4大瓶颈难逾越 虚拟现实核心技术大揭秘

1虚拟现实核心技术大揭秘

2015年的谷歌I/O大会在5月28日至29日于旧金山举行，虚拟现实作为重要的议题引发了无数人的探讨。虚拟现实对普通的网友来说可能还是一个陌生的词汇，但是在业内人士眼中虚拟现实绝对会成为下一个杀手级技术。今年的谷歌大会再次让大家把目光投放到了虚拟现实技术，但它还并未真正被大众所理解。可能有些人会说，虚拟现实就是佩戴着一个笨重的头戴显示设备，观看一些虚拟出来的内容，会有一种置身其中的感觉；可能有些人还是会问，虚拟现实到底是什么？

按笔者所理解，目前的虚拟现实技术的呈现，主要是体验者依靠全封闭的头戴型显示器观看电脑模拟产生的虚构世界的影像，并配有耳机、运动传感器或其他设备等，为其提供视觉、听觉、触觉等方面的感官体验，虚拟现实系统的整套设备可以根据体验者的反应做出反馈，使体验者达到身临其境的感觉。

目前，虚拟现实技术大家来说还是充满了神秘感，除了知道各高端品牌推出的头戴显示器外，恐怕对虚拟现实技术就再无太多的了解了。想必大家都会觉得虚拟现实技术是一门高新技术，但其实不然，早在1965年就有科学家在论文中提及了包括具有交互图形显示、力反馈设备以及声音提示的虚拟现实系统的基本思想，而第一个头戴显示器早在1966年就由MIT林肯实验室研制成功了。

下面笔者就从虚拟现实相关技术、虚拟现实设备、虚拟现实的不足等三个方面，为大家层层揭开虚拟现实技术神秘的面纱。

23D模型实现了现实的虚拟

一、3D模型实现了现实的虚拟

笔者认为从本质上说，虚拟现实是一种先进的计算机用户接口，它通过给用户同时提供视、听、触等各种直观而又自然的实时感知交互手段，因此具有多感知性、存在感、交互性、自主性等重要特征。其实，虚拟现实技术并不是一项单一的技术，而是多种技术综合后产生的，其核心的关键技术主要有动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术等五大项。

●动态环境建模技术

动态环境建模技术是虚拟现实比较核心的技术，它的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。

●立体显示和传感器技术

虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术。现有的虚拟现实还远远不能满足系统的需要，虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围有待提高。同时，显示效果对虚拟现实的真实感、沉浸感，都需要通过高的清晰度来实现。

●系统开发工具应用技术

虚拟现实技术应用的关键是寻找合适的场合和对象，即如何发挥想象力和创造力。选择适当的应用对象可以大幅度地提高生产效率、减轻劳动强度、提高产品开发质量。为了达到这一目的，必须研究虚拟现实的开发工具。例如，虚拟现实系统开发平台、分布式虚拟现实技术等。

●实时三维图形生成技术

目前，三维图形技术已经较为成熟，其关键是如何实现“实时”三维效果的生成。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15桢/秒，最好是高于30桢/秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。

●系统集成技术

集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术也起着至关重要的作用。

另外，虚拟现实系统主要由检测模块、反馈模块、传感器模块、控制模块、建模模块构成。检测模块，检测用户的操作命令，并通过传感器模块作用于虚拟环境。反馈模块，接受来自传感器模块信息，为用户提供实时反馈。传感器模块，一方面接受来自用户的操作命令，并将其作用于虚拟环境；另一方面将操作后产生的结果以各种反馈的形式提供给用户。控制模块则是对传感器进行控制，使其对用户、虚拟环境和现实世界产生作用。建模模块，获取现实世界组成部分的三维表示，并由此构成对应的虚拟环境。在五个模块的协调作用下，最终够建出3D模型，实现对现实的虚拟。

3它模糊的虚拟与现实界限

二、它模糊的虚拟与现实界限

虚拟现实系统根据体验者参与形式的不同大致可分为四种模式：桌面式、沉浸式、增强式和分布式。桌面式以普通显示器或者立体现实器影像为呈递窗口；沉浸式利用头戴式显示器显示影像；增强式则是把真实环境和虚拟环境叠加在一起，现在已成为虚拟现实的分支，即增强现实；分布式则是将异地不同用户联结起来，共同观看、操作同一虚拟世界中的内容。同时，虚拟现实系统还可以配备位置跟踪器、数据手套和其他辅助设备、设施等，为体验者提供更真实的沉浸感现实体验。

目前，最为受推崇的应该要算沉浸式虚拟现实系统了，下面笔者就以其为例，介绍一下已经实现产品化的虚拟现实设备。

●头戴式显示器

谷歌、三星、索尼等公司都推出了自己的显示头戴产品，大部分已投放到市场中，以具有领航者身份的Oculus Rift显示头戴最具代表性，其拥有110°视角，全封闭视觉环境。在戴上它之后，使用者将看到另一个虚拟的世界，通过双眼视差以及画面变形，使用者会有很强的立体感与景深感，仿佛置身虚拟世界当中。此外设备中配有陀螺仪、加速计，用以追踪头部转动，达到更加强烈的浸入感。