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解疑答问火热发展中的VR技术

2016-11-29 10:12| 发布者: ywen| 查看: 1343| 评论: 0 |原作者: 解放

简介:止于2015年8月,全球100强企业已超过一半涉足VR,或有投资行为,或直接将VR与业务结合。从谷歌到微软,从苹果到Facebook,都在纷纷布局VR产业,VR创业公司如雨后春笋般滋长。我国在此领域从硬件、软件、内容、平台等 ...

止于2015年8月,全球100强企业已超过一半涉足VR,或有投资行为,或直接将VR与业务结合。从谷歌到微软,从苹果到Facebook,都在纷纷布局VR产业,VR创业公司如雨后春笋般滋长。我国在此领域从硬件、软件、内容、平台等环节也都在积极开拓,并进入良性、健康的发展轨道。有迹象显示,伴随面向消费市场的硬件和内容的批量上市,预计,2016年中国VR的市场规模将达到56.6亿元。

一、什么是VR虚拟现实?
VR是Virtual Reality的缩写,意为虚拟现实,它是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,本质上是一个人工环境的创造。VR虚拟现实既可以模拟真实世界的一切,创建一个几乎与现实世界无二致的虚拟环境;也可以构建一个与真实世界完全不一样的假设虚拟环境。其最终目标是借助虚拟环境在不受真实世界时空限制,并能进行互动的前提下给人们高度沉浸的身临其境感体验。VR虚拟现实是一个3D系统,它能使用户与计算机生成的环境中的对象进行交互,与用户交互的虚拟环境由计算机使用三维(3D)图像创建,成像原理和3D电影院基本一致,所不同的是虚拟现实眼镜不仅提供了双目视差,还提供了3D电影院所不具备的移动视差信息。虚拟现实环境中最主要的是视觉体验,通过计算机屏幕,特殊的立体眼镜,或头盔等硬件设备和装置观赏日益丰富的各种VR虚拟现实内容。然而,VR虚拟现实这一术语本身的内涵意味着仿真效果目前只是接近现实,并不完全与现实相同。


二、VR虚拟现实有哪些应用?
VR虚拟现实服务领域应用方面非常广阔,不只是属于科幻电影和游戏。除艺术和娱乐领域外,现也已触及到医疗、军事、建筑、教育、媒体、运动、体育等其他行业,并以其相当大的先天优势在不同行业发挥了不小的作用。三维虚拟环境中的自由度,加上虚拟现实对现实世界的模仿往往没有许多限制和约束,因而在理论上其应用是无止境的。

1、游戏
VR虚拟现实最典型的应用例子是为PlayStation 2和3、Xbox、Mac和PC开发的虚拟现实游戏,这些游戏已经在儿童和成人中相当流行。今日任天堂使用手持控制器作为一个跟踪装置的Wii游戏系统就是虚拟现实应用的典型样例,玩家使用该装置可以与自己面前屏幕里的游戏对象进行互动。

2、医疗
医学领域是VR虚拟现实应用最大的受益者之一。通常,它既可以被用来建立虚拟的人体模型,借助HMD头盔显示器、跟踪球、触感手套等,让学生更容易了解人体内部各器官的结构;也可被用作教具,通过在“虚拟病人”身上的操作师范给外科实习生看,帮助训练新一代的外科医生。另外,它还可被用来作为一种诊断工具,提供给医生一张更详细的的人体视图。相比X射线和扫描,它更直观,更清晰。

3、军事
VR虚拟现实已经开始被应用于军事领域,涵盖了陆海空三大军种。目前是以军事训练为主要目的,如,飞行与战斗演习、寻找未爆炸的炸弹等。采用VR虚拟现实进行军事训练的好处明显:一是可以训练士兵在危急情况下的快速正确反应;二是让士兵虽在身临其境地战斗,但却没有真实战斗中的危险;三是比传统的训练方法成本更低,效率效果更高更好。;

4、航空
VR虚拟现实另一个流行应用是航空,它可被用来宇航探测、太空训练;也可以用于方便设计者进行三维飞机等航空器的设计,便于设计者对他们设计出来的样机进行测试,无需像以往那样设计几个方案几种版本,耗时又昂贵。改变模拟设计方案也更便宜,更容易,能使设计师以最低的成本,最短的时间修改他们的设计。


三、VR虚拟现实有哪些特点
之所以VR虚拟现实的发展近年来会如此迅猛,除了它的应用广泛性,以及业内外大都已认识到它的作用和巨大的应用前景外,让我们的生活更加丰富多彩起来的几个固有特点也是重要原因之一。细细品味汇总一下大致有下列几个主要特点:

1、体验高度沉浸
在VR虚拟现实中,受VR眼镜的视觉刺激,大脑会自动“绘制”出虚拟的环境,从而使人沉浸在了一个全新的环境中。只不过相比其他形式,VR虚拟现实带给观赏者的沉浸感似乎更强烈。

2、互动灵活多样
通过在3D、4D环境下与剧情中角色和对象的互动,观者在多感官体验中获得了愉悦、刺激和多项个性化偏爱的满足。交互方式可以根据虚拟场景来设置,相比传统交互显示方式,VR虚拟现实更具灵活性和多样性。

3、遐想随意无限
VR虚拟现实可以提供人们无限的遐想空间,给人们去到并潇洒徜徉的任何环境的机会。它能够让使用者以第一人称的自我视角去探索未知的环境,包括太空、深海、黑洞、细胞,以及数学模型等一些人类无法到达,或抽象的环境。

4、情节自主选择
在VR内容观赏中,观者有更大的自主选择权,它不像观看传统视频内容那样只能跟着编剧设计的剧情走,并随着主角命运的跌宕起伏或喜或悲。而是既可选择观看主线,也可以选择观看其他线索剧情的发展。

5、观赏随时随地
使用VR虚拟现实设备观赏视频内容,时间地点不受限制和约束,观赏时间将呈现碎片化趋势,场所范围也将大大拓展。视听享受不必像传统方式那样按时到电影院,或坐在电视机旁,它可以随时随地实现,或在办公室,或在家里客厅等任何地方,甚至于在移动交通工具中都可有不错的观赏效果。犹如随身带着的一座巨幕影院,VR虚拟现实的观赏效果将不输真正的商业影院,绝对好于现今到处可见的智能手机和iPad平板电脑。


四、VR虚拟现实内容的显示方式有哪几种
目前,除VR综艺节目、VR直播外,拥有多种显示方式的VR影视是其中很大的一块。以显示方式分,VR影视有下列几种:

1、VR全景影视
VR全景影视是指拍摄者利用专业的VR摄影摄像设备,以水平与垂直均为360度的全景方式拍摄,尔后在计算机后期处理中利用图像拼接技术将视频拼接成球面图像来构建虚拟空间的一些影视内容。它的观赏似乎更方便,因佩戴设备所具有的陀螺仪借助其能检测角度和方向变化的跟踪功能,会使画面随用户视角的变化而改变,因而,用户可以通过头部任意角度的自由转动来更好地观赏精彩的虚拟空间画面。VR全景影视最大不足是没有互动,缺乏日益时尚的参与感。

2、VR 3D全景影视
相比普通的VR全景影视,VR 3D全景影视带来的沉浸感要强得多,是迄今为止沉浸感最高的显示方式。由于3D全景技术是在实景照片基础之上建立虚拟环境的,是按照照片拍摄→数字化→图像拼接→生成场景的模式来完成虚拟现实的创建,因而其真实性得到完好保留。VR 3D全景影视的全方位展示特点能完全展现场景中的所有景致,不存在死角问题,同时身临其境的立体空间感更浓烈。

3、VR 3D非全景影视
3D非全景影视是VR以另一种显示方式呈现在屏幕上的视频内容,其立体效果由桌面式3D视频借助转码处理生成,由于呈现在VR设备左右两眼各自对应屏幕上的是具有左右视差的图像,因此,观赏者能够有三维立体显示鲜明特征之一,也是最本质特征的“出画感(一种似影像从屏幕中跳出的视感)”体验。

4、VR 3D局部全景影视
3D局部全景影视是VR采用又一种显示方式制作的视频内容,它是鉴于3D全景影视拍摄成本高,以及实景拍摄受拍摄器材限制很难获得名副其实的三维全景效果的不足应运而生的。夹在3D非全景影视和3D全景影视中间的3D局部全景影视是在内容中的某些特定片段,或场景使用3D全景,而剩下的则采用360度平面视角,或120度的宽视角进行拍摄制作。该类显示方式是VR影视内容开发的一个重要分支,其明显的好处是:①制作成本低②实现的技术难度小③剧本情节设置的针对性强④视频分辨率大幅提高⑤小数据量视频文件使存储成本降低⑥网络存储速率提高⑦具有兼顾情节、时长和制作成本的灵活性⑧能有效抑制,或减少眩晕现象的产生⑨有利于引导观者的注意力,避免视角变换多而错过精彩画面。

5、VR 3D交互式全景影视
3D交互式全景显示是VR影视内容最高级的呈现方式,是真正意义上的VR视频。它既有很强的沉浸感,又能让观者参与其中。互动的这一时尚观影方式能使观者的个性化偏爱得到最大化满足。


五、VR虚拟现实有哪几种观赏体验形式
VR虚拟现实的体验目前可以借助三种硬件形式来实现:

第一种是基于PC电脑的VR系统,该系统鲜明的优点是:①体验效果最佳②运行性能较高(取决于所捆绑的PC)③体验不受续航时间限制④佩戴的头显较轻;其缺点与不足是:①总价最高②对PC的配置要求非常高,这种称之为“VR Ready PC”的电脑目前仅占1%。

第二种是基于智能手机的VR系统,该类借助VR Box小盒系统无论是体验效果、运行性能,还是续航时间(视手机型号有所上下)均处于一般水平,其优势在于简单易用、方便舒适和百元级的低价格,缺点是佩戴的头显较重。

第三种是VR一体机系统,该系统最大的优势在于移动体验的适用性上,其他方面还不尽人意。体验效果和运行性能都很一般,不足却很明显,它佩戴的头显沉重、续航时间较短(仅几小时),而且其千元级的价格也很昂贵。上述三种VR体验形式无论系统的价格低廉还是昂贵,其一律都会引起眩晕和人眼疲劳,只不过高性能的VR系统在眩晕的耐受时间上稍微有所延长而已。


六、VR虚拟现实有些什么问题和不足
尽管VR虚拟现实随时间的推移一方面越来越受到业界的青睐,并积极投以实际的布局开发;另一方面也同样越来越受到消费者的极大兴趣,纷纷跟随体验。然而,与真实世界还是有一定差距的VR虚拟现实,目前其图像显示的逼真度不够:分辨率还不高导致的清晰度也不尽人意;所呈现的动作在时间上相对滞后;触觉、嗅觉等其他感官体验也欠真实。现今,VR虚拟现实既有生理上的问题,也有涉及道德和伦理的心理上的问题,具体主要表现在:

1、易患导致眩晕的“运动病”;
2、易形成忘却真实世界的“脱敏”;
3、易出现的“VR成瘾”和“虚拟犯罪”

VR虚拟现实因有着非常广泛的潜在应用前景,因而被全球市场看好,并寄予厚望。2016年在各大科技巨头的带领下,越来越多的团队开始涌入VR市场中,使得VR离大众越来越近。

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