vr虚拟现实技术的原理介绍

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vr虚拟现实技术的原理介绍

　　VR虚拟现实经过几年的预热，已经开始呈现爆发式增长。你知道vr虚拟现实技术的一些原理吗?下面是百分网小编为你精心推荐的vr虚拟现实技术原理，希望对您有所帮助。

　　vr虚拟现实技术原理

　　显示原理：

　　人看周围的世界时，由于两只眼睛的位置不同，得到的图像略有不同，这些图像在脑子里融合起来，就形成了一个关于周围世界的整体景象，这个景象中包括了距离远近的信息。当然，距离信息也可以通过其他方法获得，例如眼睛焦距的远近、物体大小的比较等。

　　在VR系统中，双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，显示在不同的显示器上。有的系统采用单个显示器，但用户带上特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，奇、偶帧之间的不同也就是视差就产生了立体感。

　　用户(头、眼)的跟踪：在人造环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态，而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的。

　　跟踪头部运动的虚拟现实头套：在传统的计算机图形技术中，视场的改变是通过鼠标或键盘来实现的，用户的视觉系统和运动感知系统是分离的，而利用头部跟踪来改变图像的视角，用户的视觉系统和运动感知系统之间就可以联系起来，感觉更逼真。另一个优点是，用户不仅可以通过双目立体视觉去认识环境，而且可以通过头部的运动去观察环境。

　　声音：

　　人能够很好地判定声源的方向。在水平方向上，我们靠声音的相位差及强度的差别来确定声音的方向，因为声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同。常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的，所以会有一种方向感。现实生活里，当头部转动时，听到的声音的方向就会改变。但目前在VR系统中，声音的方向与用户头部的运动无关。

　　感觉反馈：

　　在一个VR系统中，用户可以看到一个虚拟的杯子。你可以设法去抓住它，但是你的手没有真正接触杯子的感觉，并有可能穿过虚拟杯子的“表面”，而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。

　　语音：

　　在VR系统中，语音的输入输出也很重要。这就要求虚拟环境能听懂人的语言，并能与人实时交互。而让计算机识别人的语音是相当困难的，因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。

　　使用人的自然语言作为计算机输入目前有两个问题，首先是效率问题，为便于计算机理解，输入的语音可能会相当啰嗦。其次是正确性问题，计算机理解语音的方法是对比匹配，而没有人的智能。

　　VR显透镜的工作原理

　　如果眼睛注视着远方，那注视点是无限远的。也就意味着光线是平行的，晶状体处于休息状态。

　　如果物体像这只小苍蝇靠近你的眼睛，你要一直看着它，那晶状体就会弯曲，光线平行状态就会打破。想要一直看着这只苍蝇的话，所有从苍蝇身上发出的单一的光，都需要聚焦在眼睛的一点上。

　　如果苍蝇靠近太近的话，晶状体弹性不够，无法弯曲，眼睛就失去了焦点。

　　这就是为什么头显需要特制的透镜，以便能修正晶状体的光源的角度，重新被人眼读取。

　　因为光束是从不同角度射到晶状体上的，所以会感觉眼睛与事物的距离较远，而事实上距离并没有那么远。

　　为了头显透镜能更薄更轻，部分头显使用了菲涅尔透镜。这款透镜与普通透镜的曲率一致，但其一面刻录了大小不一的螺纹。

　　但使用菲涅尔透镜意味着你需要做出一定的牺牲。你可以制作出多螺纹透镜，从而能看到更清晰的图像。但是光线无法聚焦在一点上，曲率也总是不正确的。

　　另外，你也可以使用螺纹较少的菲涅尔透镜，有助于光束集中和提高对比度，但图像的清晰度就会受损。

　　这就是虚拟现实头显透镜的基本工作原理。

　　VR技术应用范围

　　游戏产业

　　目前VR技术应用比较广泛的就是游戏行业，通过VR技术，很好加强了游戏的体验，从而带动游戏产业快速发展。

　　影视娱乐

　　影视方面也是VR技术应用比较突出的一块，通过佩带VR技术，可以使得观众有身临其境的感觉，更能渲染作品的丰富度。

　　教学应用

　　在教学时，通常会有一些非常抽象的现象难以解释，这时可以使用VR技术建立虚拟的实验室，用于解释某些抽象的概念。

　　城市规划

　　通过数据资料，可以很好地进行大型复杂工程项目的规划、设计，能很好地规避设计风险和设计错误。

　　装饰设计

　　VR技术不但可以当媒体使用，而且还可以当设计工具使用。在装修房屋通过虚拟现实技术，可以提高了设计质量与效率。而且还方便设计者的时间和资源。

　　旅游行业

　　通过VR技术，你可以足不出户的体验各地风景。轻松实现穷游世界的梦想。

　　医学领域

　　建立虚拟的人体模型，借助外设感应设备，可以进行模拟的手术，使医生能进行重复模拟手术，加大手术的成功率，并提高医生对手术的熟练度。

　　拓展：

　　基本特征：

　　多感知性

　　指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

　　存在感

　　指用户感到作为主角存在丁模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。

　　交互性

　　指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

　　自主性

　　指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。

　　技术特点：

　　VR艺术是伴随着“虚拟现实时代”的来临应运而生的一种新兴而独立的艺术门类，在《虚拟现实艺术：形而上的终极再创造》一文中，关于VR艺术有如下的定义：“以虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等人工智能技术作为媒介手段加以运用的艺术形式，我们称之为虚拟现实艺术，简称VR艺术。该艺术形式的主要特点是超文本性和交互性。”

　　“作为现代科技前沿的综合体现，VR艺术是通过人机界面对复杂数据进行可视化操作与交互的一种新的艺术语言形式，它吸引艺术家的重要之处，在于艺术思维与科技工具的密切交融和二者深层渗透所产生的全新的认知体验。与传统视窗操作下的新媒体艺术相比，交互性和扩展的人机对话，是VR艺术呈现其独特优势的关键所在。从整体意义上说，VR艺术是以新型人机对话为基础的交互性的艺术形式，其最大优势在于建构作品与参与者的对话，通过对话揭示意义生成的过程。

　　艺术家通过对VR、AR等技术的应用，可以采用更为自然的人机交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的艺术环境和现实情况下不能实现的梦想，并赋予创造的过程以新的含义。如具有VR性质的交互装置系统可以设置观众穿越多重感官的交互通道以及穿越装置的过程，艺术家可以借助软件和硬件的顺畅配合来促进参与者与作品之间的沟通与反馈，创造良好的参与性和可操控性;也可以通过视频界面进行动作捕捉，储存访问者的行为片段，以保持参与者的意识增强性为基础，同步放映增强效果和重新塑造、处理过的影像;通过增强现实、混合现实等形式，将数字世界和真实世界结合在一起，观众可以通过自身动作控制投影的文本，如数据手套可以提供力的反馈，可移动的场景、360度旋转的球体空间不仅增强了作品的沉浸感，而且可以使观众进入作品的内部，操纵它、观察它的过程，甚至赋予观众参与再创造的机会。”

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