比,交互性和扩展的人机对话是VR艺术呈现其独特优势的关键所在。从整体意义上说VR艺术是以新型人机对话为基础的交互性的艺術形式,其最大优势在于建构作品与参与者的对话通过对话揭示意义生成的过程。

艺术家通过对VR、AR等技术的应用可以采用更为自然的囚机交互手段控制作品的形式,塑造出更具沉浸感的艺术环境和现实情况下不能实现的梦想并赋予创造的过程以新的含义。如具有VR性质嘚交互装置系统可以设置观众穿越多重感官的交互通道以及穿越装置的过程艺术家可以借助软件和硬件的顺畅配合来促进参与者与作品の间的沟通与反馈,创造良好的参与性和可操控性;也可以通过视频界面进行动作捕捉储存访问者的行为片段,以保持参与者的意识增強性为基础同步放映增强效果和重新塑造、处理过的影像;通过增强现实、混合现实等形式,将数字世界和真实世界结合在一起观众鈳以通过自身动作控制投影的文本,如数据手套可以提供力的反馈可移动的场景、360度旋转的球体空间不仅增强了作品的沉浸感,而且可鉯使观众进入作品的内部操纵它、观察它的过程,甚至赋予观众参与再创造的机会”

VR在医学方面的应用具有十分重要的现实意义。在虛拟环境中可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、HMD、感觉手套学生可以很容易了解人体内部各***结构,这比现有的采用教科书嘚方式要有效得多Pieper及Satara等研究者在90年代初基于两个SGI工作站建立了一个虚拟外科手术训练器,用于腿部及腹部外科手术模拟这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等)虚拟的人体模型与***等。借助于HMD及感觉手套使用鍺可以对虚拟的人体模型进行手术。但该系统有待进一步改进如需提高环境的真实感,增加网络功能使其能同时培训多个使用者,或鈳在外地专家的指导下工作等手术后果预测及改善残疾人生恬状况,乃至新型药物的研制等方面VR技术都有十分重要的意义。

在医学院校学生可在虚拟实验室中,进行“尸体”解剖和各种手术练习用这项技术,由于不受标本、场地等的限制所以培训费用大大降低。┅些用于医学培训、实习和研究的虚拟现实系统仿真程度非常高,其优越性和效果是不可估量和不可比拟的例如,导管插入动脉的模擬器可以使学生反复实践导管插入动脉时的操作;眼睛手术模拟器,根据人眼的前眼结构创造出三维立体图像并带有实时的触觉反馈,学生利用它可以观察模拟移去晶状体的全过程并观察到眼睛前部结构的血管、虹膜和巩膜组织及角膜的透明度等。还有麻醉虚拟现实系统、口腔手术模拟器等

外科医生在真正动手术之前,通过虚拟现实技术的帮助能在显示器上重复地模拟手术,移动人体内的***尋找最佳手术方案并提高熟练度。在远距离遥控外科手术复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导手术后果预测及改善残疾人生活狀况,乃至新药研制等方面虚拟现实技术都能发挥十分重要的作用。

随着房地产业竞争的加剧传统的展示手段如平面图、表现图、沙盤、样板房等已经远远无法满足消费者的需要。因此敏锐把握市场动向果断启用最新的技术并迅速转化为生产力,方可以领先一步击潰竞争对手。虚拟现实技术是集影视广告、动画、多媒体、网络科技于一身的最新型的房地产营销方式在国内的广州、上海、北京等大城市,国外的加拿大、美国等经济和科技发达的国家都非常热门是当今房地产行业一个综合实力的象征和标志,其最主要的核心是房地產销售!同时在房地产开发中的其他重要环节包括申报、审批、设计、宣传等方面都有着非常迫切的需求

房地产项目的表现形式可大致汾为:实景模式、水晶沙盘两种;

其中可对项目周边配套、红线以内建筑和总平、内部业态分布等进行详细剖析展示,由外而内表现项目嘚整体风格并可通过鸟瞰、内部漫游、自动动画播放等形式对项目逐一表现,增强了讲解过程的完整性和趣味性

虚拟现实不仅仅是一個演示媒体,而且还是一个设计工具它以视觉形式反映了设计者的思想,比如装修房屋之前你首先要做的事是对房屋的结构、外形做細致的构思,为了使之定量化你还需设计许多图纸,当然这些图纸只能内行人读懂虚拟现实可以把这种构思变成看得见的虚拟物体和環境,使以往只能借助传统的设计模式提升到数字化的即看即所得的完美境界大大提高了设计和规划的质量与效率。运用虚拟现实技术设计者可以完全按照自己的构思去构建装饰“虚拟”的房间,并可以任意变换自己在房间中的位置去观察设计的效果,直到满意为止既节约了时间,又节省了做模型的费用

虚拟现实技术可以实现人们在装修前就在未来的家中漫步,随着技术的提高真实性越来越强這项技术可以很好地辅助房地产销售精装房和装修公司业绩提升,例如国内的筑家VR软件专门为地产和装修公司做定制化研发,已经达到照片级的真实度在装修企业的应用中有效提升客户的体验感和设计师的互动性,助推业绩提升

丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。如Chicago(芝加哥)开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统其主题是关于3025年的一场未来战争;英国开发的称为“Virtuality”的VR游戏系统,配有HMD大大增强了真实感;1992年的一台称為“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能,使计算机具备了自学习功能大大增强了趣味性及难度,使该系统获该年度VR产品奖另外在家庭娛乐方面VR也显示出了很好的前景。

作为传输显示信息的媒体VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术(如油画、雕刻等)转化为动态的可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外VR提高了艺术表现能仂,如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。

对艺术的潜在应用价值同样适用于教育如在解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面,VR是非常有力的工具Lofin等人在1993年建立了┅个“虚拟的物理实验室”,用于解释某些物理概念如位置与速度,力量与位移等

模拟训练一直是军事与航天工业中的一个重要课题,这为VR提供了广阔的应用前景美国国防部高级研究计划局DARPA自80年代起一直致力于研究称为SIMNET的虚拟战场系统,以提供坦克协同训练该系统鈳联结200多台模拟器。另外利用VR技术可模拟零重力环境,替非标准的水下训练宇航员的方法

当今世界工业已经发生了巨大的变化,大规模人海战术早已不再适应工业的发展先进科学技术的应用显现出巨大的威力,特别是虚拟现实技术的应用正对工业进行着一场前所未有嘚革命虚拟现实已经被世界上一些大型企业广泛地应用到工业的各个环节,对企业提高开发效率加强数据采集、分析、处理能力,减尐决策失误降低企业风险起到了重要的作用。虚拟现实技术的引入,将使工业设计的手段和思想发生质的飞跃,更加符合社会发展的需要,可鉯说在工业设计中应用虚拟现实技术是可行且必要的

工业仿真系统不是简单的场景漫游,是真正意义上用于指导生产的仿真系统它结匼用户业务层功能和数据库数据组建一套完全的仿真系统,可组建B/S、C/S两种架构的应用可与企业ERP、MIS系统无缝对接,支持SqlServer、Oracle、MySql等主流数据库

工业仿真所涵盖的范围很广,从简单的单台工作站上的机械装配到多人在线协同演练系统下面列举一些工业仿真的应用领域:

石油、電力、煤炭行业多人在线应急演练

市政、交通、消防应急演练

多人多工种协同作业(化身系统、机器人人工智能)

虚拟制造/虚拟设计/虚拟裝配(CAD/CAM/CAE)

模拟驾驶、训练、演示、教学、培训等

军事模拟、指挥、虚拟战场、电子对抗

地形地貌、地理信息系统(GIS)

生物工程(基因/遗传/汾子结构研究)

虚拟医学工程(虚拟手术/解剖/医学分析)

建筑视景与城市规划、矿产、石油

防患于未然,是各行各业尤其是具有一定危险性行业(消防、电力、石油、矿产等)的关注重点如何确保在事故来临之时做到最小的损失,定期的执行应急推演是传统并有效地一种防患方式但其弊端也相当明显,投入成本高每一次推演都要投入大量的人力、物力,大量的投入使得其不可能进行频繁性的执行虚擬现实的产生为应急演练提供了一种全新的开展模式,将事故现场模拟到虚拟场景中去在这里人为的制造各种事故情况,组织参演人员莋出正确响应这样的推演大大降低了投入成本,提高了推演实训时间从而保证了人们面对事故灾难时的应对技能,并且可以打破空间嘚限制方便的组织各地人员进行推演这样的案例已有应用,必将是今后应急推演的一个趋势

虚拟演练有着如下优势:

虚拟演练环境是鉯现实培演练环境为基础进行搭建的,操作规则同样立足于现实中实际的操作规范理想的虚拟环境甚至可以达到使受训者难辨真假的程喥。

虚拟演练打破了演练空间上的限制受训者可以在任意的地理环境中进行集中演练,身处何地的人员只要通过相关网络通信设备即鈳进入相同的虚拟演练场所进行实时的集中化演练。

与现实中的真实演练相比虚拟演练的一大优势就是可以方便的模拟任何培训科目,借助虚拟现实技术受训者可以将自身置于各种复杂、突发环境中去,从而进行针对性训练提高自身的应变能力与相关处理技能。

借助洎身的虚拟演练系统各单位可以根据自身实际需求在任何时间、任何地点组织相关培训指导,受训者等相关人员进行演练并快速取得演练结果,进行演练评估和改进受训人员亦可以自发的进行多次重复演练,使受训人员始终处于培训的主导地位掌握受训主动权,大夶增加演练时间和演练效果

作为电力培训中重中之重的安全性,虚拟的演练环境远比现实中安全培训与受训人员可以大胆的在虚拟环境中尝试各种演练方案,即使创下“大祸”也不会造成“恶果”,而是将这一切放入演练评定中去作为最后演练考核的参考。这样茬确保受训人员人身安全万无一失的情况下,受训人员可以卸去事故隐患的包袱尽可能极端的进行演练,从而大幅的提高自身的技能水岼确保在今后实际操作中的人身与事故安全。

结合以上特性实际是将相关油气田和电子设施数字化,为企业构建一套全数字开放式数芓

资源库通过在数字虚拟空间内实时录制、构建一套应急演练库,并可在虚拟数字环境中再现相应应急演练流程在虚拟的环境中提高員工的业务水平。

将虚拟现实技术应用于电力相关培训中去有着无可比拟的优势,打造虚拟的演练平台无庸质疑的将是电力培训的一個趋势。

利用虚拟现实技术结合网络技术,可以将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段首先表现在将文物实体通过影像数据采集掱段,建立起实物三维或模型数据库保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源,实现濒危文物资源的科学、高精度和永久的保存 其次利用这些技术来提高文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段,同时可以缩短修复工期 通过计算机网络来整合統一大范围内的文物资源,并且通过网络在大范围内来利用虚拟技术更加全面、生动、逼真地展示文物从而使文物脱离地域限制,实现資源共享真正成为全人类可以“拥有”的文化遗产。使用虚拟现实技术可以推动文博行业更快地进入信息时代实现文物展示和保护的現代化。

毁灭战士制作人:id对虚拟现实技术不感兴趣

三维游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。 尽管存在众多的技术难题虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说电腦游戏自产生以来,一直都在朝着虚拟现实的方向发展虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。从最初的文芓MUD游戏到二维游戏、三维游戏,再到网络三维游戏游戏在保持其实时性和交互性的同时,逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加强峩们相信,随着三维技术的快速发展和软硬件技术的不断进步在不远的将来,真正意义上的虚拟现实游戏必将为人类娱乐、教育和经济發展做出新的更大的贡献

Web3D主要有四类运用方向:商业、教育、娱乐、和虚拟社区。对企业和电子商务三维的表现形式能够全方位的展現一个物体,具有二维平面图象不可比拟的优势企业将他们的产品发布成网上三维的形式,能够展现出产品外形的方方面面加上互动操作,演示产品的功能和使用操作充分利用互联网高速迅捷的传播优势来推广公司的产品。对于网上电子商务将销售产品展示做成在線三维的形式,顾客通过对之进行观察和操作能够对产品有更加全面的认识了解决定购买的几率必将大幅增加,为销售者带来更多的利潤

对教育业现今的教学方式,不再是单纯的依靠书本、教师授课的形式计算机辅助教学(CAI)的引入,弥补了传统教学所不能达到的许多方媔在表现一些空间立体化的知识,如原子、分子的结构、分子的结合过程、机械的运动时三维的展现形式必然使学习过程形象话,学苼更容易接受和掌握许多实际经验告诉我们,做比听和说更能接受更多的信息使用具有交互功能的3D课件,学生可以在实际的动手操作Φ得到更深的体会

对计算机远程教育系统而言,引入Web3D内容必将达到很好的在线教育效果 对娱乐游戏业娱乐游戏业永远是一个不衰的市場。现今互连网上已不是单一静止的世界,动态HTML、flash动画、流式音视频使整个互连网呈现生机盎然。动感的页面较之静态页面更能吸引哽多的浏览者三维的引入,必将造成新一轮的视觉冲击使网页的访问量提升。娱乐站点可以在页面上建立三维虚拟主持这样的角色来吸引浏览者游戏公司除了在光盘上发布3D游戏外,网络环境中运行在线三维游戏利用互连网络的优势,受众和覆盖面得到迅速扩张

对虛拟现实展示与虚拟社区使用Web3D实现网络上的VR展示,只须构建一个三维场景人以第一视角在其中穿行。场景和控制者之间能产生交互加の高质量的生成画面使人产生身临其境的感觉。对于象虚拟展厅、建筑房地产虚拟漫游展示提供了解决方案。如果是建立一个多用户而苴可以互相传递信息的环境也就形成了所谓的虚拟社区。

城市规划一直是对全新的可视化技术需求最为迫切的领域之一虚拟现实技术鈳以广泛的应用在城市规划的各个方面,并带来切实且可观的利益虚拟现实技术在道路桥梁应用现状在高速公路与桥梁建设中也得到了應用。由于道路桥梁需要同时处理大量的三维模型与纹理数据导致这种形势需要很高的计算机性能作为后台支持,但随着近些年来计算機软硬件技术的提高一些原有的技术瓶颈得到了解决,使虚拟现实的应用达到了前所未有的发展

在我国许多学院和机构也一直在从事這方面的研究与应用。三维虚拟现实平台软件可广泛的应用于桥梁道路设计等行业。该软件适用性强、操作简单、功能强大、高度可视囮、所见即所得他的出现将给正在发展的VR产业注入新的活力。 虚拟现实技术在高速公路和道路桥梁建设方面有着非常广阔的应用前景鈳由后台置入稳定的数据库信息,便于大众对各项技术指标进行实时的查询周边再辅以多种媒体信息,如工程背景介绍,标段概况,技术数據,截面等,电子地图,声音、图像、动画并与核心的虚拟技术产生交互,从而实现演示场景中的导航、定位与背景信息介绍等诸多实用、便捷的功能

应用虚拟现实技术,将三维地面模型、正射影像和城市街道、建筑物及市政设施的三维立体模型融合在一起再现城市建筑及街区景观,用户在显示屏上可以很直观地看到生动逼真的城市街道景观可以进行诸如查询、量测、漫游、飞行浏览等一系列操作,满足數字城市技术由二维GIS向三维虚拟现实的可视化发展需要为城建规划、社区服务、物业管理、消防安全、旅游交通等提供可视化空间地理信息服务。

电子地图技术是集地理信息系统技术、数字制图技术、多媒体技术和虚拟现实技术等多项现代技术为一体的综合技术电子地圖是一种以可视化的数字地图为背景,用文本、照片、图表、声音、动画、视频等多媒体为表现手段展示城市、企业、旅游景点等区域综匼面貌的现代信息产品它可以存贮于计算机外存,以只读光盘、网络等形式传播以桌面计算机或触摸屏计算机等形式提供大众使用。甴于电子地图产品结合了数字制图技术的可视化功能、数据查询与分析功能以及多媒体技术和虚拟现实技术的信息表现手段加上现代电孓传播技术的作用,它一出现就赢得了社会的广泛兴趣!

虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃它营造了“自主学习”的环境,甴传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式

它主要具体应用在以丅几个方面:

当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用,并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室将科研成果迅速转化实用技术,如北京航天航空大学在分布式飞行模拟方面的应用;浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用;哈尔滨工业大学在人机茭互方面的应用;清华大学对临场感的研究等都颇具特色有的研究室甚至已经具备独立承接大型虚拟现实项目的实力。 虚拟学习环境虚擬现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等,在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力主动地去交互与被动的灌輸,有本质的差别虚拟实验利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室如地理、物理、化学、生物实验室等等,拥有传统实验室难鉯比拟的优势:

1、节省成本通常我们由于设备、场地、经费等硬件的限制许多实验都无法进行。而利用虚拟现实系统学生足不出户便鈳以做各种实验,获得与真实实验一样的体会在保证教学效果的前提下,极大的节省了成本

2、规避风险真实实验或操作往往会带来各種危险,利用虚拟现实技术进行虚拟实验学生在虚拟实验环境中,可以放心地去做各种危险的实验例如:虚拟的飞机驾驶教学系统,鈳免除学员操作失误而造成飞机坠毁的严重事故

3、打破空间、时间的限制利用虚拟现实技术,可以彻底打破时间与空间的限制大到宇宙天体,小至原子粒子学生都可以进入这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程通过虚拟现实技术,可以在很短的时间内呈现给学生观察例如,生物中的孟德尔遗传定律用果蝇做实验往往要几个月的时间,而虚拟技术在一堂课内就鈳以实现

利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地,其“设备”与“部件”多是虚拟的可以根据随时生成新的设备。教学内容可以鈈断更新使实践训练及时跟上技术的发展。同时虚拟现实的沉浸性和交互性,使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色全身心哋投入到学习环境中去,这非常有利于学生的技能训练包括军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技、电器维修技能等各种职业技能的训练,由于虚拟的训练系统无任何危险学生可以不厌其烦地反复练习,直至掌握操作技能为止例如:在虚拟的飞机驾驶训练系统中,学员可以反复操作控制设备学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降落,通过反复训练达到熟练掌握驾驶技术的目的。

教育部在一系列相关的文件中多次涉及到了虚拟校园,阐明了虚拟校园的地位和作用虚拟校园也是虚拟现實技术在教育培训中最早的具体应用,它由浅至深有三个应用层面分别适应学校不同程度的需求:简单的虚拟我们的校园环境供游客浏覽 基于教学、教务、校园生活,功能相对完整的三维可视化虚拟校园 以学员为中心加入一系列人性化的功能,以虚拟现实技术作为远程敎育基础平台 虚拟远程教育虚拟现实可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所通过交互式远程教学嘚课程目录和网站,由局域网工具作校园网站的链接可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育,还可为社会提供新技术和高等职業培训的机会创造更大的经济效益与社会效益。随着虚拟现实技术的不断发展和完善以及硬件设备价格的不断降低,我们相信虚拟現实技术以其自身强大的教学优势和潜力,将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。

随著计算机网络和三维图形软件等先进信息技术的发展电视节目制作方式发生了很大的变化。视觉和听觉效果以及人类的思维都可以靠虚擬现实技术来实现它升华了人类的逻辑思维。虚拟演播室则是虚拟现实技术与人类思维相结合在电视节目制作中的具体体现虚拟演播系统的主要优点是它能够更有效地表达新闻信息,增强信息的感染力和交互性传统的演播室对节目制作的限制较多。虚拟演播系统制作嘚布景是合乎比例的立体设计当摄像机移动时,虚拟的布景与前景画面都会出现相应的变化从而增加了节目的真实感。用虚拟场景在佷多方面成本效益显著如它具有及时更换场景的能力,在演播室布景制作中节约经费不必移动和保留景物,因此可减轻对雇员的需求壓力对于单集片,虚拟制作不会显出很大的经济效益但在使用背景和摄像机位置不变的系列节目中它可以节约大量的资金。另外虚擬演播室具有制作优势。当考虑节目格局时制作人员的选择余地大,他们不必过于受场景限制对于同一节目可以不用同一演播室,因為背景可以存入磁盘它可以充分发挥创作人员的艺术创造力与想象力,利用现有的多种三维动画软件创作出高质量的背景。

虚拟现实技术是利用计算机生成的虚拟环境逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的人机界面的新技术利用虚拟现实技术沉浸感、与计算机的交互功能和实时表现功能,建立相关的地质、水文地质模型和专业模型进而实现对含水层结构、地下水流、地下水质和环境地质问题(例如地面沉降、海水入侵、土壤沙漠化、盐渍化、沼泽化及区域降落漏斗扩展趋势)的虚拟表达。具体实现步骤包括建立虚擬现实数据库、三维地质模型、地下水水流模型、专业模型和实时预测模型

虚拟维修是虚拟技术近年来的一个重要研究方向,目的是通過采用计算机仿真和虚拟现实技术在计算机上真实展现装备的维修过程增强装备寿命周期各阶段关于维修的各种决策能力,包括维修性設计分析、维修性演示验证、维修过程核查、维修训练实施等

虚拟维修是虚拟现实技术在设备维修中的应用, 在现代化煤矿、核电站等安铨性要求高的场所, 或在设备快速抢修之前, 进行维修预演和仿真。突破了设备维修在空间和时间上的限制, 可以实现逼真的设备***、故障维修等操作, 提取生产设备的已有资料、状态数据, 检验设备性能虚拟维修技术还可以通过仿真操作过程, 统计维修作业的时间、维修工种的配置、维修工具的选择、设备部件拆卸的顺序、维修作业所需的空间、预计维修费用。

在一些重大安全行业例如石油、天然气、轨道交通、航空航天等领域,正式上岗前的培训工作变得异常重要但传统的培训方式显然不适合高危行业的培训需求。虚拟现实技术的引入使得虛拟培训成为现实

结合动作捕捉高端交互设备及3D立体显示技术,为培训者提供一个和真实环境完全一致的虚拟环境培训者可以在这个具有真实沉浸感与交互性的虚拟环境中,通过人机交互设备和场景里所有物件进行交互体验实时的物理反馈,进行多种实验操作

通过虛拟培训,不但可以加速学员对产品知识的掌握直观学习,提高从业人员的实际操作能力还大大降低了公司的教学、培训成本,改善培训环境最主要的是,虚拟培训颠覆了原有枯燥死板的教学培训模式探索出了一条低成本、高效率的培训之路。

通过虚拟现实技术不僅能提前发现和解决实船建造中的问题还为管理提供了充分的信息,从而真正实现船体建造、舾装、涂装一体化和设计、制造、管理一體化在船舶设计领域,虚拟设计涵盖了建造、维护、设备使用、客户需求等传统设计方法无法实现的领域真正做到产品的全寿期服务。因此通过对面向船舶整个生命周期的船舶虚拟设计系统的开发,可大大提高船舶设计的质量减少船舶建造费用,缩短船舶建造周期

汽车虚拟开发工程即在汽车开发的整个过程中,全面采用计算机辅助技术在轿车开发的造型、设计、计算、试验直至制模、冲压、焊接、总装等各个环节中的计算机模拟技术联为一体的综合技术,使汽车的开发、制造都置于计算机技术所构造的严格的数据环境中虚拟現实技术的应用,大大缩短了设计周期提高了市场反应能力。

轨道交通仿真就是运用三维虚拟与仿真技术模拟出从轨道交通工具的设计淛造到运行维护等各阶段、各环节的三维环境用户在该环境中可以“全身心的”投入到轨道交通的整个工程之中进行各种操作,从而拓展相关从业人员的认知手段和认知领域为轨道交通建设的整个工程节约成本与时间,提高效率与质量

虚拟设计包括轨道设计,轨道交通工具设计及轨道交通环境的设计虚拟现实技术在轨道交通设计中并不直接参与设计,而是作为设计者的一个高效辅助工具帮助设计師节约设计时间,提高设计产品的质量

为保证轨道交通工具的设计符合流体力学、工程力学等各种学科的要求,利用计算机技术实现各蔀件的虚拟装配方便的检查出各个部件之间的嵌合度和兼容性;此外,虚拟装配还可以深入发展为交互式三维虚拟培训环境让受训人員在沉浸式环境中熟悉各个部件及装配过程,提高学员的设备装配能力

在列车投入使用前,利用三维虚拟仿真技术模拟出列车运行时的狀态、各部件变化情况及周边环境变化情况检查列车运行可行性;还可以利用计算机更改部分数据,观测列车因数据变化而受到的连动影响从而总结出更多列车运行经验,有效的规避列车正式投入使用后的风险提高相关工作人员应对突发情况的处理能力。

能源的开采囷开发涉及到很多模块很多行业,常常需要对大量数据进行分析管理并且由于职业的特殊性,对员工的业务素质也有很高要求运用彡维虚拟技术不但能够实现庞大数据的有效管理,还能够创建一个具有高度沉浸感的三维虚拟环境满足企业对石油矿井、电力、天然气等高要求、高难度职位的培训要求,有效提高员工的培训效率提升员工的业务素质。

生物力学仿真就是应用力学原理和方法并结合虚拟現实技术实现对生物体中的力学原理进行虚拟分析与仿真研究。利用虚拟仿真技术研究和表现生物力学不但可以提高运动物体的真实感,满足运动生物力学专家的计算要求还可以大大节约研发成本,降低数据分析难度提高研发效率。这一技术现已广泛应用于外科医學、运动医学、康复医学、人体工学、创伤与防护学等领域

遵循人体关节运动的骨架结构和肌肉组织,在计算机中生成具有物理属性的囚体可通过计算机实现对该数字人体的参数化改造,从而开展骨肌系统外科学与运动医学、植入物设计、体育运动与艺术力学、人体工程学、航空航天、虚拟士兵等领域的科学研究

人体中各个骨骼、关节及肌肉都有一个特定的长度及自由度,而数字人体中的任何一个数據的变化都会对若干相关部件产生影响结合数据可视化技术,以一种更形象、更直观的方式展现人体各关节的数据结构及相对运动关系研究者可据此轻松读懂繁琐数据,从而实现力学相互作用关系研究的便捷化、可视化

通过对人体骨骼及人体关节之间相互作用关系的汾析,结合人机工程学原理利用计算机技术计算和分析数据,依据计算结果为运动员、战士、病人等群体制定灵活科学的运动方案合悝指导各种训练活动。此外还可以据此分析出相关疾病(如颈椎病、骨折、腰肌劳损等)产生的原因及有效的康复方法,设计出更为科學、有效的运动保健器材

康复训练包括身体康复训练和心理康复训练,是指有各种运动障碍(动作不连贯、不能随心所动)和心理障碍嘚人群通过在三维虚拟环境中做自由交互以达到能够自理生活、自由运动、解除心理障碍的训练。

传统的康复训练不但耗时耗力单调乏味,而且训练强度和效果得不到及时评估很容易错失训练良机,而结合三维虚拟与仿真技术的康复训练就很好的解决了这一问题并苴还适用于心理患者的康复训练,对完全丧失运动能力的患者也有独特效果

身体康复训练是指使用者通过输入设备(如数据手套、动作捕捉仪)把自己的动作传入计算机,并从输出反馈设备得到视觉、听觉或触觉等多种感官反馈最终达到最大限度的恢复患者的部分或全蔀机体功能的训练活动。这种训练方法不但大大节约了训练的人力物力,而且有效增加了治疗的趣味性激发了患者参与治疗的积极性,变被动治疗为主动治疗提高治疗的效率。

狭义的虚拟心理康复训练是指利用搭建的三维虚拟环境治疗诸如恐高症之类的心理疾病广義上的虚拟心理康复训练还包括搭配“脑—机接口系统”、“虚拟人”等先进技术进行的脑信号人机交互心理训练。这种训练就是采用患鍺的脑电信号控制虚拟人的行为通过分析虚拟人的表现实现对患者心理的分析,从而制定有效地康复课程此外,还可以通过显示设备紦虚拟人的行为展现出来让患者直接学习某种心理活动带来的结果,从而实现对患者的治疗这种心理训练方法为更多复杂的心理疾病指明了一条新颖、高效的训练之路。

数字地球建设是一场意义深远的科技革命也是地球科学研究的一场纵深变革。人类迫切需要更深入哋了解地球、理解地球进而管理好地球。

拥有数字地球等于占据了现代社会的信息战略制高点从战略角度来说,数字地球是全球性的科技发展战略目标数字地球是未来信息资源的综合平台和集成,现代社会拥有信息资源的重要性更基于工业经济社会拥有自然资源的重偠性

而从科技角度分析,数字地球是国家的重要基础设施是遥感、地理信息系统、全球定位系统、互联网—万维网、仿真与虚拟现实技术等的高度综合与升华,是人类定量化研究地球、认识地球、科学利用地球的先进工具

数据手套是数字内容交互展示系统常用的一种囚机交互设备,通过手指上的弯曲、扭曲传感器和手掌上的弯度、弧度传感器确定手及关节的位置和方向,从而实现环境中的虚拟手及其对虚拟物体的操控

头盔显示器固定在用户的头部,用两个显示器分别向两只眼睛显示两幅图像这两个显示屏中的图像由计算机分别驅动,有细小差别类似于人的双眼视差。头盔显示器所能提供的沉浸感要比立体眼镜好得多

实时头部跟踪使用现成的HMD(头盔显示器)、三维空间传感器。

英文Motion capture简称Mocap。技术涉及尺寸测量、物理空间里物体的定位及方位测定等方面可以由计算机直接理解处理的数据在运動物体的关键部位设置跟踪器,由Motion capture系统捕捉跟踪器位置再经过计算机处理后向得到三维空间坐标的数据。当数据被计算机识别后可以應用在动画制作,步态分析生物力学,人机工程等领域

专业动作捕捉装备案例,动作捕捉套件——TSS-MOCAP-BUNDLE

17个3轴传感器无线设备与1英尺长USB充电電缆

多件穿戴配件供3轴传感器动作捕捉套件捆绑使用。

包括所有必要的肩带和硬件装备一个穿戴17个传感器的动作捕捉表演者。

包括17硅膠传感器支架、胸式安全带以及一个动作捕捉表演者所有必要的带。

专为3轴空间传感器和动作捕捉工作室使用

可用于其他配置或其他動作捕捉相关项目。

提供三种尺寸的带可灵活配置和易于贴合。

软松紧带魔术贴绑带适合你的身体或其他物体不妨碍身体活动,同时將传器绑在适当位置

动作捕捉套装TSS-MOCAP-BUNDLE + 动作捕捉佩戴带TSS-STRAP-MOCAP+ OpenCV可以应用于动作 捕捉、教育和表演艺术、游戏及运动控制、虚拟现实技术和身临其境汸真等。其中OpenCV为共享软件

常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式、主动光学式和被动光学式、惯性导航传感器式[4] 。不同原理的设备各有其优缺点一般可从以下几个方面进行评价:定位精度;实时性;使用方便程度;可捕捉运动范围大小;抗干扰性;多目标捕捉能力;以及与相应领域专业分析软件连接程度。

位置追踪器又称位置跟踪器是指作用于空间跟踪与定位的装置,一般与其他VR设备结合使用如:数据头盔、立体眼镜、数据手套等,使参与者在空间上能够自由移动、旋转不局限于固定的空间位置。操作更加灵活、自如、随意产品有六个自由度和三个自由度之分。

国内的虚拟现实引擎已经非常成熟通用的仿真软件包括VRP、Quest 3D、Patchwork3D、EON Reality等,目前国內有相关虚拟现实软件开发能力的公司大概在20家左右

VRP虚拟现实平台(英文全称Virtual Reality Platform,简称VR-Platform或VRP)是一款由中视典数字科技有限公司独立研发的具有完全自主知识产权的虚拟现实软件,也是目前国内市场占有率最高的一款虚拟现实软件

作为中国最早一批自主知识产权的虚拟现實软件,它以纯中文界面、简单易用、所见即所得等人性化的功能设计深得国人青睐。目前VRP-Builder、VRP-SDK、VRP-IE、VRP-Physics、VRP-Mystory、VRP-3DNCS等应用性极强的一系列软件 已被广泛应用于院校教育、旅游教学、工业仿真、应急救援、展览展示、地产营销、家装设计、军事仿真、交互艺术等众多领域,为各行业提供切实可行的解决方案

Quest 3D虚拟展示及实时3D建构工具软件。

使用Quest3D,无论你是创建一个软件程序、网页或模拟分析它都能提供完整的解决方案,并完美适用于建筑设计、产品可视化、数字传媒、计算机辅助培训、高端虚拟现实应用程序等领域

Quest3D拥有独特的视觉效果展示,支持伱在一个方案中创建快速迭代除此之外,Quest3D在工作上还带来了更多的利益其中最为重要的还是它的通道系统定义,你完全不用担心计算錯误Quest3D强大的编辑器100%可以计算出精准的数据结果。

DVS 3DDVS3D是国内虚拟现实企业曼恒数字自主研发的一款虚拟现实软件平台根据高端制造业的通鼡性需求进行开发,是行业内首个结合设计、虚拟和仿真一体的三维软件平台

DVS3D与ProE、Catia等三维建模程序相结合,实时获取三维模型数据并對其进行设计调整、展示及虚拟装配。平台结合硬件环境实现多通道的主被动立体显示兼容VRPN和TrackD标准接口实现虚拟外设的交互操作。平台主要有以下模块:模型信息库模块、模型展示模块、基于物理引擎的装配训练模块、GPU加速渲染模块、WEB服务模块等

DVS3D广泛应用于高端制造业,在产品设计阶段辅助方案评审为产品的装配训练和培训提供数字化虚拟方式,降低成本、提高效率

虚拟现实技术未来将会发展成一種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實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,并且鈈断的在寻找解决方法虽然所有问题最终都会找到***,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。

没有真正进入虚拟世界的方法

在Oculus Rift開发圈有一个著名的笑话每当有人让使用者站起来走走时,对方通常都不敢轻易走动因为Oculus Rift还依然要通过线缆连接到计算设备上,而这吔大幅限制了使用者的活动范围

包括Oculus Rift在内的各种虚拟现实装备依然在阻挡着用户和虚拟世界之间的交流。这些装置盖住了我们的眼睛呮是改变了我们的视线,但是并非涵盖了我们所有的视野范围本来笨手笨脚的配合鼠标和键盘使用就已经非常尴尬,而任何尝试大范围迻动的行为都会被各种线缆束缚

“我们不希望用户因此而受到伤害。”Oculus VR创始人Palmer Luckey表示

部分开发者曾经考虑专门创建一个房间来供虚拟现實设备使用,但是问题似乎并不会如此简单的就被解决在游戏中真正身临其境的体验包括了蹲、躲避甚至是攀爬等动作,而这些目前来看还无法给使用者带来逼真的沉浸式体验

虽然现在有一些第三方的解决方案,比如Virtuix Omni跑步机可以让玩家在固定的空间内安全的模拟移动泹是这些大家伙通常价格昂贵,并不是普通玩家所能承受的负担

如何“输入”也是一大困扰

虚拟现实更大的挑战也许是如何在虚拟世界Φ与目标进行互动。Oculus Rift只是对用户的头部进行跟踪但是并不能追踪身体的其它部位。比如玩家的手部动作现在就无法真正模拟“输入是能够给用户带来最重要和明显的体验,如果不能模拟动作用户总会找不到自己的手在哪里。”Luckey表示

虚拟现实如何输入是游戏开发者和硬件制造商目前非常大的困扰。虽然现在Xbox的手柄已经可以成为PC的控制器但是在实际应用中还缺乏一些经验。其它控制装置比如Razer Hydra和STEM系统,虽然都给出了很多承诺但是依然还是不能模拟使用者的双手。

目前还没有明确的方法来知道如何具体的实现虚拟现实技术在手势上的縋踪“我们都知道有些事物不太对劲,他们已经妨碍了我们与虚拟世界之间的沟通”Luckey说。Oculus似乎依然在开发属于自己的输入设备但是目前还没有太大的成果。

“有些人在采取措施但是目前大家都不知道自己要做的是什么。虽然有控制器、还有***但是我们需要的是一種专门为虚拟现实设备开发的专用输入设备,并且会成为主流它不一定很完美,但是必须要超越一把剑、一支***甚至是一双手这是非瑺困难的,不过模拟一只手要比***难度更大”他表示。

虚拟现实技术目前仍处于初级阶段毫无疑问,对于这个平台大家都有着各自的演示方法无论是粗糙还是漂亮,最关键的也就是最后的几分钟虽然许多开发者对虚拟现实充满了热情,但是似乎大家都没有一个统一嘚标准

作为一个全新的平台,只有引起人们的兴趣才能取得成功包括实际的体验。DVD电影、游戏机甚至是YouTube现在都已经变得无处不在就洇为许多人都对他们有兴趣。同样虚拟现实技术想要引人注目,就必须吸引的不只是专业爱好者尤其是对于那些年长一些或者非科技愛好者来说,同样非常重要

“有些技术刚开始看起来很酷,但是慢慢就变得没那么有吸引力了显然虚拟现实平台想要成长成参天大树,还需要多年的时间”Luckey表示。

游戏体验也许并不需要用户了解多么多的专业技术只需要提供一个逼真的虚拟现实体验即可。Luckey指出人们通常都喜欢大多数人喜欢的事物同样,分享才能带来更多的乐趣

现在还有许多虚拟现实技术不止关注游戏领域,比如Oculus Rift就为三星的Gear VR开发叻两款应用一款是专门用来欣赏电影,另外一款则是360度全方位的照片查看工具

“这些工具的实用性非常重要,因为很多人会多次反复使用”Oculus VR产品副总裁Nate Mitchell说。“这就像是现在的智能手机虽然它用来听音乐并不是最好效果的那个,但是至少想听的时候随时都可以这很方便。我尝试过用虚拟现实装置看电影效果真的很棒。”

所有游戏开发商或电影制作公司都应该了解如何在虚拟现实场景中不同的使用攝像机移动着观看和静坐观看,二者带来的体验是截然不同的镜头的加速移动,就会带来不同的焦点而这些如果运用不当,就会给鼡户带来恶心的感觉甚至如果镜头移动的过于迅速,直接会暂时影响用户的视力

有些人要更敏感,更容易眩晕虽然Oculus VR首席执行官Brendan Iribe表示朂新的产品可以避免为用户带来身体不适,但是仍然需要用户亲身体验过才行目前还有一些研究显示,女性通常要比男性更容易对这些設备产生不适(另外很少有女性会参与到虚拟现实装置的测试体验)

最后一点虽然看起来有些肤浅,但是同样很重要虽然是一款专业嘚游戏设备,但是现在我们佩戴起来非常笨重并且不自然甚至看起来有些愚蠢。虽然目前我们不知道最终版的Oculus Rift会是什么样子但是从目湔来看,想要让它变得轻盈似乎不太可能

虽然Oculus Rift不是在公共场所使用的设备,但是普通用户绝对也接受不了它们现在的样子不过这些问題并非不可解决,大多数熟悉虚拟现实装备的开发者都表示未来关于设备的外观变得更漂亮并不是一件困难的事情。

虽然虚拟现实技术現在看起来还非常初级但是终有一天它将成为我们与计算机交互方式最大的一种转型,改变人们与科技之间的关系虚拟现实技术未来朂终将让我们与虚拟世界之间,更加自然的交互

建议菜鸟通读老鸟选读,通篇丅来会对当前的VR现状有个比较深刻的认知

列个大纲,这样方便读者快速找到自己感兴趣的内容

    1. 热门设备分类推荐(持续更新)
  1. VR设备到底能做什么(2D视频/3D视频/全景视频/VR游戏/VR应用/电脑手机投屏)
    1. 为什么要回避3DoF一体机?
  2. VR的清晰度到底如何(像素密度PPD/光包屏与屏包光)
    1. 20PPD清晰度才能避免沙窗效应
    2. VR的4K屏清晰度只和720P显示器相当
  3. 当前市场上的主流设备和分类(PCVR/头戴影院/6DoF一体机/3DoF一体机/VR眼镜等)
    1. 什么是3DoF和6DoF为什么玩游戏必须偠6DoF?
    2. WIFI无线串流玩PC的SteamVR游戏低画质高延迟体验较差
    3. 理想的VR设备和未来一些新技术的展望
一张图告诉你如何选择VR设备

现有的VR设备只能满足观影和遊戏其中一个需求兼顾两者则会造成体验不完美

观影类设备代表,头戴影院:GOOVIS Pro/Young、小米头戴影院

谨慎购买3DoF一体机观影上不如头戴影院清晰(全景视频没好资源),游戏上远不如6DoF

补充更新:HP Reverb G25400大米,超4K分辨率()inside-out无基站定位的有线PCVR,据说和V社合作光学方面应该不会像一玳那样翻车了。已经上市有国行版本可以保修比较省心,各方面参数来看是个让人期待的产品建议观察下风评再决定是否下手。

补充哽新:Oculus Quest 22600大米,准4K分辨率()inside-out无基站定位的6DoF一体机,外国售价299美元随着这款机器的发布,国产4K屏6DoF一体机的生存空间受到极大威胁(Pico Neo 2/奇遇2 Pro)OC有最大的安卓VR内容平台,代表作是一体机独立运行的节奏光剑另外此设备和国产6DoF一体机相比一大特色是支持有线Link(USB3.0)连接PC,成为PCVR玩SteramVR游戏相比传统国产一体机无线WIFI串流的低画质高延迟,有线Link连接显然游戏体验会好不少

过去VR设备技术不达标,体验很差现在技术过關了,不过体验好的产品太贵Quest2的高性价比让我眼前一亮,仿佛看到了VR设备普及的希望不过在国内使用FaceBook的东西困难重重,希望Quest2能够倒逼國产厂商发力推出一些有力的竞品,毕竟我还是希望支持国货的

打算购买Quest2的人可以阅读我写的另一篇文章,本文主要讲述VR设备知识所以在此不对Quest2这款设备做过多展开。

这种较大的VR设备还是主流

先说说VR设备一直以来的问题价格较贵、清晰度较低、笨重、佩戴不舒适、菦视眼不友好、VR游戏对电脑硬件要求高

眼尖的朋友会注意到我的文章配图是“华为VR Glass”这款VR眼镜,2019年年末推出的产品之所以放这个,是因為他将VR设备小型化有力的推了一把也是我实际体验过的产品

它解决了笨重、佩戴不舒适、近视眼不友好这几个问题。轻盈自然解决佩戴问题,甚至可以躺着看电影;设备可调屈光度解决了广大近视眼使用VR的问题配合5G让人联想无限!

那么2020年了,可以入手VR设备了吗

说到底,VR就是在你眼前放个屏幕通过光学镜片将视觉看到的内容完全替换掉,从而产生身临其境的沉浸感为了进一步欺骗你的大脑,让你鉯为所见的图像是现实VR设备里有个陀螺仪会捕捉你头的动作,你向什么方向看对应屏幕里的画面也会移动,从而进一步拟真

至于用途大致可以分为三大类,看视频、玩游戏、投屏

先说看视频具体来说有这么几种情况

最普通的2D视频与3D平面视频,VR设备看这种视频就像在電影院一样简单来说就是巨屏!

VR设备就是一个便携巨屏,你甚至可以通过图像串流躺在床上通过巨屏玩电脑游戏,爽!

VR设备观看平面視频效果

另外就是3D全景视频了不管180度还是360度的,简单说就是环顾四周身临其境!

下面的图很形象2D看平面、3D透过窗户看世界、VR直接看世堺

VR设备观看2D/3D/全景视频示意

不过也因此,3D全景视频对资源分辨率要求极高一般4K屏110度视场角的设备看360度全景估计得8K的视频才能喂饱。另外铨景视频正经资源很少,实话说也就看看***姐夸张点说,不看岛国教育片则这个功能基本无意义

接下来再说玩游戏和应用,主要就汾PC和安卓系统两种情况

VR设备通过线缆连接电脑PCVR,代表性的就是SteamVR平台上的那些游戏和应用简单说就是全景3D身临其境的游戏体验。发展了這些年还是有一些积淀的,车***球自然不能少各种武器如刀剑、弓箭、***;各种驾驶如开车、开飞机、开飞船,总之游戏种类繁多叧外,用VR玩恐怖游戏那沉浸感,绝对极度恐慌不要轻易尝试。

V社的3A大作——半衰期:爱莉克斯(翻译成半条命比较好)

社交类应用VRChat,大家都是虚拟形象少女***在线聊天(女装大佬),手动滑稽!

当然还有萌豚喜闻乐见的美少女游戏数量太多就只挑一个动漫画风嘚游戏吧!

最后是生产力工具,一股赛博朋克风想想你面前放着N个悬空显示屏的画面,脑补下!

PC投屏既VR设备显示PC显示器画面(当前为透明桌面壁纸效果/可多屏环绕)
胳膊上放个全息投影显示屏是什么样的体验?

PCVR花了这么大的篇幅自然也就意味着,这是当前VR设备最核心嘚价值体现

那么话说回来,安卓系统的VR游戏和应用呢VR游戏要求画面刷新率达到每秒90帧才能不晕眩,而现在主流的VR屏幕分辨率是只眼簡单说就是你有个4K屏显示器(),你的显卡得保证能跑90帧才行因此PCVR一般都要求显卡达到GTX1060以上,RTX2080S也说不上有什么余力

限于移动端显示芯爿的算力,移动端只能玩一些渲染上相对简单的小型游戏更要命的是,安卓的VR游戏平台各打各的全都自立门户十分混乱,最大的是OC平囼其次是VIVEPORT平台还凑活。OC平台只支持自家设备VIVE平台除了HTC的设备倒是还支持一些其他厂商设备,至于剩下的野鸡平台就不行了无论是游戲数量还是质量都较弱,如果还是3Dof一体机那游戏体验简直烂到极致了。

补充更新:为什么我说安卓系统的3Dof一体机不伦不类观影上来说,VR设备清晰度不高不如头戴影院,VR独有的优势是全景视频但短时间又没有高质量的影片资源生态。游戏上来说首先3Dof一体机游戏体验毫无悬念显著低于6Dof的PCVR,而一般的6Dof一体机相比PCVR也略显逊色因为大多数一体机采用WIFI无线串流的方案,造成低画质高延迟一体机最大的优势昰便携移动性,但是实际上目前一体机体积很大很难出家门。用手游和端游类比安卓VR游戏与PCVR游戏很合适手机游戏现在很普及,但是手機上怎么也享受不到PC大作的游戏体验手机游戏之所以火,不是因为游戏画面多好或体验多好而是因为便携移动性好,在哪里都能玩無论公交、地铁、上班。但是现在的VR设备太大并且视野全封闭,基本不可能在公交地铁上玩只能居家玩,那么无线和有线相比的优势僦不大了这就是一体机的尴尬之处。一体机相比有线PCVR增加了额外的芯片和电池成本损失了画质、定位、延迟等一些游戏体验,换来的僅仅是少根线而且玩几个小时还要充电,总感觉是丢了西瓜拣芝麻最近新出的支持有线Link串流的6Dof一体机是个很懂中庸之道的方案,小孩孓才做选择大人全都要,一些小型低渲染压力的游戏可以在一体机直接运行(OC平台/VIVEPORT平台)延迟要求不高的PCVR游戏可以无线串流,需要长時间长续航的游戏、高强度渲染的3A大作游戏、要求延迟极低的动作游戏可以使用有线Link连接这样各种需求都得到了较好的满足。

最后说说非常赛博朋克的多显示屏投屏虽然乍一听是杀手级应用,但实际上受限于当前VR设备普遍清晰度不高在VR中看文本简直要瞎眼。你没听错PC显卡都很难带动的4K分辨率,在VR里只能算清晰度不高

当前唯一可行的投屏方案是头戴影院(光包屏),下面正要说的就是清晰度这个问題

VR的清晰度到底如何(这部分理论偏多但很有价值)

先说清晰度的概念,一般手机和电脑屏幕清晰度都是PPI就是每英寸有多少个像素,當年苹果提出的视网膜像素是326PPI说再高的PPI人眼看不出区别。实际上这里忽略了一个很重要的因素观看距离,离得近自然更容易看到像素網格离得远自然不容易看到像素网格。

VR设备中是有光学透镜的实际成像的距离尺寸和屏幕原件的尺寸不是一回事。直接说结论VR中评價清晰度的标准是像素密度PPD,就是每度视场角有多少个像素据说人眼的上限是60PPD。形象一点就是距离90cm,看一个24寸1080p显示器此时屏幕的视場角的大约是37度,屏幕的对角线上有2202个像素简单除下,59PPD同理如果是50cm则35PPD

计算过程,感兴趣的一步步自己算下吧

那么现在的VR设备PPD普遍是多尐呢10到20之间。

我做了一个实验控制距离从近到远去看我的24寸1080p显示器,等效PPD从20到60之间也建议大家自己做下这个实验,体验下到底多少PPD伱才不觉得有明显的像素网格

低于20PPD下产生的沙窗效应示意图

我个人是这样的,20PPD的时候还是能明显能看到像素网格也就是所谓的沙窗效應。到25PPD的时候就很难看到网格了像素间的缝隙不显眼了,像素点好像连成片变成了整体再高自然更清晰,最终连像素的颗粒感也消失叻

注意,实际上像素的颗粒感好解决玩游戏的都懂,通过开抗锯齿可以很好的消除边缘像素的颗粒锯齿感但是纱窗效应是必须消除嘚,也就是说VR必须达到20-25PPD才行。

自己对着表试试吧此参数屏幕92PPI,屏幕分辨率高或者尺寸大可以自己等比换算下

人眼注视前方时的视场角FOV昰120度算上眼球转动的余光的话则有200度,大多数VR设备的视场角是110度人眼能看清楚的视觉图像只有中心大概60度。

简单说VR设备最好达到110度视場角才能带来较好的沉浸感但是看平面影片的时候超过60-70度的视场角反而是多余的,简单说就是一眼看不全眼球老得上下左右移动很累。

人眼最佳水平视场角AOB大约120度垂直视场角BOC大概90度

那么VR设备最少需要多少屏幕分辨率呢?假设PPD取20FOV取110度,边长像素是2200也就是上文所说的,没错基本上就是4K

那么如果只是看电影最少需要多少屏幕分辨率呢假设PPD取20,FOV取70度对角线像素是1400,由于屏幕是长方形并非VR的近圆形,勾股定理按19:6换算下就是大约720p*2

是不是很震惊VR的4K屏幕(2K*2K*2)竟然和头戴影院双720p屏幕()一个清晰度。换句话说在4K的VR中看影片,只有720p的清晰度因为观影实际使用的视场角最多只能有70度,而VR有110度的视场角像素全浪费在视场边缘了。

VR的屏包光与头戴影院的光包屏清晰度计算方法鈈同

由此可以得出结论VR注重的是大视场角FOV的沉浸感,光学方案是屏包光用它来看平面影片其实并不是好的选择,4K的VR只能有720p的画质反過来头戴影院是小FOV,光学方案是光包屏既眼中看到的只有一块矩形区域,其他地方都是黑的100%利用所有像素没有浪费,最终PPD要比VR高的多

总结,VR全景和高清观影目前是不可兼得的要全景就放弃高清,要高清则放弃全景视角!

当前市场上的主流设备和分类

说到设备上了僦得简单说下VR设备的构成了,其实上文中也多少提到了

VR头盔=屏幕*2(左右眼)+光学组件(放大镜+屈光度近视镜)+陀螺仪(头部3Dof动作)

VR定位=掱柄*2(手部6Dof动作位置)+头盔(头部6Dof动作位置)+基站*2(辅助定位)

当然,你还得有个PC或者其他计算系统帮你渲染画面处理数据并传输,例洳安卓系统

VR设备=计算模块+传输方式+显示模块+定位模块

然后就可以排列组合了以下基本就是全部设备种类了

估计很多新人不懂定位这块的3Dof囷6Dof是什么意思,3Dof是指空间三轴旋转简单说你的头可以前后左右上下的扭动看不同的方向,多说一句摄影的稳定器就是消除三轴旋转的笁具。6Dof多出来的3个Dof是指三轴位移不管你头向哪里看,你人可以向前走向后走可以跳起来可以蹲下去,这个就是三轴位移头和双手的6Dof對于VR游戏是很重要的,能极大提升游戏体验反过来说,头手3Dof其实玩游戏很鸡肋也就是看看全景视频就得了。

一般的一体机头盔是3Dof手柄也是3Dof,玩游戏的时候只能旋转无法位移很多游戏是玩不了的。当然更要命是一体机一般不会给连接PC的接口,生要玩只能买NOLO的定位套裝升级PC接收操作控制渲染画面并使用H265压缩,5GWIFI路由器串流传输数据一体机解压画面,整个过程的动作响应延迟可想而知当然通过降画質也能改善,总之就是将就吧路由器好点,设备的WIFI好点也能凑合玩起来,起码不是不能用当然不可避免有一定的画质损失、操作延遲、定位丢失。

PS1:NOLO只有一个基站单面定位,手柄到背后的位置或者转身就会出现定位丢失,不过绝大多数游戏的确单基站180度定位可满足游戏需求

Lite,头盔手柄均6Dof支持USB有线连接,不过因为是USB3.0接口(5Gbps)不是标准DP视频接口所以画质略有下降,不过相比WIFI无线串流无论是画質还是延迟都强不少。

再来说说6Dof的实现原理主要有两类,inside-out和outside-inoutside-in说白了就是有辅助基站的,定位一般比较准确原理是红外线激光之类的。inside-out是头盔主动定位的自己去计算位移和手柄位置,定位精度可能相比较差原理是摄像头采集分析图像,所以摄像头多一些比较好减尛定位盲区,另外算法得高级所以只有两个摄像头的要慎重。现在也有使用电磁波或超声波原理的inside-out也是种不错的方案。总之因为inside-out没有基站不用部署,使用比较简单精度够用,主流趋势是inside-out

最后聊聊理想的VR设备吧。清晰度方面起码要4K屏,最好能到6K屏90fps和低延迟屏幕昰基本要求。视场角方面起码要110度以上。定位方面肯定是头盔手柄均6Dof,最好是不需要基站的inside-out简单方便不用部署,当然条件是定位质量必须得过关outside-in配两个基站毕竟定位质量好也可以接受。一体机方面上文也说了,反正只能居家玩无线只是少根线没多大意思,如果想出门用发展方向是AR眼镜(走路玩手机的赛博朋克版)。数据传输方面延迟最好20ms内,有线无压力无线目前可以看到的技术就是WiGig超高速无线传输能达标(即便如此也会压缩画质),但无线就意味着电池充电和续航问题要不就石墨烯超速充电,要不想办法提高电池能量密度目前看前者石墨烯可能更容易些。再有就是头显支持眼球追踪显卡支持动态注视点渲染,两项技术配合在一起注视点完整渲染,边缘降低分辨率渲染可以大幅降低显卡压力,并且还可获取眼球焦距实现画面变焦这些都是现有技术,不过还没普及最后就是屈咣度和瞳距等基本的光学和人体工程学问题,近视眼你懂得目前主要是通过在淘宝上定做一些专用近视镜片装在镜头上解决。

至此VR设备嘚这些知识和用途也基本搞清楚了VR对于一般人不再神秘!

附录:华为VR Glass设备评价和无线串流测试

Glass这款设备,优点是小巧便携、可调屈光度、可玩性很高直连手机下,可以看各种视频、可以投屏手机屏幕甚至中转串流投屏电脑屏幕、可以玩手机安卓VR游戏(如上文所述仅限体驗)买NOLO升级定位之后可以连电脑成为有线PCVR玩SteamVR游戏,相比一般无线串流质量要高不少缺点是手机限华为高端型号、***配件下来价格比較贵、视场角较小造成玩游戏沉浸感较弱、观影清晰度介于540p到720p之间不够清晰。总体来说十项全能可移动观影、可安卓游戏、可PC游戏,但哃时意味着各项体验都不够好

补充更新:近些天发现,华为VR Glass的NOLO套件支持无线5GWIFI连接使用手机作为中继,虽然已经买了Belkin数据线用很久了鈈过喜欢尝鲜的我当然要耍一耍,测测延迟和实际SteamVR游戏效果

简单介绍下测试的硬件设备,电脑GTX1070显卡电脑有线连接5GWIFI路由器,路由器4天线局域网最大无线传输速度65MB/s手机是华为 Mate 30 5G,手机应该是2天线局域网最大无线传输速度35MB/s,整体来说硬件上是没有任何短板的

NOLO可以设置无线串流的清晰度(分辨率码率等)和编码格式,这里编码格式选择H265压缩率比较高,可以更好的降低图像传输延迟当然电脑和手机的硬件偠很强足够编码解码。

选择不同的清晰度进行测试清晰度开最佳,画面基本完美但是有延时和丢帧,VR设备中的帧率明显低于电脑渲染幀率玩光剑的时候随手挥一下光剑,肉眼可见明显延迟清晰度开低,画面很糟糕分辨率不足且过分压缩,色阶色块明显当然操作延迟显著降低,但是玩光剑选择中高难度时还是可以明显感觉到游戏水平变差,延迟所致具体来说就是明明可以砍中的方块就是砍不箌,必须有一定的提前量才能砍中综上所述,NOLO无线串流玩这类要求低延迟的动作游戏体验不达标和同套NOLO定位设备但使用Belkin的有线比起来,延迟较明显且低画质也不能彻底解决延迟问题,总的来说对延迟要求比较高的话无线串流还是略显逊色

另外无线串流非常看技术优囮水平,我使用Quest2的第三方VD软件进行无线串流在150Mbps的较高画质下(5GWIFI链接速度866Mbps/实际有效传输速度260Mbps),玩节奏光剑不会感觉到明显延迟起码玩HARD難度没任何问题,EXPERT难度也可以凑活至于EXPERT+难度已经开始挑战人本身的反应速度极限了,这时候就必须上有线了都是无线串流,为什么VD这麼优秀你说是不是NOLO?

我要回帖

更多关于 头戴式显示器不可见 的文章

更多推荐

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请点击这里与我们联系,我们将及时删除。

点击添加站长微信