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从零开始学VR第2节 虚拟现实的特性及发展
发布时间：2024-06-08 13:25:48 浏览量：211次
各位朋友大家好，今天这篇文章是接着「从零开始学VR」第一节▪序讲起，马上就要正式进入到VR世界了，是否有点小激动呢？
也许正在阅读的你，已从很多渠道听说过虚拟现实，只是每个渠道看到或听到的信息都不太一致，结果了解越多反而可能更容易陷入混淆，又或者你只是觉得VR很热门，想要进入这个行业，但是对VR具体技术和历史完全不懂，也不知道是否会入错行。没关系，我们一起去探讨上面的问题。
希望以上几个问题的解答，能为你稍微拨开一点虚拟现实的迷雾。
01 虚拟现实的起点，给定一个完整定义
我们先看看百度百科对虚拟现实的定义：
“虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。”
大家能理解上面这段话的意思么？这个定义讲得有点绕口，但是把虚拟仿真的基本特点都囊括进来了。
我们翻译过来讲，虚拟现实就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视听触嗅味一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用，相互影响，从而产生身临其境的感受和体验。
更通俗点讲，实际上我们可以把虚拟现实看成是一种新型的具有人机交互特征的人机界面，在这个虚拟环境中，参与者看到的是全要素（空间、距离、彩色、角度、移动等等）景象，听到的是虚拟环境立体环绕音响，感受虚拟环境给人的反作用力，模拟挥发性物质的分子作用于嗅觉器官，作用于味觉器官（舌）产生甜、酸、咸、苦等不同的反应。
通过模拟人类的基本五觉，从而让参与者以真实世界（自然的）方式来感受计算机生成的虚拟世界，最终欺骗大脑，使其认为当前的虚拟世界具有和相应真实世界一样的感觉。
所以，虚拟现实技术的终极目标是实现虚拟世界和真实世界完美融合，促使你分不清世界是真实还是计算机模拟的虚拟世界。
以此来看，所有能够促进这一目标实现的技术和手段，都可以归纳到虚拟现实的技术范畴中，所以你会发现，虚拟现实技术可能并没有明显的边界，它是一个跨学科的融合技术。
02 虚拟现实三大特性
虚拟现实实际上是一种理想的人机界面形式，相对传统pc人机接口有三大特性，通过对三大特征的把握，我们可以抓住虚拟现实的核心要素。
- 沉浸感
虚拟现实技术是根据人类五觉的生理心理特点，由计算机模拟逼真的三维立体图像，通过输入输出（数字手套、头盔等）交互设备，让体验者置身于虚拟环境中，并成为虚拟环境中的一部分，体验者与虚拟环境各种事物相互作用，跟现实世界的交互一样。使得体验者感觉虚拟环境中一切都非常逼真，有身临其境的感觉。
这就是所谓的沉浸感，是虚拟现实追求的终极目标，其他两个特性是为了实现这个目标。
- 交互性
通过头盔、数据手套等传感器设备，计算机可以根据体验者的头、眼、手、语言及身体动作，来调整系统呈现的图像及声音，体验者如同在实际现实环境中一样与虚拟环境中的人物、事物发生交互关系。
- 构想性
虚拟现实系统中有人类五觉的传感及反应装置，可以启发人的创造性思维，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。构想性强调虚拟现实技术应具有广阔的想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构造客观世界不存在甚至是不可能发生的环境。
03 虚拟现实发展史
实际上虚拟现实的发展历史远远超出大多数人的想象，早在60多年前，虚拟现实基础技术已经开始萌芽，发展到现在至少经历了四个阶段：
第一阶段
我们叫技术准备阶段或初级探索阶段。
此时还没有虚拟现实这个概念，虚拟现实各个子系统的关键技术尚处在构想和概念阶段，极少部分走到了非常早期的原始原型阶段。
据悉最早在1956年，美国的MortonHeileg就开发了一个名为Sensorama的摩托车仿真器，其具有三维显示及立体声效果，能产生振动和风吹的感觉，拥有最基础的虚拟仿真雏形。
1965年，Surherland发表了论文《终极的显示》，文中首次提出具有交互图形显示、力反馈设备及声音提示的虚拟现实系统概念，这是虚拟现实思想的萌芽。从此之后，人们才正式开始对虚拟现实进行探索和研究。
1968年，美国计算机图形学之父Ivan Sutherlan开发了一个计算机图形驱动的头盔显示器及头部位置跟踪系统。在这个系统中，体验者可以看到三维物体的线框图，确定三维物体空间位置，并通过头部运动从不同视角观察三维环境中的线框图。
这在当时是非常了不起的成就，目前很大部分HMD的最基本原理都来源于此，可以说Ivan Sutherlan的技术开创了现代虚拟现实技术的先河。
第二阶段
我称之为概念提出及基础应用阶段。
20世界80年代初期美国的Jaron Lanier正式提出了“Virtual Reality”一词，这是虚拟现实发展的关键一步，相当于把前面三十年的研究作了一个总结。
尔后，美国宇航局（NASA）及国防部组织了诸多顶级实验室进行基础技术的研究和攻关，在这一时期取得了令人瞩目的成果。
美国宇航局（NASA）Ames实验中心在1985年完成了VIEW系统雏形，系统可以让参与者产生“真实体验”的效果，并在随后的研发中相继装备了数据手套、头部跟踪器等硬件设备，并提供语音、手势等交互手段，现今虚拟现实的绝大部分硬件体系依然是从这三十多年前的体系中发展而来。
第三阶段
这是虚拟现实开始从纯研究转向应用的阶段。
20世界90年代，计算机硬件技术和软件系统同步得到极大发展，摩尔定律造就了高性能芯片的快速更新，而微软在1995年正式发布windows系统，这一全新的视窗系统一经面世，大大降低了计算机的使用难度，普通消费者也可以方便快捷的使用计算机了。
随后各种人机交互手段不断被开发出来，各种输入输出设备逐渐进入市场，所有这一切都为虚拟现实的发展打下良好的基础。
也是在这一时期，虚拟现实开始走出实验室，相继和具体的行业结合，比如跟军事、航天、建筑、医疗、教育等行业进行结合，进而解决行业中某些特定的实际问题。
军事上，飞行模拟器，通过模拟飞机的飞行状态来培养各类飞行员操作飞机的能力，解决飞行员培养成本高、危险大、教练机少等一系列问题。
这一阶段的应用范围虽然在逐步扩展，但因其设备比较大型，系统价格昂贵，操作相对复杂，主要还是在大型企业和跨国集团中应用，还属于在深闺大院中由少部分组织掌握和使用。
第四阶段
虚拟现实全面应用阶段，设备的价格普通消费者也可以承受。
这一阶段的划分得益于Oculus成功推出消费级HMD设备。实际上，早在2012年Oculus 就通过众筹网站KickStarter募资160万美元，2014年被Facebook以20亿的天价收购，则彻底引爆了虚拟现实行业，从这一刻起，部分普通消费者才有机会一览虚拟现实的真颜。
此后，各大、小公司相继发布了消费级虚拟现实产品，htc&valve联合发布了vive高端HMD头显，索尼发布了PS VR，谷歌发布了手机盒子及升级的daydream手机盒子，三星发布了Gear VR，暴风影音推出暴风魔镜，乐相科技推出deepoon E2及M2，甚至联想还和蚁视共同推出了乐檬蚁视VR眼镜。
可以说，自2014年以来虚拟现实真正开始走入寻常消费者身边，虚拟现实的应用场景也进一步得到扩展。
通过以上的讲解，我相信你已经对虚拟现实已经有一个整体的认知，下次如果有人再讲虚拟现实你一定能否明辨对错，而且这么有历史积累的技术，这么广阔的应用范围，你也一定能自行判断其前景好坏。
现在唯一的问题是，虚拟现实范畴这么大，如果要入行应该从哪个方面入手呢？下节我将为大家详细讲解虚拟现实的系统组成和关键技术，相信可以帮你解决困惑。
感谢阅读，欢迎点击咨询。此次写作目的是希望为读者详细系统讲解虚拟现实一些基础技术，但我本身不是写作出身，文章中难免会有疏忽或交代不清晰的地方，欢迎在评论区留言与我交流，共同进步，谢谢！
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