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VR/AR技术|夜幕星辰陪你走进未来

华东师范大学教育学部主任袁振国的一篇文章中这样写:“我们在谈论未来的时候,未来已来,当我们讨论将至的可能性时,将至已至。面对席卷而来的未来浪潮,我们只有以变革的姿态迎接未来,决胜未来。”

袁先生这句著名的“未来已来,将至已至”是反映科技革新时代技术对我们生活方方面面的影响和渗透的最好写照之一。

现在,夜幕星辰陪大家一起探索未来,走进未来,看看有哪些科技将在未来二、三十年改变我们的生活、工作模式。

本篇文章我们谈论VR、AR技术。

在很多人观念中,VA/AR技术只是一项新兴技术,在未来,它可能就像互联网一样,融入我们生活的方方面面,包括教育、娱乐、购物、出行等。

我们首先需要明白究竟什么是VR和AR。

1)什么是VR?

答:VR是指虚拟现实技术,这项技术借助计算机系统及传感器技术生成一个虚拟的三维环境,并运用它的动作捕捉装备来获取使用者的动作,给使用者一种身临其境的沉浸式体验,就像能让我们完全融入我们所看的电影或者游戏中一样。

2)什么是AR?

答:AR是指增强现实技术,它是VR的延伸,VR场景是完全由计算机制作的虚拟环境,而AR场景是将计算机生成的虚拟信息和真实世界结合起来,带给人们在真实世界中不能看到的信息,为人们提供便利,从而达到超越现实的感官体验。

3)发展历程:

VR已经有几十年的发展历程了,在20世纪中期,美国发明家莫顿·海利希发明了“全传感仿真器”,它的外形跟现在的测视仪相像,把头放在上边,眼睛和目镜齐平,就能看到虚拟的三维图像,当然图像像素很低,这是最早的VR体验装备。

但由于体积,计算机处理和传感显像技术,动态捕捉技术,移动性,显像技术等因素,VR从最早的诞生到火热却一波三折,早在20世纪九十年代后期和21世纪初期,有美国,韩国等发达国家就有一些企业推出过VR装备,但反响并不持久或强烈,那些VR技术的先驱们为此付出了几十年的努力,所获得的收获却暂时甚微,令人敬佩的同时不免为此唏嘘不已,就像其他新兴技术一样,它的发展历程也是非常波折的,未来或许也不会一帆风顺,希望有志之士共同协作,热情向上。

最近十年VR技术发展的一个转折点是Facebook在2014年宣布以20亿美元收购了Oculus这家明星VR/AR企业,才再一次掀起了VR/AR的新一轮热潮。

大多数人对VR的认识还仅仅停留在VR游戏、立体环境等一些常见的词语和应用上。

其实,科技进步,新一轮的技术变革让VR/AR技术已经渗透到了我们生活的很多方面,今后甚至可能还会改变我们的生活方式,旅游方式,等等场景。

4)技术特点:

虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知能力、自然技能和传感设备。

模拟环境就是指我们在VR设备中看到的虚拟的三维环境;

感知能力是指VR能够模拟出一切人所具有的感觉能力(视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等),当然,现在的技术水平还不够发达完善,我们只能看到虚拟的画面和听到模拟的声音,体验到触碰东西的感觉还需要佩戴专用的VR触感手套。另外嗅觉、味觉等还有很多发展空间。

自然技能是指我们日常生活中的动作,比如转头,抬手,移动四肢、脚步等,当我们做出这些动作后,VR设备会把这些动作翻译成计算机能读懂的数据并进行处理,然后对我们的动作做出模拟和回应。

传感设备则是能实现现实和虚拟信息的交互。让VR设备和佩戴这设备的使用者相互传递感受。VR设备能让我们的身体在虚拟的环境中感受到身临其境的感觉,而我们的动作也能传递给VR设备,这就是传感设备所能实现的交互能力。

增强现实技术(AR)包括头戴式显示器、跟踪系统和移动计算能力。

头戴式显示器就是AR眼镜,它是虚拟现实应用中的观察设备。

跟踪系统是用来实现虚拟图像的实时匹配真实世界,跟踪人们的视觉移动,从而知道使用者相对于周边环境所处的位置,再将虚拟的信息匹配到人们的视角内的真实环境中。随着5G和未来十多年后6G的应用,虚拟、真实信息的匹配和图像跟随感官的移动之间的时间延迟问题会逐步得到解决。

移动计算能力是指移动设备(比如智能手机、平板电脑、电子运动设备)的数据处理能力。

AR和VR还面临着同一个问题,就是创建的三维图像和真实世界的匹配度不是很高,现在的计算机技术还不能够制作出难分真假的三维图像。因此,当这个最大的难题解决后,VR/AR技术就能够真正应用到我们生活的方方面面中来了。

VR/AR技术的共同特点:

① 多感知性;VR/AR技术它们能带给人们身体所具有的一切五官感知方面的能力。

②沉浸感;又叫做临场感,是指VR/AR技术能给使用者带来身临其境的感受,基本做到真假难分。让人融入和沉浸在其中。

③ 交互感;是指VR/AR技术中虚拟环境给使用者反馈信息,使用者也会根据虚拟环境做出相应的反应,从而形成互动回环。

④ 自由感;一方面是指VR/AR技术给人们在虚拟环境中具有自由行动的能力,可以根据意愿做出自由行为;另一方面是指人们可以做很多不受时间和空间限制的尝试,比如虚拟环境中让夏季下大雪,和历史或虚拟人物同台唱歌,观看国外的知名景点,等等。

5)VR/AR技术的区别:

它们的区别主要体现在四个方面

① 呈现区别;VR设备看到的场景和人物全是虚拟的,把人带入一个完全虚拟的世界,带给人们沉浸式体验,使用者佩戴的头戴式显示器是非透明的。AR设备看到的场景是真实世界和虚拟图像的融合,是对真实世界的效果增强,使用者佩戴的头戴式显示器是透明的,因为需要看到视线内真实的世界。

② 交互区别;VR是纯虚拟场景,所以VR设备更多的是用于佩戴者与虚拟场景的互动,要实时地捕捉佩戴者的动作,并在虚拟环境内为其佩戴设备。那么位置跟踪器,数据手套,动作捕捉系统非常重要。

AR是将虚拟图像叠加在现实场景中,需要摄像头来捕捉视角内的真实场景,然后同步加载到虚拟图像中,目前市面上的智能手机、平板电脑只要有AR软件,其实就可以使用AR功能,只不过计算能力还不够,达不到理想的AR要求。

③ 技术区别;VR设备最主要是创造出一个虚拟场景,例如,一个赛车场,所以其核心是计算机图形学的各项技术的发挥。AR设备强调将更多的人类的感官叠加到真实与虚拟叠加的环境中,增强人们选择和判断的能力,所以AR设备应用了很多的计算机视觉的技术。

④ 应用区别;对VR设备来说,主要关注的使用者在创造出的虚拟场景中是否有良好的体验,而与真实场景是否相关并不是关注的核心。VR设备往往是浸入式的,给人360°身临其境的感觉。而AR设备是虚拟和现实的结合,虚拟的图像只是对真实世界的锦上添花,完全依靠真实世界而存在,所以AR设备更关注现实世界的实用性、便用性和便携性。

来源: 酷扯儿

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