什么是虚拟现实？又该如何运作精选.pptx

当你第一次听到VR（Virtual Reality）这个词时，你的第一反应是什么？你是否联想到某个人带着一个插着密集连接线与电脑连接;的怪异的头盔？还是被你眼前近视+散光+飞蚊症的影像眼花缭乱头晕目眩？亦或是黑客帝国中被外星人当做生物能源的可怜人类？或者干脆你对这个;新奇玩意畏之如虎希望它走开？ 如果你是最后一种情况，那你有点像大部分现如今从事VR行业技术开发的计算机科学家或者工程师一样。今天，;所谓的VR虚拟现实更多地是指大众熟知的VE（Virtual Environment，也就是虚拟环境）。毕竟，在虚拟环境都不够理想的境;况下，其它的如多感知、自然技能、传感设备等连个雏形都没有。因而我们会在下文中用VE和VR互联。（即用VE虚拟环境的概念来代替VR虚拟;现实的概念）抛开两个概念的差别不谈，虚拟环境包含着和虚拟现实一样的通过计算机技术创造一个即时的3D虚拟世界，在这个虚拟世界中用户可以;进行操作和探索，产生像在真实世界一样的感觉。科学家，理论家和工程师已经发明了许多的设备和应用来达到这一目标。虽然他们在关于什么才是构;成真正的VR体验上的观点发生分歧，不过大致上都包含如下观点：（1） 用户视角看来与实物完全一致的3D影像（2）捕捉用户动作的能力，尤;其是头部和眼睛的运动，并且根据用户视角的变化相应地调整呈现给用户的影像。首先我们来看看专家是如何定义虚拟环境的，以沉浸感为出发点。;虚拟现实沉浸在一个虚拟现实环境中，用户体验到沉浸感，也就是所谓的感觉到成为虚拟现实环境的一部分。同时用户也可以和他所处的虚拟环境通过;有意义的方式交互。沉浸感和交互感的结合统称为临场感（Telepresence)。计算机科学家乔纳森·斯特尔（Jonathan Ste;uer ）将之定义为“与直接的物理环境相比个体处在这种间接的虚拟环境中感觉到真实的程度”。换言之，一个有效的VR体验使得你能够忽略外;部环境而专注于虚拟环境的存在。乔纳森·斯特尔进一步提出了沉浸感的两个重要组成部分：信息深度，信息广度。信息深度指的是用户和虚拟环境交;互过程中收到的信号所包含的数据的数量和质量。对于用户来说，信息深度可以表现为显示分辨率，虚拟环境图像复杂性，以及系统音频输出的复杂性;等等。斯特尔将信息宽度定义为“同时呈现的感官维度数量”。理想的虚拟环境必须同时满足人的所有感官。大部分虚拟环境优先满足满足的是人的视;觉感知和听觉感知，不过越来越多的科学家和工程师正在寻找新的方式来结合触觉感知。给予用户力反应和触觉交互的系统被称为触觉系统（Hapt;ic Systems）。有效的虚拟现实沉浸感必须使得用户能够探索与现实同步的虚拟环境和360度无缝隙地改变视角。假设虚拟环境中包含某;个房间中部的一个基座，用户可以从任意角度来观察这个基座，而基座的图像随着用户的视角相应变化。VR科技和理论方面的先锋佛瑞德·布鲁克斯;表示虚拟现实影像必须保持最少每秒20-30帧才能创造出真实可信的用户体验。 虚拟现实环境当用户探索虚拟环境时虚拟环境系统中的其它感官;输出应该根据现实时间调整。假设虚拟环境中包含3D音效，必须使得用户相信他在环境中闪转腾挪所产生的声音的方位转变是自然而然的。当用户沉;浸在虚拟环境中的感官刺激必须保持一致。假设虚拟环境正展示一个绝对静止的场景，你当然不能让用户有被强风吹的感觉。同样地，当虚拟环境中用;户处在飓风的中心，你当然不能让用户觉得清风拂面仿佛在玫瑰园中。用户行为和虚拟环境反馈之间的迟延时间被称为潜伏期（Latency）。潜;伏期通常指介于用户头部转动或者眼睛移动与影像变化之间的延迟，而它也可以用来表示其他感知输出的延迟。飞行模拟器的研究显示人类可以察觉到;超过50毫秒的延迟。所以当用户察觉到潜伏期，这会让他注意到处在一个人造环境中从而破坏沉浸感。 当用户感受到现实世界时也就意味着沉浸;感到此为止。真实的沉浸感会让用户忘记周遭的现实环境。为了达到这一目标，VR开发者不得不找出对于用来说更自然的输入方式。只要用户能够感;觉到交互设备的存在，就算不上真正的沉浸感。 虚拟现实交互为了让用户真实地沉浸在虚拟环境中，一个关键的要素就在于交互性。早期的虚拟现实;应用使用和现在的虚拟环境系统相同的技术来让用户有一个相对的被动体验。用户可以通过穿戴头盔显示器来观看一部早就录好的电影。用户可以坐在;一个模拟座椅上观看这些影片，系统会给予他们各种感官刺激，比如往脸上吹气以模仿风。早期的应用智能让用户感受到某种单一的沉浸感，而不具备;交互性，因为并不能解决视角变换的问题。然而早期的探索具有决定性意义，对VR发展的促进功不可没。今天，你可以发现使用相同技术的虚拟过山;车。在位于美国弗罗里达州奥兰多的迪士尼探索世界，赞助人可以在电子空间中的山岭上设计自己的过山车，然后通过模拟器进行体