VR技術(shù)的前世今生資料下載

戴上一副眼鏡，連接電腦或手機，你就能進(jìn)入一個全新的虛擬世界，這種類似科幻電影《黑客帝國》里的場景正在我們身邊發(fā)生，而讓這一切實現(xiàn)的技術(shù)就是最近火得不行的“虛擬現(xiàn)實”，也就是許多人口中的VR（Virtual Reality）。 什么是VR？ 虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR），即利用計算機發(fā)展中的高科技手段構(gòu)造出一個虛擬的境界，使參與者獲得與現(xiàn)實一樣的感覺。 舉一個例子，當(dāng)你戴上特制的頭盔與手套后，會發(fā)現(xiàn)你已置身于一個不受時空限制的歷史的博物館中，當(dāng)你向前行走或者轉(zhuǎn)頭時，你所看見的景象也會隨之改變，你可穿過大廳，推開前面的大門，當(dāng)你看見一件精美的展品時，你甚至可以上上下下、里里外外仔細(xì)地觀摩——這就是虛擬現(xiàn)實技術(shù)帶來的真實感覺。 VR技術(shù)，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。 使用者進(jìn)行位置移動時，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場感。虛擬現(xiàn)實（VR），看到的場景和人物全是假的，是把人的意識代入一個虛擬的世界。 VR像做夢，看到的場景和人物全是假的，是把你的意識代入一個虛擬的世界。簡單的來說，就是你看到的東西都是假的，但是你的感覺是真實的，它就會給你一種身臨其境的感受。 VR技術(shù)原理 人們在看周圍的世界時，由于兩只眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這種差別能讓我們感知到深度，讓事物看起來立體。VR技術(shù)也是利用這種視覺差別，替我們的雙眼安排不同的畫面，從而讓我們感覺到畫面的立體性。與3D電影不同，VR強調(diào)的是360度全景交互，不僅有強烈的沉浸感和立體感，更重要的是允許用戶和虛擬世界進(jìn)行交互。 在人造環(huán)境中，每個物體相對于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個位置，而用戶也是如此，用戶看到的景象是由用戶的位置和頭（眼）的方向來確定的。跟蹤頭部運動的虛擬現(xiàn)實頭套可以感知我們的頭部動作。 這樣，當(dāng)我們在移動時，虛擬世界中的我們就能同樣的移動，當(dāng)我們向左看，虛擬現(xiàn)實頭套可以識別這一動作，這時硬件會及時渲染出左邊的場景。如此，當(dāng)我們往左看時，就能看到左邊的場景，往右看時，就能看到右邊的場景，避免了場景不跟隨我們目光移動的意外。 VR技術(shù)前世今生 1956年：Sensorama 1956 年，攝影師Morton Heilig發(fā)明了Sensorama，一款集成體感裝置的3D互動終端，它集成3D顯示器、立體聲音箱、氣味發(fā)生器以及振動座椅，用戶坐在上面能夠體驗 到6部炫酷的短片，體驗非常新潮。當(dāng)然，它看上去碩大無比，像是一臺醫(yī)療設(shè)備，無法成為主流的娛樂設(shè)施。 1961年：Headsight 1961年，Headsight問世，是世界上第一款頭戴顯示器。它有飛歌公司研發(fā)，融合CCTV監(jiān)視系統(tǒng)及頭部追蹤功能，但本質(zhì)上，它的主要目的是用于隱秘信息查看，而非娛樂設(shè)備。 1966年：GAF Viewmaster 這款GAF Viewmaster是最早的3D頭戴設(shè)備之一，通過內(nèi)置兩顆鏡片來觀賞幻燈片，具有一定的3D效果，但更像是兒童玩具，而非專業(yè)的影音設(shè)備。其后續(xù)版本還加入了音頻功能，實現(xiàn)簡單的多媒體功能。 1968年：Sword of Damocles 1968年問世的Sword of Damocles（達(dá)摩克利斯之劍），是麻省理工學(xué)院實驗室研發(fā)的頭戴顯示器，其設(shè)計非常復(fù)雜，組件也非常沉重，所以需要一個機械臂吊住頭戴來使用。 1980年：Eye Tap 這款Eye Tap看上去與微軟的HoloLens非常相似，嚴(yán)格意義上它也的確是一款增強現(xiàn)實設(shè)備，可以連接計算機攝像頭，將數(shù)據(jù)疊加顯示在眼前。當(dāng)然，今天人們對虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實已經(jīng)有了更明確的定義，但Eye Tap對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展還是具有一定意義的。 1984年：RB2 RB2可以說是第一款商業(yè)虛擬現(xiàn)實設(shè)備，其設(shè)計與目前主流產(chǎn)品已經(jīng)非常相似，并且配有體感追蹤手套，可實現(xiàn)操作。然而，其經(jīng)過高達(dá)50000美元起，在1984年無疑是天價。 1985年：NASA頭戴顯示器 1985年，NASA（美國航空航管理局）研發(fā)出真正的LCD光學(xué)頭戴顯示器，其設(shè)計結(jié)構(gòu)被目前的虛擬現(xiàn)實頭戴廣泛采用，只不過將LCD換為更低功耗、顯示效果更好的OLED。另外，它還具有頭部、手部追蹤系統(tǒng)，可實現(xiàn)更加沉浸式的體驗，被用于模擬太空作業(yè)等方面。 1993年：世嘉VR 著名游戲廠商世嘉曾計劃在1993年發(fā)布基于其MD游戲機的虛擬現(xiàn)實頭戴顯示器，設(shè)備看上去非常前衛(wèi)。遺憾的是，在早期非公開試玩測試中，測試者反應(yīng)平淡，最終世嘉以“體驗過于真實、擔(dān)心玩家會受到傷害”為理由，取消了該項目。 1995年：任天堂Virtual Boy 1995 年，任天堂發(fā)布32位游戲機Virtual Boy，這是一款非常另類的游戲機，其主機是一個頭戴顯示器，但只能顯示紅黑兩色。另外，礙于當(dāng)時技術(shù)限制，游戲內(nèi)容基本上都是2D效果，再加上較低的分 辨率和刷新率，極易使用戶產(chǎn)生眩暈和不適感。最終，任天堂的虛擬現(xiàn)實游戲計劃在短短不到一年時間便宣告失敗。 1995年：CAVE 1995年，伊利諾伊大學(xué)的學(xué)生們研發(fā)出“CAVE”虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，通過創(chuàng)建一個三壁式投影空間、配合立體液晶快門眼鏡，來實現(xiàn)沉浸式體驗，對于現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實技術(shù)起到了極大地的推動作用。 2009年：Oculus Rift 毫無疑問，Oculus Rift復(fù)興了虛擬現(xiàn)實技術(shù)，把它重新帶回大眾視野中。2009年，其創(chuàng)始人在Kickstarter上發(fā)起眾籌活動，在很短時間內(nèi)便獲得超過10000 個支持者，備受關(guān)注。此后，第三方資金不斷涌入，讓Oculus Rift得以高速發(fā)展。 2014年，社交巨頭Facebook宣布以20億美元收購Oculus，Oculus Rift也在經(jīng)過了數(shù)個DK版本之后，正式于今年1月開放消費者版預(yù)購、于3月在全球20多個國家及地區(qū)出貨。至此，虛擬現(xiàn)實真正步入了消費電子市場。 從科幻到現(xiàn)實，從1957到現(xiàn)在，VR設(shè)備的發(fā)展被許多人形容為是“將夢變?yōu)楝F(xiàn)實”的過程，盡管還存在不足，還面臨坎坷，我們依然有理由期待VR將有光明的未來，畢竟每項科技都是這樣一路跌撞走來，漸漸成長的。 VR的主要核心技術(shù) 實時三維計算機圖形 相比較而言，利用計算機模型產(chǎn)生圖形圖像并不是太難的事情。如果有足夠準(zhǔn)確的模型，又有足夠的時間，我們就可以生成不同光照條件下各種物體的精確圖像，但是這里的關(guān)鍵是實時。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時對圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問題就變得相當(dāng)困難。