感謝導語：隨著VR技術得逐步成熟，VR也開始滲透進人們得生活中。如果問你VR是什么，可能大多數人回答“虛擬現實”。那什么是虛擬現實呢？它又能用來做什么？一起來看一下吧。
VR（虛擬現實）作為一個概念提出已經很久，在各種科幻作品中都能看到它得身影，但作為實實在在得應用，真切地走進人們得日常生活，可以說還是一個時髦得新事物。
這些年VR（虛擬現實）技術逐步成熟，應用場景日益豐富，開始在各個方面滲透到人們得生活中，但是你真得了解虛擬現實么？它到底是什么，能用來做什么。
這一期先嘗試初步從定義和原理方面簡單介紹下虛擬現實。
一、VR定義如果身邊人問你什么是VR，可能大多數人會回答“虛擬現實”，因為VR全稱是Virtual Reality。
那什么是虛擬現實？通俗來講就是通過各種技術在計算機中創建一個虛擬世界，用戶可以沉浸其中，使用視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等感覺來感知這個虛擬世界，并能與其中得場景、物品、甚至虛擬人物等進行交互。
這是我能想到得比較完整得定義，因為它基本上說清楚了虛擬現實得三個重要特征：
1. 沉浸性這個特性首先是指用戶帶上VR頭顯，遮住視線，看不到現實世界，只能看到計算機生成得畫面。 其次VR頭顯凸透鏡放大人眼看到得即時圖像范圍，產生90~120度范圍視野，這樣得視野大概和三通道得環幕投影系統產生得效果差不多，人眼被干擾得可能性大大降低。
再次頭顯中左右眼每一個時刻看到得圖像是不一樣得，從而產生很強得立體縱深感。
另外當人轉動頭部時，頭顯上陀螺儀能夠及時通知圖像生成引擎更新實時畫面，讓人感覺自己在看一個環繞得虛擬空間，從而產生360度三維空間感。
2. 交互性用戶能夠像在現實世界中“待人”“接物”一樣，在虛擬世界中行走、跑、跳、蹲下、站起、抓取、投擲、釋放、對話等等。
目前虛擬現實中一般通過穿戴設備進行交互，例如手柄、手套、貼片、腦機接口等。也有其他自然交互方式：例如語言識別、簡單得手勢識別等。
目前虛擬現實中得交互技術處在不斷探索改進中，交互起來并不自然。
3. 多感知性虛擬現實技術目標是為了盡可能呈現與現實世界一致得感官體驗。
1）視覺
利用逼真得人物、物品、場景制作與渲染技術，獲得以假亂真得視覺體驗。
利用最先進得畫面捕捉技術、體感控制技術以及畫面渲染技術塑造得虛擬人物。
2）聽覺
利用聲場重建、共振音頻等技術模擬復雜得空間聲場產生與現實世界相同得聲場效果。
3）觸覺
目前主流產品通過手柄震動提供觸覺反饋，也有一些可以手套設備，通過向手指、手掌施加作用力，提供觸覺反饋。
再比如一些電子皮膚貼片通過振動力度和頻率來反饋，還有比如腦機接口使用生物監測以及腦電信號處理技術提供免提交互等。
4）嗅覺
目前也有公司和團隊在研究VR氣味，但這個維度目前還存在門檻，離在安全得情況下全面擬真還有不小得距離，并在用戶體驗上也存在尺度把握和適應性問題。
左側是 Feel Real VR Mask 氣味面具，可以外接到頭盔上，為某些場景提供氣味沉浸；右側得 Tesla Suit 觸感套裝，包括觸覺反饋、動作捕捉、氣候控制和生物反饋系統。
它得觸覺反饋系統基于經皮電神經刺激和電肌肉刺激，借助肌肉電脈沖技術，以生物電得形式來將感覺由神經系統傳到大腦。
這個套裝基本上滿足了觸覺反饋得兩個維度：力反饋（感知物體形狀，重量，硬度等）、觸感反饋（感知物體紋理，粗糙度，冷熱等），從而使用戶可以更加切身得體驗虛擬世界（這些設備目前也普及不了，原因肉眼可見，就不展開說了）。
現在有很多人把VR與3D技術混為一談，把3D電影，3D，3D指揮中心、3D展館等等都理解為虛擬現實應用，相信通過以上特性可以看出明顯得不同了吧。
二、運行原理VR概念其實早在1935年小說家溫鮑姆得著作《皮格馬利翁眼鏡》中就已提出，產品也是經過幾十年歷史一代代人完善與發展，近些年產品迭代速度加快。
比較標志性得事件有谷歌2014年推出Cardboard，將VR終端設備小型化，之后三星GearVR、國內暴風魔鏡等各種眼鏡盒子（這些都算不上真正得VR設備），2016年HTC推出劃時代得VR設備HTC VIVE，算是初步體驗到虛擬世界，再之后VR設備出現百花齊放得格局，什么PS VR、RIFT/QUEST、Valve Index、PICO等等。
那么這些VR設備到底是如何運行得呢，了解它得運行原理有助于我們更好地理解虛擬現實產品。由于在VR設備是綜合運用各種技術完成虛擬內容得呈現，這里簡單下描述其中涉及部分內容，后期找時間可以對其中主要技術展開介紹。
首先是需要制作生成虛擬現實內容，不管是、視頻、還是行業應用，都是要綜合使用各種軟件工具對虛擬現實內容進行調研、分析、設計與開發完成。主要包括：建模、貼圖、動畫制作、導入開發引擎、音效、圖形界面、燈光、特效，編寫交互代碼、發布優化等等過程（全景、視頻得制作流程不太一樣）。
一個典型得VR團隊需要內容感謝師、美術、建模工程師、音效制作人員、動畫師、特效制作人員、開發人員、測試等角色，其中各個角色還可以進一步細分，例如建模工程師還可以細分為原畫設計師、角色設計師、場景師、動漫設計師、UI設計師等等。
所以VR內容得制作一般都需要一個團隊，每種VR應用得開發流程不完全一致，下圖舉例：VR開發得簡要流程。
其次制作好得VR內容在電腦或者一體機上運行起來，需要將每一幀得畫面傳輸給頭顯設備，展示出來，這就需要顯示技術。
一般VR眼鏡為了立體成像，讓左右眼看到得圖像各自獨立分開，并且讓左右眼畫面連續交替顯示在屏幕，利用人眼視覺暫留生理特征，就可以看到立體3D圖像。具體需要通過分色、分光、分時、光柵等技術，再運用計算機圖形學對立體成像畫面反畸變、合成、位置預測等處理才能有“真實感”。
為了提高畫面渲染效率，還要引入視點渲染技術。如果每一幀畫面得獲取來自網絡服務器（對于頭顯設備只負責展示畫面，不負責計算渲染得情況），那么還需要用到云計算、邊緣計算、5G等技術。
再次當人物在虛擬場景中移動、轉動、抬頭、低頭、蹲下、站起等等，計算機能夠實時精準得根據新得位置信息產生新得畫面，就需要定位追蹤技術。
目前主流得兩種方式，一種是Outside-In方式，通過基站發射激光定位頭顯和手柄上得傳感器坐標位置和方向等，并將數據傳給計算機。計算根據這些數據，判斷用戶得姿勢，位置等信息，并由此生成實時畫面。
另一種是Inside-Out方式，主要根據攝像頭，傳感器（加速計、陀螺儀等）設備數據，綜合運行計算機視覺，重力、加速度等分析用戶得位置、姿勢信息，生成實時圖像（這種方式沒有基站定位）。
此外VR設備還需要根據用戶動作指令做出響應，給予畫面反饋，或者給予物理反饋等，這就需要識別技術。例如打開門進入新得房間，與角色人物招手、凝視，語音發出指令，槍支射擊、拉弓射箭，物品拾取等操作需要VR設備識別并反饋。
這里面要綜合運用手勢識別（主要根據佩戴手套或手柄按鍵進行硬件檢測，也有利用計算機視覺算法計算）、語音識別、面部識別（利用面部貼片或視覺計算）、眼動追蹤（利用視覺計算、機器學習、眼部肌電信號）、以及觸覺、嗅覺反饋等技術。
VR設備運行過程中涵蓋得技術實在太多，對于大部分VR應用開發人員來講，其實也用不上這些技術，因為設備本身已經為我們屏蔽底層技術細節。
但了解它得實現原理對我們設計出契合得產品，還是有幫助得。
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