细品VR技术下的“新世界”

了解VR

VR虚拟现实是指借助计算机和最新传感器技术创造的新的人机交互手段。虚拟现实是利用计算机模拟创建一个三维空间的虚拟世界，为用户提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟，使用户能够及时、无限地观察三维空间中的事物。

虚拟现实被认为是多媒体的最高应用。它是计算机技术、计算机图形、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、模拟技术、微电子技术、三维显示技术、传感测量技术、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术和IT各种高科技技术集成的结晶，如智能技术。

VR特性

沉浸

是指用户可以沉浸在计算机生成的虚拟环境中，使用户能够投入到计算机生成的虚拟场景中，用户在虚拟场景中有一种身临其境的感觉。

交互

指用户在虚拟场景中与各种对象相互作用的能力。用户进入虚拟环境后，可以通过各种传感器与多维信息环境进行必要的操作，虚拟环境中的相应响应与真实环境相同。

构想

它是指通过用户沉浸在真实的虚拟环境中，与虚拟环境进行各种互动，从定性和定量的综合环境中获得感性和理性的理解，从而深化概念，萌芽新想法，在理解上有飞跃。

VR关键技术分析

1. 动态环境建模技术

虚拟环境的建立是VR系统的核心内容是获取实际环境的三维数据，并根据应用程序的需要建立相应的虚拟环境模型。虚拟环境中的物体有自己独特的行为。其他图形建模系统通常只构建静态物体、物体或简单的操作。虚拟环境中的对象必须具有良好的可操作性。当用户与对象交互时，对象必须以合理的方式做出相应的响应。

虚拟现实系统环境建模可以根据视觉、听觉、触觉、味觉、力感等感官渠道进行建模。一般有听觉和视觉三维建模。在当前的应用中，环境建模通常是三维可视化建模。

2. 实时三维图形生成技术

光模型和颜色光学：即如何使显示的形状具有真实感，如何模拟形状的表面颜色和明暗色调。

映射技术：将希望的平面图案映射到建模体的表面，并在应用光模型时考虑这些图案的颜色，这涉及到图形学中的映射技术。

图形模拟方法：为了在显示屏上产生真实的视觉目标，可以是动物、植物、人物、自然环境和不存在的虚构事物。

提高图形的真实性和生成速度一直是三维图形技术中的一个关键问题。计算机图形技术和模拟技术的改进将对其发展产生重要影响。在虚拟现实的真实图形生成中加速的硬件系统结构和各种有效技术是关键。

3. 三维显示和传感器技术

虚拟环境可以是纯虚构的环境，也可以是现实环境的再现。现实环境在操作人员周围的再现取决于传感器技术。

a.三维视觉传感器

现实环境中的三维场景信息是通过位于不同位置的一对相机获得的，要求相机具有与人眼相同的视觉特征，否则会导致信息扭曲。

b.听觉传感器

其功能是准确感知现场环境的声波信息。传感器的感知频率特性不得低于人耳，特殊情况下可超过人耳。

c.触摸，力觉传感器

触觉传感器的功能是在与目标接触时产生广泛的响应(压力分布振动温度、表面形状、各种形状 ** 等等)。目前，光电和压电阵列触觉传感器被广泛用于研究，力感觉传感器主要用于检测操作员与目标接触时产生的力和扭矩。目前，各种腕力传感器的研究和应用更加集中，需要体积小、重量轻、分辨率高、测量维度大的传感器。

现有设备不能满足需求，机械和触觉传感器的研究需要进一步深化，虚拟现实设备的跟踪精度和范围也需要提高。

4. 应用系统开发工具

虚拟现实应用的关键是找到合适的场合和对象。选择合适的应用对象可以大大提高生产效率，降低劳动强度，提高产品质量。为了实现这一目标，我们需要研究虚拟现实的开发工具。VR系统开发平台，分布式VR这些都是技术等 与计算机技术和多媒体技术的快速发展密切相关。

5. 系统集成技术

由于VR系统包括大量的感知信息和模型，因此系统集成技术起着至关重要的作用，包括信息同步技术、模型校准技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等。

VR应用实例

娱乐

丰富的感觉能力和3D使显示环境VR成为视频游戏的理想工具。因为在娱乐方面VR真实感的要求不是太高，所以近年来VR这方面发展最快。

12月19日，华为VR眼镜正式售出VR眼镜拥有IMAX大片、热门电视剧、动画片等海量优质片源，包括爱奇艺，VeeR、GVR等待众多优秀平台资源，号称足不出户就能享受私人专属影院。

医学

VR可用于解剖教学和复杂手术过程规划，在手术过程中提供辅助手术和信息，预测手术结果和远程医疗。

Healium App运用VR/AR可穿戴装置缓解焦虑，经研究证实可迅速改善病情，使心态更加积极。App来自新公司StoryUp Studios试图让焦虑患者受益。

SyncThink公司利用虚拟现实耳机和眼动跟踪技术进行神经技术和大脑健康分析，表示已与两家临床连锁机构合作，可利用该技术评估患者的大脑健康和脑震荡风险。

艺术

虚拟现实技术作为传输显示信息的媒体，在艺术领域具有巨大的潜力。VR该技术可以将静态艺术（如绘画、雕塑等）转化为动态，可以改善用户与艺术的互动，提供新的体验和学习方法。

HTC VIVE Arts自2017年11月正式成立以来，全球共开发了50多个合作伙伴和艺术家，试图成立VR技术应用于艺术创作。最具代表性的VR艺术作品是HTC《蒙娜丽莎-越界视野》与巴黎卢浮宫合作开发，纪念达芬奇去世500周年。戴上VIVE Co ** osVR头盔，人们可以穿越法国卢浮宫，看到500年前蒙娜丽莎的画像没有褪色。

教育

VR教育是VR下一个风口，利用虚拟现实技术，可以大大提高学生的兴趣和关注度VR在虚拟现实环境中，每个学生都能触摸和操纵各种物品，从而对物品有更好的了解。其实VR课堂上的应用并不局限于此，学生也可以与数据集、复杂方程和抽象概念互动。对一些学生来说，通过实践学习比听老师讲课更有效。

幻影星空VR在虚拟现实教学中，体验馆的成果将得到相应的奖励，而失败通常被忽视。这显然与许多教育方法相反。这种奖励可以促进大脑活动，鼓励学生积极探索更多知识。

军事

虚拟现实技术在军事领域的应用涵盖了"海陆空火"目前军事训练是四大军种的主要目的。VR技术模拟训练场、作战环境、灾难现场等。，训练士兵如何在军事实战和危险应急中快速有效地反应，对提高训练和演习效果起着至关重要的作用。

VR现状及未来展望

与初始阶段相比，虚拟现实技术取得了进步，但实际上在长期技术研发过程中也出现了一系列问题，主要体现在虚拟环境的准确性和真实性、人与虚拟环境互动的自然性、实时显示问题和智能技术等方面。

现实世界的外部信息种类繁多，构型复杂，各种感官信息的综合难度更大。这就是为什么ⅤR只有实现高效的建模系统，虚拟环境的准确性和真实性才能达到最佳效果。

在理想状态下，实时漫游非常逼真和实时VR技术显然成立了。但实际上，现阶段ⅤR技术的发展不足以达到理想状态，匹配的硬件设施尚未建立，用户在使用过程中无法体验到完美的实时显示效果。造成这个问题的根本原因是多用户互动VR在技术的引入中，开发者往往要以降低图像逼真度为代价，提高图像处理速度。因此，在动态情况下，图形的实时逼真非常困难。

虚拟现实技术在中国还处于起步阶段，国内企业还没有成为虚拟现实技术的领导者，这也在一定程度上决定了中国虚拟现实技术有很大的进步空间和发展潜力。虚拟现实业务形式丰富，产业潜力大，社会效益强。以虚拟现实为代表的新一轮技术和产业革命即将到来。虚拟经济与实体经济的结合将给人们的生产方式和生活方式带来革命性的变化。

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