浅谈VR的发展和应用

SOHO1988

2018年上映的科幻电影《头号玩家》很多人可能看过，这部电影改编自美科幻作家Ernest·Cline，出版于2011年的小说《玩家一号》。
电影讲述了在一个虚拟现实和网络游戏高度结合的未来世界，人们为了逃避混乱不堪的现实，纷纷戴上VR设备投入一款虚拟游戏：绿洲。处于社会底层的男主凭借自己的游戏实力，找到三把神秘钥匙，夺得了游戏作者的巨额财产和游戏所有权，从此彻底改变人生。



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随着科技的不断进步，很多只有在科幻小说和电影里看到的高科技，如今也不断成为现实。这部电影生动地展现了VR虚拟现实给我们生活带来的巨大变化，里面的大部分VR技术如今也已经变成现实。
一.那什么是虚拟现实（Virtual Reality，VR）？

我们对于外部世界的认知都源于我们的知觉，知觉来源于我们各种的感觉。



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如果想要创造出一个虚拟世界，就要通过影响我们的感觉器官从而欺骗大脑。VR设备是连接现实世界和虚拟世界的大门。

• 视觉→通过VR眼镜的显示器影响人的眼镜
  
• 听觉→通过VR眼镜的立体声耳机影响人的耳朵
  
• 运动觉→通过握着手柄模拟出握着手枪之类物件的感觉
  
• →通过对手柄位置的追踪和触感手套等模拟出挥舞刀剑的感觉
  
• →通过触感手套感受在与虚拟人物交互的真实性
  
• →通过对VR眼镜的位置追踪和全向跑步机等模拟出人体运动的感觉
  

在VR世界里，你看到的都是假的！但是感觉都是真的！
VR体现出了三个特征：
沉浸性，当你用VR看电影的时候仿佛置身其中；
互动性，当你用VR玩游戏时，动作和反馈是如此的逼真；
想象性，用VR模拟飞行，当飞行员不再是梦。



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二.VR历史发展回顾

VR其实由来已久，只是由于受到计算平台和网络平台的限制，直到目前5G时代才发展起来。

• 20世纪30年代：由机械提供动力的飞机状训练舱获得专利，用于飞行模拟
  

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• 20世纪40年代：Sawyer的双目式图像立体查看器在纽约世界博览会展出
  

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• 20世纪50年代：Morton Heilig发明了由立体扬声器、3D显示器、风扇、气味发生器和震动椅子组成的沉浸式仿真模拟器。
  

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• 20世纪60年代：第一款头戴式虚拟现实头盔Telesphere Mask问世，它配备了3D显示器、广角视觉和立体声，但是缺少运动追踪功能。
  

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• 20世纪90年代：首款虚拟现实游戏设备任天堂Virtual Boy问世，这款VR设备同样没有头部跟踪和运动跟踪。
  

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• 2010年：微软推出了可以捕捉玩家身体动作变化的体感系统Kinect，使玩家可以跟屏幕上的虚拟世界实现互动。
  

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• 2011年：VR技术的萌芽产品iPhone虚拟现实查看器问世，可以提供沉浸式的三维视觉。
  

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• 2012年：VR头戴显示器Oculus Rif一经问世便受消费者热捧，2014年Facebook20亿美元将Oculus收购。
  

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• 2014年：谷歌推出了开售19个月卖500万部的纸板眼镜Cardboard，为VR的普及打下了坚实基础。
  

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• 2015年：三星推出了手机VR盒子的典范Gear VR,它运用加速度传感器和陀螺仪进行头部跟踪，给用户带来了良好的沉浸式体验。目前市场上有很多此类手机VR盒子，虽然现在已经沦为VR泡沫，但还是推动了VR的普及。
  

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• 2016年：HTC在手机市场失利后将市场转向VR，在2016年推出了适用于PC的VR眼镜HTC Vive。同年索尼推出了PSVR。
  

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至此，包括画面质量、图像处理、3D声场、手势交互、人体工程、机器视觉这六个底层技术都有了重大突破，VR不经悄悄走入了我们的日常生活。
三.VR主要应用和发展方向

说了这么多，这东西到底有啥用？
1.虚拟影院
戴上VR眼镜随时随地观看具有视觉冲击力的大空间个人3D/IMAX影院！
无论追剧看欧巴，还是足球NBA，传统视频和直播都可以虚拟影院的方式打开，为观众提供全新的、身临其境的观影体验。
2.全景直播
传统直播只能以文字、声音、二维视频呈现给观众，不能全方位了解直播对象周围的环境状况，VR直播则可以让用户体验到亲临现场的感觉，看球赛看演唱会可以自由选择位置和角度，时刻关注自己感兴趣的场景，享受高品质的现场体验感。



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3.虚拟游戏/虚拟社交
目前各主流VR内容平台已经发布数以万计的虚拟游戏，种类相当齐全，包括体育动作类、恐怖冒险类、探险策略类、角色扮演类等等。
与传统游戏相比，VR游戏给用户带来了强烈的代入，玩家与游戏角色感官同步，游戏乐趣无穷。
比如在这款VIVE较受欢迎的休闲社交游戏“VR对话”里，可以和化身虚拟人物的玩家谈话、做游戏等等，一些真实生活中没机会做的事情都可以大胆尝试。
虚拟社交游戏《VR CHAT》:
4.虚拟助理
爱奇艺VR一体机里有个名叫“双儿”的虚拟助理，她既温柔又漂亮，她不仅有问必答，还能当你的VR女友，陪你看电视，唱歌，跳舞。。。



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5.虚拟旅游
这两年受疫情影响，很多人憋在家里出不来门，出不了国门，这时虚拟旅游是个消遣的好方法。戴上VR眼镜，化身为一只翱翔的雄鹰，以上帝视角俯瞰景区全貌，仿佛进行了一次直升机观光之旅，再也不用为人多拥挤、走不动路而烦恼了！



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6.虚拟办公
受疫情影响，办公方式也同样不得不往在线办公方向发展。未来大家的办公地点将会集中在一个私有化的虚拟空间里，办公环境可以随意定制，有效减轻办公压力，同时摆脱地点束缚，随时随地舒适办公！



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理解了VR，我们就能更容易理解AR和MR了。
四.什么是增强现实（Augmented Reality，AR）

AR是在现实世界基础上叠加一些如图片、文字、视频、3D模型等虚拟信息，使物理世界和虚拟对象合为一体，实现虚拟世界和现实世界的即时互动。
AR的首要任务是如何识别和理解现实场景和物体。



图片来源：《钢铁侠》

AR的技术体系和VR类似，主要由近眼显示、感知交互、网络传输、渲染处理和内容制作形成，主要通过头戴显示器和手持设备输出。
五.AR主要应用和发展方向

1.远程维修
假如你的车子坏在了路上，一般都是找拖车拉倒修理厂修理。未来只需带上AR眼镜，远在修理厂的老师傅直接站在你面前，帮你一步步排查故障，教你如何维修，如同亲临现场。
2.远程救援
未来救援任务无需专家和领导到场指挥，通过AR眼镜、无人机、救援机器人实现地空一体化，实时回传现场视频和语音等信息，直接向现场救援人员快速下达精确指令，如同亲临现场。甚至无需救援人员，远程操控救援机器人实施救援任务即可。
3.远程医疗
基于5G和物联网的发展，未来用户的无线监护、移动护理和实时位置等数据可实时上传至医院。医生可以基于这些数据和视频图像，为患者进行远程会诊和应急救援指导等服务。
4.产品设计
微软联合Autodesk的Fusion360推出了基于HoloLensd 的3D产品设计解决方案。Fusion360是一款3D建模软件。HoloLens可以用AR把3D内容展现在真实环境中，让非设计人员直观的看到设计并反馈给设计人员，进行设计验证，大大的提高了设计环境的效率。
。。。。。。可以干的事情很多
六.什么是混合现实（Mixed Reality，MR）

看似AR和VR在各自发展，未来两者的融合将会成为不可避免的趋势。到那时就没有虚拟现实和增强现实之分，只有混合现实（Mixed Reality，MR）。
MR指现实世界、虚拟世界、可视化信息融为一体，并可以实时互动。
如果VR是0，AR是1，那么MR就是0.5。



图片来源：Microsof HoloLens

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