什么是VR?VR技术原理和发展过程及核心技术分析

举一个例子,当你戴上特制的头盔与手套后,会发现你已置身于一个不受时空限制的历史的博物馆中,当你向前行走或者转头时,你所看见的景象也会随之改变,你可穿过大厅,推开前面的大门,当你看见一件精美的展品时,你甚至可以上上下下、里里外外仔细地观摩——这就是虚拟现实技术带来的真实感觉。

VR技术,是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

使用者进行位置移动时,电脑可以立即进行复杂的运算,将精确的3D世界影像传回产生临场感。虚拟现实(VR),看到的场景和人物全是假的,是把人的意识代入一个虚拟的世界。

VR像做梦,看到的场景和人物全是假的,是把你的意识代入一个虚拟的世界。简单的来说,就是你看到的东西都是假的,但是你的感觉是真实的,它就会给你一种身临其境的感受。

VR技术原理

人们在看周围的世界时,由于两只眼睛的位置不同,得到的图像略有不同,这种差别能让我们感知到深度,让事物看起来立体。VR技术也是利用这种视觉差别,替我们的双眼安排不同的画面,从而让我们感觉到画面的立体性。与3D电影不同,VR强调的是360度全景交互,不仅有强烈的沉浸感和立体感,更重要的是允许用户和虚拟世界进行交互。

在人造环境中,每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置,而用户也是如此,用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的。跟踪头部运动的虚拟现实头套可以感知我们的头部动作。

这样,当我们在移动时,虚拟世界中的我们就能同样的移动,当我们向左看,虚拟现实头套可以识别这一动作,这时硬件会及时渲染出左边的场景。如此,当我们往左看时,就能看到左边的场景,往右看时,就能看到右边的场景,避免了场景不跟随我们目光移动的意外。

VR技术前世今生

1956年:Sensorama

1961年:Headsight

1966年:GAFViewmaster

1968年:SwordofDamocles

1980年:EyeTap

这款EyeTap看上去与微软的HoloLens非常相似,严格意义上它也的确是一款增强现实设备,可以连接计算机摄像头,将数据叠加显示在眼前。当然,今天人们对虚拟现实和增强现实已经有了更明确的定义,但EyeTap对于虚拟现实技术的发展还是具有一定意义的。

1984年:RB2

RB2可以说是第一款商业虚拟现实设备,其设计与目前主流产品已经非常相似,并且配有体感追踪手套,可实现操作。然而,其经过高达50000美元起,在1984年无疑是天价。

1993年:世嘉VR

1995年:任天堂VirtualBoy

1995年:CAVE

1995年,伊利诺伊大学的学生们研发出“CAVE”虚拟现实系统,通过创建一个三壁式投影空间、配合立体液晶快门眼镜,来实现沉浸式体验,对于现代虚拟现实技术起到了极大地的推动作用。

2009年:OculusRift

2014年,社交巨头Facebook宣布以20亿美元收购Oculus,OculusRift也在经过了数个DK版本之后,正式于今年1月开放消费者版预购、于3月在全球20多个国家及地区出货。至此,虚拟现实真正步入了消费电子市场。

从科幻到现实,从1957到现在,VR设备的发展被许多人形容为是“将梦变为现实”的过程,尽管还存在不足,还面临坎坷,我们依然有理由期待VR将有光明的未来,毕竟每项科技都是这样一路跌撞走来,渐渐成长的。

VR的主要核心技术

虚拟场景显示技术

人看周围的世界时,由于两只眼睛的位置不同,得到的图像略有不同,这些图像在脑子里融合起来,就形成了一个关于周围世界的整体景象,这个景象中包括了距离远近的信息。当然,距离信息也可以通过其他方法获得,例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。

在VR系统中,双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的,显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器,但用户带上特殊的眼镜后,一只眼睛只能看到奇数帧图像,另一只眼睛只能看到偶数帧图像,奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感。

用户(头、眼)的跟踪:在人造环境中,每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态,而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的。

头部追踪技术

在传统的计算机图形技术中,视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的,用户的视觉系统和运动感知系统是分离的,而利用头部跟踪来改变图像的视角,用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来,感觉更逼真。

另一个优点是,用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境,而且可以通过头部的运动去观察环境,这样当我们在现实世界中移动,虚拟现实世界中的我们也就能同样地移动。

当我们向左看,头部追踪技术能够识别这一动作,这时硬件就会即时渲染出左边的场景,这样,我们往左看就能看到左边的场景,往右看则能看到右边的场景,而不会发生场景跟着我们移动的意外。

眼球追踪技术

眼球跟踪技术是通过追踪我们的瞳孔实现的,算法能够根据我们注视的景物来变换景深,从而带来更出色的沉浸体验。

比如,伸出一只手指举在眼前,当我们注视着它时,手指前方的景物便会变得模糊,而当我们注视背景,手指又会变得模糊,这正是景深不同带来的变化。眼球追踪技术能够知道我们在看哪里,从而模拟景深的变化,让体验更加出色。

同时,由于眼球追踪技术可以获知人眼的真实注视点,从而得到虚拟物体上视点位置的景深。所以,眼球追踪技术被大部分VR从业者认为将成为解决虚拟现实头盔眩晕病问题的一个重要技术突破。

声音技术

常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的,所以会有一种方向感。现实生活里,当头部转动时,听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中,声音的方向与用户头部的运动无关。

感觉反馈技术

语音技术

在VR系统中,语音的输入输出也很重要。这就要求虚拟环境能听懂人的语言,并能与人实时交互。而让计算机识别人的语音是相当困难的,因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。

手势跟踪技术

光学跟踪的优势在于使用门槛低,场景灵活,用户不需要在手上穿脱设备,未来在一体化移动VR头显上直接集成光学手部跟踪用作移动场景的交互方式是一件很可行的事情。但是其缺点在于视场受局限,以及使用手势跟踪会比较累而且不直观,没有反馈。这需要良好的交互设计才能弥补。

数据手套,一般在手套上集成了惯性传感器来跟踪用户的手指乃至整个手臂的运动。它的优势在于没有视场限制,而且完全可以在设备上集成反馈机制(比如震动,按钮和触摸)。

它的缺陷在于使用门槛较高:用户需要穿脱设备,而且作为一个外设其使用场景还是受局限:就好比说在很多移动场景中不太可能使用鼠标。

不过这些问题都没有技术上的绝对门槛,完全可以想象类似于指环这样的高度集成和简化的数据手套在未来的VR产业中出现,用户可以随身携带随时使用。

THE END
1.什么是虚拟现实(VR)?什么是虚拟现实(VR)? **解答:**虚拟现实(VR)是一种计算机技术,它通过头戴式显示器和传感器设备,创建一个沉浸式的三维环境,让用户感觉自己身处其中。VR技术可以模拟视觉、听觉甚至触觉体验,广泛应用于游戏、教育、医疗和军事训练等领域。VR的沉浸感和交互性为用户提供了一种全新的体验方式,推动了人机交互的发展。https://blog.itpub.net/70042664/viewspace-3056638/
2.第1集什么是VR技术?教育高清视频在线观看第1集 什么是VR技术? 节目简介 科学原理一点通之秒懂百科 导演:未知 主演:未知 地区:内地 类型:科普 简介:秒懂百科,世界如此简单。打包一切你不知道的科普小知识,带你了解不一样的世界。 评论(0) 0/300 发布 公司介绍 招聘信息 联系我们 反盗版盗链声明 个人信息保护政策 下载中心 Copyright 2006-2024 mgtvhttps://www.mgtv.com/b/544957/18803580.html
3.什么是VR虚拟现实技术?ARVR区别是什么?虚拟现实(virtualreality)AR、VR 区别是什么? 文章详细阐述了虚拟现实(VR)技术的发展历程,从早期的模拟器到现代的头戴显示器和空间定位系统,探讨了VR的核心准则在于通过技术手段提供逼真的感官体验。同时,文章对比了VR与AR的区别,并分析了不同类型的VR硬件产品,如手机VR和头戴显示器,以及它们在交互性和应用场景上的优缺点。最后,提到了https://blog.csdn.net/ic2121/article/details/131565361
4.vr技术是什么vr技术是什么 虚拟现实(VR)技术是一种通过计算机模拟产生一个三维虚拟世界,让用户如同身临其境一般,可以及时、无限制地观察和感受三维世界。 虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR),是一种通过计算机仿真系统模拟外界环境,为用户提供身临其境的体验技术,VR技术涉及多个领域,包括计算机图形学、人机交互、传感器技术等,https://www.kdun.com/ask/746622.html
5.什么是VR虚拟现实技术VR虚拟现实是什么意思什么是VR虚拟现实技术 VR虚拟现实是什么意思 虚拟现实是由英文名 Virtual Reality 翻译而来,它的另一个名称为 Virtual Environment(虚拟环境)。Virtual 是虚假的意思,说明这个世界或环境是虚拟的,不真实的,人造的,是存在于计算机内部的。Reality 是真实的意思,意味着现实的世界或现实的环境。两个词合并起来就是虚拟https://www.quanxiquan.cn/industry/vr/573.html
6.VR虚拟现实是一种什么技术?VR虚拟现实的实现原理摘要:VR虚拟现实是一种什么技术?VR虚拟现实(Virtual Reality)是一种综合运用计算机图形学、传感技术、显示技术、交互技术和感知技术等多种技术的综合性技术。 VR虚拟现实是一种什么技术?VR虚拟现实(Virtual Reality)是一种综合运用计算机图形学、传感技术、显示技术、交互技术和感知技术等多种技术的综合性技术。它利用计https://tech.hqew.com/fangan_3836486
7.什么是VR全景技术?虚拟现实全bai景也就是一种特殊的du展现方式,也是一种对zhi周围景象以某种几何关系进行dao映射生成的https://www.zhihu.com/question/420541262
8.什么是VR虚拟应用技术?全国VR虚拟应用技术是一种利用计算机模拟产生三维环境,并通过视觉、听觉等感官模拟,让用户如同身临其境般https://www.1633.com/ask/497056.html
9.vr和ar是什么技术?有什么区别说完了增强现实的ar技术,我们接下来说一说虚拟现实的vr技术,与ar技术不同,vr技术则是彻底的改变现实,这也是两者之间的最大区别,并且vr技术会使人分不清虚拟还是现实,让人产生朦胧的感觉。 接着小编来说一说ar技术与vr技术的区别,虽然ar技术与vr技术都是基于现实,但是ar技术是在现实中改变,vr技术则是改变彻底的https://www.hxsd.com/content/3450/
10.虚拟现实什么是虚拟现实虚拟现实是什么意思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。 中文名虚拟现实 英文名Virtual Reality 简称VR 别名灵境,幻真 领域仿真技术 https://www.ali213.net/vr/baike/2161.html
11.什么是云VR,关于云VR的定义技术和应用一、什么是云VR 云VR是云基础设施和VR内容的混合体。是将云计算、云渲染的理念及技术引入到 VR 业务应用中,利用5G超高速网络,将云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户的终端设备,实现vr应用上云,提供高质量沉浸式体验。 云VR是利用云服务提供商的基础设施在远程服务器上渲染虚拟现实(VR)代码,然后https://www.3dcat.live/share/post-id-50/
12.VR技术到底是什么?专家现场为你解答VR技术到底是什么?专家现场为你解答 00:00 02:04 凤凰卫视要闻 凤凰卫视要闻精选 来自香港https://v.ifeng.com/c/v/v002Q23KFUAa7089JTaxws-_nrh5w0XhM5M5nnryS7u1H-_Ro__
13.vr是什么意思通俗vr和ar区别是什么vr产业是什么产业这是我们日常生活中经常听说的一个词,它其实是virtual reality的缩写,被翻译成中文就是“虚拟现实”。目前vr技术被运用于各种领域,包括娱乐、军事航空、医疗等。那么vr产业是什么产业?vr和ar区别是什么?今天小编就为大家详细介绍,感兴趣的朋友一起来了解下吧!https://m.qizuang.com/gonglue/znjj/102683.html
14.什么是VR:VR的功能和应用嘲简介与VR产品介绍虚拟现实(VR)是一种日益流行的技术,它可以提供逼真的仿真体验,使用户感觉自己置身于一个完全不同的现实世界。目前虚拟现实技术已经在游戏和娱乐行业中得到广泛应用,那么什么是VR技术?它有哪些功能和应用场景呢?本文将围绕这两个问题探讨虚拟现实技术的定义以及应用。 https://www.jiandaoyun.com/fe/smsvrvrdgnhyycjjj/
15.全息技术是什么全息技术与vr的区别全息技术是什么 全息技术与vr的区别 全息技术是一种可以记录和再现光场信息并呈现出三维影像的技术。它通过使用激光光束将被记录的场景信息编码到光波中,然后利用这些编码过的光波在透明介质或其他特殊介质中重建原始场景,从而产生真实的三维图像。 1.全息技术的应用https://www.eefocus.com/e/511141