隨著新冠疫情席卷全球，我們美好的出行計(jì)劃只能紛紛泡湯。然而, VR技術(shù)卻給這枯燥的居家生活帶來了無限生機(jī)。僅僅一副VR眼鏡，便可讓我們足不出戶，來一場(chǎng)身臨其境的大冒險(xiǎn)。VR旅游、VR看房、VR云辦公、VR學(xué)習(xí)、VR游戲……自20世紀(jì)發(fā)展以來，VR取得了巨大進(jìn)步，再配合上其他相關(guān)的技術(shù)和體驗(yàn)設(shè)備，已成為我們生活中必不可少的科技產(chǎn)品。可是，你真的了解VR技術(shù)嗎？

VR與3D、4D電影的區(qū)別

VR全稱為虛擬現(xiàn)實(shí)，是一項(xiàng)融合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、光學(xué)、等等的綜合技術(shù)，它是通過“欺騙”人類的大腦和感知系統(tǒng)，來讓我們擁有身臨其境的體驗(yàn)。在了解VR的原理之前，我們不妨先來了解一下3D和4D電影技術(shù)。3D電影是由兩臺(tái)放映機(jī)將電影畫面以極小的偏差，一左一右投射在大屏幕上。我們戴上3D眼鏡后，由于鏡片的特殊光學(xué)性質(zhì)，左右眼只能分別看見左右放映機(jī)投射的畫面，而這兩個(gè)畫面是由拍攝現(xiàn)場(chǎng)處于左右不同位置的攝像機(jī)拍攝的，這就相當(dāng)于人的左右眼。如此一來, 我們便可以看見栩栩如生的立體畫面。4D電影便是在3D電影的基礎(chǔ)上, 用其他的技術(shù)手段如煙霧、噴淋、振動(dòng)、閃光等等來模擬電影中的環(huán)境, 從而實(shí)現(xiàn)逼真的觀影效果。

VR的原理和技術(shù)

然而，VR技術(shù)的原理與3D和4D電影都截然不同。當(dāng)戴上VR眼鏡環(huán)顧四周，所有的景物都會(huì)隨著我們視角的變化而變化，好似我們 真正來到了另一個(gè)環(huán)境。而實(shí)現(xiàn)效果極佳的VR,需要多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的結(jié)合。第一便是3D圖像技術(shù)，事實(shí)上，我們的左右眼各自看到的畫面是不一樣的，正是因?yàn)橛羞@樣的差異，我們才會(huì)感受到景物距離的遠(yuǎn)近，從而看到“立體”的畫面。根據(jù)這種視覺差異，VR設(shè)備會(huì)給我們雙眼分別播放不同的畫面，讓人們的左右眼擁有觀察真實(shí)景物的視覺, 從而讓我們看到立體的畫面。

除了立體的表現(xiàn)外，一個(gè)成熟的VR設(shè)備還需要有頭部追蹤系統(tǒng)和眼球追蹤技術(shù)。頭部追蹤系統(tǒng)可以檢測(cè)到我們頭部的運(yùn)動(dòng)，從而渲染出相應(yīng)的畫面。例如，當(dāng)我們向右側(cè)扭頭觀察時(shí)，設(shè)備能夠識(shí)別這一動(dòng)作，從而渲染出右側(cè)的場(chǎng)景，讓我們有身臨其境的感覺。此外，眼球追蹤技術(shù)可以實(shí)時(shí)追蹤我們眼球的運(yùn)動(dòng)信息，利用先進(jìn)的算法，根據(jù)我們眼球注視的景物情況來變換圖像的景深信息。通俗來說，就是當(dāng)我們注視遠(yuǎn)方時(shí)，近處的景物會(huì)變得模糊；相反，當(dāng)緊盯近處景物時(shí)，視角中遠(yuǎn)處的景物也會(huì)不清晰。正是這樣的變化，才更讓我們擁有觀察實(shí)際景物的感受，這與3D電影的觀影感覺是完全不同的。

可是要實(shí)現(xiàn)完美的虛擬現(xiàn)實(shí)畫面，以上的技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。事實(shí)上, 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心是動(dòng)態(tài)建模技術(shù)，主要是針對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境或項(xiàng)目模擬進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)，其最終目的就是借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，將真實(shí)客觀環(huán)境和虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維立體的虛擬性環(huán)境。綜合以上種種技術(shù)手段，一臺(tái)VR設(shè)備才能發(fā)揮它應(yīng)有的功效，為我們帶來一幅幅生動(dòng)的畫面。

VR的應(yīng)用

VR既然這么高科技，它又有哪些應(yīng)用呢？其實(shí)正如大多數(shù)人所想的那樣，VR最廣泛的應(yīng)用之一便是影音娛樂了。近年來，以VR技術(shù)為載體的游戲?qū)映霾桓F，一副VR眼鏡、一套穿戴設(shè)備或是一臺(tái)專業(yè)的4D游戲座椅，便可以將我們帶入游戲中的世界。VR游戲能大大還原游戲中的真實(shí)場(chǎng)景，一草一木、一山一景都極度逼真，其帶來的體驗(yàn)感，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了對(duì)著電腦屏幕打游戲。此外，VR技術(shù)渲染出的場(chǎng)景感，讓我們能夠?qū)崿F(xiàn)“在家就能看大片”。VR眼鏡自帶專業(yè)的立體聲設(shè)備，讓人們足不出戶就能體驗(yàn)到影院的震撼效果。

但你如果認(rèn)為VR技術(shù)僅僅是用來娛樂的，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。事實(shí)上，影音娛樂只是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的冰山一角。我們不妨先從學(xué)習(xí)教育開始談起，如今的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為新型教育模式提供了可能。借助VR強(qiáng)大的場(chǎng)景渲染力和3D效果，教師可以利用其打造更為形象逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境；VR模型也可以幫助學(xué)生們快速理解繁雜難懂的數(shù)學(xué)和物理知識(shí)，課堂不再枯燥乏味，教學(xué)效果也隨之大大提升。在生活方面，VR讓我們?cè)诩揖涂梢钥捶俊⒖窜嚒①?gòu)物……除了省去了出行的不便，VR帶來的場(chǎng)景體驗(yàn)讓人們可以更加直觀了解到商品的更多細(xì)節(jié), 這是任何平面廣告圖和視頻所不能比的。在醫(yī)療方面，VR可以精細(xì)構(gòu)建出人體的組織模型，醫(yī)學(xué)生和大夫可以提前利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)行醫(yī)學(xué)操作演練，這不僅極大促進(jìn)了醫(yī)學(xué)教學(xué)的發(fā)展，更提高了臨床手術(shù)的成功率。

如今，VR仍然在高速發(fā)展著，它的應(yīng)用為更多的領(lǐng)域帶來了福音。與此同時(shí)，以VR為技術(shù)支持的“元宇宙”也成了當(dāng)下最熱的話題之一。讓我們一起為VR點(diǎn)贊，為科學(xué)點(diǎn)贊！

VR在線看房

XR技術(shù)開辟新世界

VR技術(shù)其實(shí)僅是目前正在發(fā)展的XR（擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）技術(shù)的一部分。XR技術(shù)的出現(xiàn)旨在為人們提供身臨其境地感受虛擬世界的機(jī)會(huì)，它是指通過計(jì)算機(jī)將真實(shí)與虛擬相結(jié)合，打造一個(gè)可人機(jī)交互的虛擬環(huán)境，它是包括了AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、MR（混合現(xiàn)實(shí)）等多種技術(shù)的統(tǒng)稱。

如果說VR技術(shù)是純粹構(gòu)建一個(gè)新的數(shù)字世界，那么AR技術(shù)則是一種將真實(shí)世界和虛擬世界“無縫”銜接的技術(shù)，就如同科幻電影中的智能眼鏡，在我們眼看著外面的時(shí)候還能同時(shí)看見眼睛上彈出的一 個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù)框，及時(shí)地告知我們視野之外的各種信息技術(shù)則是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的又一個(gè)深入發(fā)展的結(jié)果，它通過在虛擬環(huán)境中引入現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景信息，在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶之間搭起一個(gè)交互反饋信息的橋梁，從而增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)就是與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行交互和信息的及時(shí)獲取，也因此它的實(shí)現(xiàn)需要在一個(gè)能與現(xiàn)實(shí)世界各事物相互交互的環(huán)境中。簡(jiǎn)單來說MR技術(shù)就是AR技術(shù)的升級(jí)版，在成熟的MR技術(shù)中，用戶難以分辨出真實(shí)世界與虛擬世界的邊界。

來源: 江蘇青少年科學(xué)素質(zhì)手冊(cè)

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