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虚拟现实(VR)技术特点介绍与发展历程

2017-1-23 19:23| 发布者: admin

摘要: 虚拟现实也就是Virtual Reality,简称VR
虚拟现实,又称VR(virtualreality),是一种综合利用计算机图形系统和现实中各种接口设备,在计算机上生成可交互的沉浸式环境的技术,VR设备自然就是将虚拟世界和现实世界连接的入口。

虚拟现实技术具有的特征,分别是沉浸感(Immersion)、交互性(Interaction)和想象性(Imagination):
沉浸性,是指利用计算机产生的三维立体图像,让人置身于一种虚拟环境中,就像在真实的客观世界中一样,能给人一种身临其境的感觉;
交互性,在计算机生成的这种虚拟环境中,人们可以利用一些传感设备进行交互,感觉就像是在真实客观世界中一样,比如:当用户用手去抓取虚拟环境中的物体时,手就有握东西的感觉,而且可感觉到物体的重量;
想象性,虚拟环境可使用户沉浸其中并且获取新的知识,提高感性和理性认识,从而使用户深化概念和萌发新的联想,因而可以说,虚拟现实可以启发人的创造性思维。

发展历程
初创期(20世纪60~70年代):技术限制导致设备体积庞大,虚拟现实仍处于原型机阶段,虚拟现实技术最早起源于上世纪60年代,第一套可应用的虚拟现实设备Sensorama出现,其通过三面显示屏来形成空间感,从而实现虚拟现实体验,随后头戴式的头戴式的Sutherland显示器出现,只是碍于技术的限制,体积十分沉重,需要在天花板上设计专门的支撑杆,限制了其应用范围。考虑到上世纪六十年代尚无现代计算机图形学出现,同时计算机的运算能力极为有限(当时NASA最先进的巨型计算机的CPU运算能力尚不如诺基亚N95),虚拟现实的技术处于十分原始的阶段。

世上首台VR设备Sensorama体积巨大

世界上首台头戴式VR设备需要专门支撑杆
技术积累期(20世纪80~90年代):计算机和图形处理技术进步为虚拟现实的商业化奠定了基础。
进入上世纪80年代后,一系列计算机技术的进步使得虚拟现实的体验出现大幅提升,主要包括:
  1. 立体显示使得近距离下视场的广度得到保证,使得AR眼镜成为可能;
  2. 虚拟画面生成技术进步,显卡每秒可渲染的三角形达到四位数,为复杂图像的展示打下基础;
  3. 头部位置跟踪设备开发成功,大幅提升了前期以连杆为基础的跟踪装置,为沉浸性提供保证;
  4. 虚拟环境互动技术产生,带有关节的动作传感器的手套出现增加了手势动作这一重要的VR的信息输入维度。计算机软硬件技术的不断进步提升了VR设备的可操作性和体验性。
1980年美国游戏公司雅达利(ATARI)组建了虚拟现实实验室用以开发相关硬件;1987年全球首款商用化的VR头盔产品诞生,成为这一阶段的标志,随后任天堂、索尼等公司均推出了VR游戏机,形成一轮VR商业化热潮,但因计算机处理能力仍显不足,此次商业化热潮并未能够一直持续,虚拟现实设备主要应用在一些政府和专业机构,比如航空航天局的飞行模拟装置等;大众化的虚拟现实设备大多只能面对虚拟现实专业开发者和少数爱好者,代表性的设备有VirtualI/O1995年发布的i-glasses、LindenLab1999年推出的硬件“TheBig”以及后续演进的基于3D软件的虚拟世界“第二人生”、以及SAS公司创造的360度虚拟现实体验空间cube-room等。

2013年至今:互联网普及、计算能力、3D建模等技术进步大幅提升VR体验,虚拟现实商业化、平民化有望得以实现,相比于80~90年代,显示器分辨率提升、显卡渲染效果和3D实时建模能力等原有技术的快速提升带来了VR设备的轻量化、便捷化和精细化,从而大幅提升了VR设备的体验。以2014年FaceBook以20亿美金收购Oculus为代表,诸如三星、谷歌、索尼、HTC等国际消费电子巨头均宣布自己的VR设备计划。

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