虚拟现实逐渐走向大众 未来应用前景无限

　　【中国智能制造网 市场分析】虚拟现实已经诞生50多年，由于成本高，近几年才刚刚走近大众。虚拟现实、增强现实它们之间相关，又各有特点，但核心都是以实时计算机图形为主，应用也在不断拓广。通过与互联网、机器人、人工智能以及大数据进一步结合，虚拟现实的未来应用会更广泛。　　早在50多年前，美国电影摄影师莫顿·海利希（MortonHeilig）就发明了一台叫Sensorama的机器，它就像现在的大型游戏机一样，当我们把头放进这台机器里后，不仅会有3D的视觉，还能闻到气味、听到声音。由于海利希以及机器自身的缺陷，例如没有互动性，仅靠事先做好的画面播放，因此Sensorama机器当时并没有得到很好的反响。
　　
　　头戴显示器的发展需回溯到上世纪60年代。1968年，拥有美国麻省理工学院博士学位的科学家伊凡·苏泽兰（IvanSutherland），在实验室里做了一个名为达摩克利斯剑的头戴显示器，这个显示器用的是CRT显示技术，可追踪头部的动作，往哪边看就会有感应，可以实时计算眼睛看到的画面。不过那时候计算机能力非常差，显示的像素也非常低。苏泽兰当时还写了一篇很有名的论文“显示”，他设想未来的显示器应该能够达到分不清真实与虚拟。当我们戴上这个以后，就会看到另一个世界，在这个虚拟的世界里，我们的感觉都是真的，有点像《黑客帝国》描述的那样。但实际上，即使是现在，我们离他的设想还很远。
　　
　　至于头戴式显示器的思想，早可追溯到1613年，伽利略时代就有一个头盔望远镜的设计，通过这种方式可以看到远处的东西就在眼前，也有很好的沉浸感。今天的虚拟现实技术头盔Oculus跟这些早期头戴显示设备长得比较像，只是现在非常便宜了，以前这样的设备非常昂贵，一般人接触不到。2006年，东芝（Toshiba）公司出了这样的一个设备，但设计上很失败，戴上去像怪物一样。2014年，一个名为Oculus的创新公司，让虚拟现实重新火热起来，这并非仅仅因为技术上的革命性突破，还因为其低廉的价格，让普通民众仅以300至350美元即可购买到开发版的头戴显示器。Facebook花费20亿美元收购这家公司，也令人对其刮目相看。
　　
　　三星公司也设计出廉价的头戴显示器GearVR，当把三星手机放到这个盒子里面就可以用。谷歌的纸盒眼镜Cardboard则更便宜，我们甚至可以利用谷歌开放的设计图，买两个透镜，用纸板自己动手做。谷歌主要推安卓手机，当手机装上应用程序后，手机就会分成两个屏幕，左右两个眼睛可看到不一样的画面，产生立体的效果。当我们转动的信息被手机的传感器检测到时，就可以看到互动的效果，但这个比Oculus的舒适度差一些，因为距离难以调节，加上计算能力手机要比PC机差很多，但它仍可获得较好的沉浸感。
　　
　　虚拟现实技术：在现实中触碰虚拟世界
　　
　　虚拟现实（VirtualReality），简称VR，这两个词组合在一起看似矛盾，一个虚拟一个现实，但都在虚拟现实环境中体现，由计算机生成虚拟世界，人们通过虚拟现实系统进入到这个虚构的世界里。在这个世界里，我们可通过视觉、听觉以及触觉进行感知，也有人在研究嗅觉和味觉。
　　
　　虚拟现实有如下几个特点：计算机生成、多通道感知、沉浸感以及想象力。当我们把虚拟现实头戴显示器放在眼前，即可进入到另一个世界。尽管一部电影也可能会带来沉浸感，但是它没有交互性。而在虚拟现实系统中，这种沉浸感有交互性，当我们头动一下，即可看到不同的角度的场景。至于想象力方面，应该说这个虚拟的世界是我们构想出来的。它可以是现实世界的复制，比如开会，戴上头盔之后，我们可能置身于旧金山一个会议室；也可以是想象出来的卡通世界，是你儿时从书本中看过的一个童话世界，现实中它根本不存在。
　　
　　虚拟现实系统主要包括如下几个方面：首先是内容，它的核心是一个实时计算机图形和仿真器，然后是用户界面：一个输入，一个输出，这是非常简单的关系，输入主要是对应用户的头、眼睛、手以及整个身体动作的追踪，当把这些身体的信息代入到虚拟现实世界里，身体如何动，系统一旦感知到，就会给予一个相应的反馈。
　　
　　事实上，虚拟现实是多学科结合的领域。从学科角度来说，其核心是计算机图形和仿真，此外还有计算机软硬件、图像与视觉、人工智能等技术，由于要用到视觉、触觉、听觉等多感知通道，还会涉及到光、声、电、机械等。虽然Oculus已经设计得还算不错，但戴十几分钟，眼睛仍可能会有点难受，还会头晕。目前，学者都在研究人机工程问题，如何设计得更加舒适，当我们戴上眼镜后，有人会有大脑被三维虚拟环境控制的感觉，这可能会带来心理上的冲击，因此虚拟现实的应用还会涉及到心理学、社会学等问题。
　　
　　虚拟的内容初一般由建模师通过三维电脑软件在屏幕上构建出来，例如，从一个简单的模型开始渐渐构造出复杂的角色模型，在电脑上设计出来之后，再赋予它们动作，后贴上皮肤的纹理，这样就造出来一个虚拟的角色形象。还有一种虚拟内容，它不靠人工，而是靠一种特殊的相机——全景相机。这个相机有很多镜头，可以把360度的画面全部拍下来，数据也可以在虚拟现实中展现，这是将来一个重要的应用方向。两会期间也有一些记者用到了这样的摄像头，配上虚拟现实的头盔，我们可以从各个角度观看，也可以把数据存下来放给其他的人看。
　　
　　当然头盔并不是虚拟现实的形式，还有很多其他形式，例如CAVE是通过投影仪构建的，可模拟四面墙或六面墙，每个墙都用立体投影仪投出来，带上立体眼镜就很有沉浸感，但造价非常高。1999年，我在浙江大学参与安装过这样的一套系统，当时设备耗费约250万人民币。还有环幕投影，造价相对低一点，在博物馆、展览馆可看到，它应该算半沉浸式，因为整个视野没有完全被覆盖，当人转过去以后，感觉又回到现实世界。