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虛擬現實
(虛擬和現實相互結合的技術類型、靈境技術、元宇宙)
鎖定
虛擬現實技術(英文名稱:Virtual Reality,縮寫為VR),1990年11月27日,錢學森將虛擬現實翻譯為“靈境”,
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又稱靈境技術或虛擬實境,是20世紀發展起來的一項全新的實用技術。虛擬現實技術囊括計算機、電子信息、仿真技術,其基本實現方式是以計算機技術為主,利用並綜合三維圖形技術、多媒體技術、仿真技術、顯示技術、伺服技術等多種高科技的最新發展成果,藉助計算機等設備產生一個逼真的三維視覺、觸覺、嗅覺等多種感官體驗的虛擬世界,從而使處於虛擬世界中的人產生一種身臨其境的感覺
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。隨着社會生產力和科學技術的不斷髮展,各行各業對VR技術的需求日益旺盛。VR技術也取得了巨大進步,並逐步成為一個新的科學技術領域。
[1]
- 中文名
- 虛擬現實
- 外文名
- Virtual Reality
- 別 名
- 虛擬實境、靈境技術、元宇宙 [14]
- 簡 稱
- VR
- 含 義
- 虛擬和現實相互結合
- 特 點
- 沉浸性、交互性等
- 應 用
- 影視娛樂、教育、醫學等
虛擬現實簡介
所謂虛擬現實,顧名思義,就是虛擬和現實相互結合。從理論上來講,虛擬現實技術(VR)是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統,它利用計算機生成一種模擬環境,使用户沉浸到該環境中。虛擬現實技術就是利用現實生活中的數據,通過計算機技術產生的電子信號,將其與各種輸出設備結合使其轉化為能夠讓人們感受到的現象,這些現象可以是現實中真真切切的物體,也可以是我們肉眼所看不到的物質,通過三維模型表現出來。因為這些現象不是我們直接所能看到的,而是通過計算機技術模擬出來的現實中的世界,故稱為虛擬現實。
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虛擬現實技術受到了越來越多人的認可,用户可以在虛擬現實世界體驗到最真實的感受,其模擬環境的真實性與現實世界難辨真假,讓人有種身臨其境的感覺;同時,虛擬現實具有一切人類所擁有的感知功能,比如聽覺、視覺、觸覺、味覺、嗅覺等感知系統;最後,它具有超強的仿真系統,真正實現了人機交互,使人在操作過程中,可以隨意操作並且得到環境最真實的反饋。正是虛擬現實技術的存在性、多感知性、交互性等特徵使它受到了許多人的喜愛。
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虛擬現實發展歷史
1、第一階段(1963年以前)有聲形動態的模擬是藴涵虛擬現實思想的階段
2、第二階段(1963—1972)虛擬現實萌芽階段
1965年,Ivan Sutherland發表論文“UltimateDisplay”(終極的顯示);1968年,Ivan Sutherland研製成功了帶跟蹤器的頭盔式立體顯示器(HMD);1972年,NolanBushell開發出第一個交互式電子遊戲Pong。
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3、第三階段(1973—1989)虛擬現實概念的產生和理論初步形成階段
1977年,Dan Sandin等研製出數據手套SayreGlove;1984年,NASA AMES研究中心開發出用於火星探測的虛擬環境視覺顯示器;1984年,VPL公司的JaronLanier首次提出“虛擬現實”的概念;1987年,JimHumphries設計了雙目全方位監視器(BOOM)的最早原型。
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4、第四階段(1990年至今)虛擬現實理論進一步的完善和應用階段
1993年11月,宇航員通過VR系統的訓練,成功的完成了從航天飛機的運輸艙內取出新的望遠鏡面板的工作,而用VR技術設計的波音777飛機是虛擬製造的典型應用實例;2022年加拿大造船公司Seaspan將3D沉浸式虛擬現實系統(VR)引入船舶設計,使設計師可在VR中實時瀏覽他們的設計。
虛擬現實分類
1、根據沉浸式體驗角度分類
沉浸式體驗分為非交互式體驗、人——虛擬環境交互式體驗和羣體——虛擬環境交互式體驗等幾類。該角度強調用户與設備的交互體驗,相比之下,非交互式體驗中的用户更為被動,所體驗內容均為提前規劃好的,即便允許用户在一定程度上引導場景數據的調度,也仍沒有實質性交互行為,如場景漫遊等,用户幾乎全程無事可做;而在人——虛擬環境交互式體驗系統中,用户則可用過諸如數據手套,數字手術刀等的設備與虛擬環境進行交互,如駕駛戰鬥機模擬器等,此時的用户可感知虛擬環境的變化,進而也就能產生在相應現實世界中可能產生的各種感受。
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2、根據系統功能角度分類
系統功能分為規劃設計、展示娛樂、訓練演練等幾類。規劃設計系統可用於新設施的實驗驗證,可大幅縮短研發時長,降低設計成本,提高設計效率,城市排水、社區規劃等領域均可使用,如VR模擬給排水系統,可大幅減少原本需用於實驗驗證的經費;展示娛樂類系統適用於提供給用户逼真的觀賞體驗,如數字博物館,大型3D交互式遊戲,影視製作等,如VR技術早在70年代便被Disney用於拍攝特效電影;訓練演練類系統則可應用於各種危險環境及一些難以獲得操作對象或實操成本極高的領域,如外科手術訓練、空間站維修訓練等。
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虛擬現實特徵
特徵 | 詳情介紹 |
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沉浸性 | |
交互性 | |
多感知性 | |
構想性 | |
自主性 |
虛擬現實關鍵技術
技術名稱 | 技術詳情 |
動態環境建模技術 | |
立體顯示和傳感器技術 | |
應用系統開發工具 | |
系統集成技術 |
虛擬現實技術應用
應用領域 | 應用詳情 |
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在影視娛樂中的應用 | 近年來,由於虛擬現實技術在影視業的廣泛應用,以虛擬現實技術為主而建立的第一現場9DVR體驗館得以實現。第一現場9DVR體驗館自建成以來,在影視娛樂市場中的影響力非常大,此體驗館可以讓觀影者體會到置身於真實場景之中的感覺,讓體驗者沉浸在影片所創造的虛擬環境之中。同時,隨着虛擬現實技術的不斷創新,此技術在遊戲領域也得到了快速發展。虛擬現實技術是利用電腦產生的三維虛擬空間,而三維遊戲剛好是建立在此技術之上的,三維遊戲幾乎包含了虛擬現實的全部技術,使得遊戲在保持實時性和交互性的同時,也大幅提升了遊戲的真實感。
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虛擬現實技術和可穿戴設備的研發降低了體育項目的參與門檻,諸如賽車、國際象棋等運動,選手們可接入服務器“穿越”到世界各地賽場,與各國高手同台競技。
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在教育中的應用 | |
在設計領域的應用 | 虛擬現實技術在設計領域小有成就,例如室內設計,人們可以利用虛擬現實技術把室內結構、房屋外形通過虛擬技術表現出來,使之變成可以看的見的物體和環境。同時,在設計初期,設計師可以將自己的想法通過虛擬現實技術模擬出來,可以在虛擬環境中預先看到室內的實際效果,這樣既節省了時間,又降低了成本。
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虛擬現實在醫學方面的應用 | |
虛擬現實在軍事方面的應用 | |
虛擬現實在航空航天方面的應用 | |
虛擬現實在工業方面應用 |
虛擬現實發展局限
即使VR技術前景較為廣闊,但作為一項高速發展的科技技術,其自身的問題也隨之漸漸浮現,例如產品回報穩定性的問題、用户視覺體驗問題等。對於VR企業而言,如何突破目前VR發展的瓶頸,讓VR技術成為主流仍是他們所亟待解決的問題。
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首先,部分用户使用VR設備會帶來眩暈、嘔吐等不適之感,這也造成其體驗不佳的問題。部分原因來自清晰度的不足,而另一部分來自刷新率無法滿足要求。據研究顯示,14k以上的分辨率才能基本使大腦認同,但就目前來看,國內所用的VR設備遠不及騙過大腦的要求。消費者的不舒適感可能產生的其對VR技術是否會對自身身體健康造成損害的擔憂,這必將影響VR技術未來的發展與普及。
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VR體驗的高價位同樣是制約了其擴張的原因之一。在國內市場中,VR眼鏡價位一般都在三千元以上。當然這並非是短時間內可以解決的問題,用户如果想體驗到高端的視覺享受,必然要為其內部更高端的電腦支付高昂的價格。若想要使得虛擬現實技術得到推廣,確保其內容的產出和回報率的穩定十分關鍵。其所涉及內容的製作成本與體驗感決定了消費者接受VR設備的程度,而對於該高成本的內容,其回報率難以預估。其中對VR原創內容的創作無疑加大了其中的難度。
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- 參考資料
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- 12. 正視電子競技產業的價值 .光明網[引用日期2023-05-13]
- 13. 三十多年前,錢學森給虛擬現實技術取了一個名! .光明網[引用日期2024-01-05]
- 14. “錢學森數字人”現身中關村論壇 聊中國味“元宇宙” .新華網[引用日期2024-01-07]
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