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12月 17 2016

有了这些干货,你就可以在虚拟现实中缠绵打滚了 | In见


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2015年被誉为虚拟现实的元年,其中三大概念:虚拟现实(Virtual Reality),增强现实(Augmented Reality),全息技术(Holographic technique),已在近期以各种形态制造了一个又一个热点话题。但是很多人对这三个概念还有点模糊,接下来我们就来深度解读一下这三个技术:

虚拟现实Virtual Reality

虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向,是仿真技术与计算机图形学人机接口技术、多媒体技术、传感技术、网络技术等多种技术的集合。是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)丰要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设各等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。

感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入作出实时响应,并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。

虚拟现实技术演变发展史大体上可以分为四个阶段有声形动态的模拟是蕴涵虚拟现实思想的第一阶段(1963)年以前虚拟现实萌芽为第二阶段(1963 -1972 )虚拟现实概念的产生和理论初步形成为第三阶段(1973 -1989 )虚拟现实理论进一步的完善和应用为第四阶段(1990 -2004 )。

虚拟现实这一块儿其实应用最多的便是游戏产业,由上面的图片就不难看出,游戏与VR技术可谓相辅相成,共同成长。在将近50年的时间里以极快的速度发展着。

而虚拟现实技术的最好体现无疑是通过技术延伸的产品:现在市面上常见的便是VR头盔以及VR眼镜了,就偷窥而言目前比较有名的是被Facebook收购的Oculus公司,Oculus眼镜可以展示例如Unity这样的软件构建的虚拟场景,并且让用户沉浸在虚拟世界中过山车、玩游戏、看电影等等。

而VR眼镜目前解决方案是一种头戴式手机框,将智能手机放入并且分屏显示,就可以产生类似于VR头盔的效果,如三星Gear VR。

在未来,虚拟现实不仅仅会涉及视觉、听觉,还会涉及嗅觉、触觉、味觉,构造一个与真实环境相似的世界。

增强现实Augmented Reality

增强现实是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度,并加上相应图像的技术。这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术由1990年提出。随着随身电子产品运算能力的提升,预期增强现实的用途将会越来越广。

而增强现实是沉浸式虚拟现实(VR)的延伸产物,是一种实时地计算摄像机影像的位置及角度并加上相应图像的技术。广义来说,AR也包括听觉、触觉等其他感知。目前对于增强现实有两种通用的定义。一是北卡大学罗纳德·阿祖玛(Ronald Azuma)于1997年提出的,他认为增强现实包括三个方面的内容:1.将虚拟物与现实结合 2.即时互动 3.三维。而另一种定义是1994年保罗·米尔格拉姆(Paul Milgram)和岸野文郎(Fumio Kishino)提出的现实-虚拟连续统(Milgram”s Reality-Virtuality Continuum)他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续统的两端,位于它们中间的被称为「混合实境(Mixed Reality)」。其中靠近真实环境的是增强现实(Augmented Reality),靠近虚拟环境的则是扩增虚境(Augmented Virtuality)。

同样的通过其核心技术延伸出的产品目前分为两款:单目眼镜以及双目眼镜。单目眼镜的代表便是Google Glass,单眼呈现信息,导航、短信、电话、录像照相等功能,由于是单眼,无法呈现3D效果,且由于外观原因应用场景有限。

而双目眼镜Meta Glass, 则能实现双眼呈现影像时,利用双目视差可以产生开发者想要的3D效果。通过对现实场景的探测并补充信息,佩戴者会得到现实世界无法快速得到的信息;而且由于交互方式更加自然,这些虚拟物品也更加真实

全息技术Holographic techniqu

全息技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,即拍摄过程:被拍摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片;其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。

而通过全息技术延伸的全息投影的概念,则是其在现实中最好的技术体现,全息投影一般容易和光栅印刷与投影,佩珀尔幻象相混淆。尽管全息投影经常被称为三维投影,这是一个不正确的说法。一个更好地类比是在录音的过程中通过将声场编码,使得随后可以将其重现。它是一种记录被摄物体反射或透射光波中信息的照相技术,而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建,仿佛物体就在那里一样。通过不同的方位和角度观察照片,可以看到被拍摄的物体的不同的角度,因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。

如果你对全息投影的产品只是停留在上图那种效果,那你就大错特错了,全息投影的黑科技早在今年就发布了,它便是近期特别火爆的Microsoft HoloLens,Microsoft HoloLens全息眼镜由Microsoft 公司于北京时间2015年1月22日凌晨与Window10同时发布。2015年6月15日,微软在E3游戏展之前的新闻发布会上展示更完整的现实增强版《Minecraft》。微软此次在咖啡桌和书架上展示了全息的Minecraft城堡,一名佩戴HoloLens的微软员工通过手势在游戏中进行操作。此外,微软还展示了两名玩家如何在同一个Minecraft世界中互动,以及HoloLens用户如何通过语音命令来完成控制。Microsoft HoloLens的酷炫此时此刻用言语来形容以及显得太乏力了,下面这段视频,请你认真观看,因为这已然是现在最前沿的黑科技的代表作了。

虽然现在Microsoft HoloLens现在还没有市场化,而3000元美金的售价显然也不是大多是人能够接受的,但是至少我们能够看到未来我们即将拥有怎样的科技?

看完今天饱满的干货,相信你对虚拟现实(Virtual Reality),增强现实(Augmented Reality),全息技术(Holographic technique),一定有了一个全新的认识。没错,人类就是这般的神奇,不断地自我突破,自我超越。科技作为通往梦想之路上的一盏明灯,照亮无数藏在暗处天马行空的想法,必然也会随着时间的沉淀,带领人们前往更为灿烂的未来。

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Written by yuefabo


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