【中國智能制造網(wǎng) 市場分析】虛擬現(xiàn)實已經(jīng)誕生50多年，由于成本高，近幾年才剛剛走近大眾。虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實它們之間相關(guān)，又各有特點，但核心都是以實時計算機圖形為主，應(yīng)用也在不斷拓廣。通過與互聯(lián)網(wǎng)、機器人、人工智能以及大數(shù)據(jù)進一步結(jié)合，虛擬現(xiàn)實的未來應(yīng)用會更廣泛。　　早在50多年前，美國電影攝影師莫頓·海利希（MortonHeilig）就發(fā)明了一臺叫Sensorama的機器，它就像現(xiàn)在的大型游戲機一樣，當我們把頭放進這臺機器里后，不僅會有3D的視覺，還能聞到氣味、聽到聲音。由于海利希以及機器自身的缺陷，例如沒有互動性，僅靠事先做好的畫面播放，因此Sensorama機器當時并沒有得到很好的反響。
　　
　　頭戴顯示器的發(fā)展需回溯到上世紀60年代。1968年，擁有美國麻省理工學(xué)院博士學(xué)位的科學(xué)家伊凡·蘇澤蘭（IvanSutherland），在實驗室里做了一個名為達摩克利斯劍的頭戴顯示器，這個顯示器用的是CRT顯示技術(shù)，可追蹤頭部的動作，往哪邊看就會有感應(yīng)，可以實時計算眼睛看到的畫面。不過那時候計算機能力非常差，顯示的像素也非常低。蘇澤蘭當時還寫了一篇很有名的論文“顯示”，他設(shè)想未來的顯示器應(yīng)該能夠達到分不清真實與虛擬。當我們戴上這個以后，就會看到另一個世界，在這個虛擬的世界里，我們的感覺都是真的，有點像《黑客帝國》描述的那樣。但實際上，即使是現(xiàn)在，我們離他的設(shè)想還很遠。
　　
　　至于頭戴式顯示器的思想，早可追溯到1613年，伽利略時代就有一個頭盔望遠鏡的設(shè)計，通過這種方式可以看到遠處的東西就在眼前，也有很好的沉浸感。今天的虛擬現(xiàn)實技術(shù)頭盔Oculus跟這些早期頭戴顯示設(shè)備長得比較像，只是現(xiàn)在非常便宜了，以前這樣的設(shè)備非常昂貴，一般人接觸不到。2006年，東芝（Toshiba）公司出了這樣的一個設(shè)備，但設(shè)計上很失敗，戴上去像怪物一樣。2014年，一個名為Oculus的創(chuàng)新公司，讓虛擬現(xiàn)實重新火熱起來，這并非僅僅因為技術(shù)上的革命性突破，還因為其低廉的價格，讓普通民眾僅以300至350美元即可購買到開發(fā)版的頭戴顯示器。Facebook花費20億美元收購這家公司，也令人對其刮目相看。
　　
　　三星公司也設(shè)計出廉價的頭戴顯示器GearVR，當把三星手機放到這個盒子里面就可以用。谷歌的紙盒眼鏡Cardboard則更便宜，我們甚至可以利用谷歌開放的設(shè)計圖，買兩個透鏡，用紙板自己動手做。谷歌主要推安卓手機，當手機裝上應(yīng)用程序后，手機就會分成兩個屏幕，左右兩個眼睛可看到不一樣的畫面，產(chǎn)生立體的效果。當我們轉(zhuǎn)動的信息被手機的傳感器檢測到時，就可以看到互動的效果，但這個比Oculus的舒適度差一些，因為距離難以調(diào)節(jié)，加上計算能力手機要比PC機差很多，但它仍可獲得較好的沉浸感。
　　
　　虛擬現(xiàn)實技術(shù)：在現(xiàn)實中觸碰虛擬世界
　　
　　虛擬現(xiàn)實（VirtualReality），簡稱VR，這兩個詞組合在一起看似矛盾，一個虛擬一個現(xiàn)實，但都在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中體現(xiàn)，由計算機生成虛擬世界，人們通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進入到這個虛構(gòu)的世界里。在這個世界里，我們可通過視覺、聽覺以及觸覺進行感知，也有人在研究嗅覺和味覺。
　　
　　虛擬現(xiàn)實有如下幾個特點：計算機生成、多通道感知、沉浸感以及想象力。當我們把虛擬現(xiàn)實頭戴顯示器放在眼前，即可進入到另一個世界。盡管一部電影也可能會帶來沉浸感，但是它沒有交互性。而在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，這種沉浸感有交互性，當我們頭動一下，即可看到不同的角度的場景。至于想象力方面，應(yīng)該說這個虛擬的世界是我們構(gòu)想出來的。它可以是現(xiàn)實世界的復(fù)制，比如開會，戴上頭盔之后，我們可能置身于舊金山一個會議室；也可以是想象出來的卡通世界，是你兒時從書本中看過的一個童話世界，現(xiàn)實中它根本不存在。
　　
　　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)主要包括如下幾個方面：首先是內(nèi)容，它的核心是一個實時計算機圖形和仿真器，然后是用戶界面：一個輸入，一個輸出，這是非常簡單的關(guān)系，輸入主要是對應(yīng)用戶的頭、眼睛、手以及整個身體動作的追蹤，當把這些身體的信息代入到虛擬現(xiàn)實世界里，身體如何動，系統(tǒng)一旦感知到，就會給予一個相應(yīng)的反饋。
　　
　　事實上，虛擬現(xiàn)實是多學(xué)科結(jié)合的領(lǐng)域。從學(xué)科角度來說，其核心是計算機圖形和仿真，此外還有計算機軟硬件、圖像與視覺、人工智能等技術(shù)，由于要用到視覺、觸覺、聽覺等多感知通道，還會涉及到光、聲、電、機械等。雖然Oculus已經(jīng)設(shè)計得還算不錯，但戴十幾分鐘，眼睛仍可能會有點難受，還會頭暈。目前，學(xué)者都在研究人機工程問題，如何設(shè)計得更加舒適，當我們戴上眼鏡后，有人會有大腦被三維虛擬環(huán)境控制的感覺，這可能會帶來心理上的沖擊，因此虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用還會涉及到心理學(xué)、社會學(xué)等問題。
　　
　　虛擬的內(nèi)容初一般由建模師通過三維電腦軟件在屏幕上構(gòu)建出來，例如，從一個簡單的模型開始漸漸構(gòu)造出復(fù)雜的角色模型，在電腦上設(shè)計出來之后，再賦予它們動作，后貼上皮膚的紋理，這樣就造出來一個虛擬的角色形象。還有一種虛擬內(nèi)容，它不靠人工，而是靠一種特殊的相機——全景相機。這個相機有很多鏡頭，可以把360度的畫面全部拍下來，數(shù)據(jù)也可以在虛擬現(xiàn)實中展現(xiàn)，這是將來一個重要的應(yīng)用方向。兩會期間也有一些記者用到了這樣的攝像頭，配上虛擬現(xiàn)實的頭盔，我們可以從各個角度觀看，也可以把數(shù)據(jù)存下來放給其他的人看。
　　
　　當然頭盔并不是虛擬現(xiàn)實的形式，還有很多其他形式，例如CAVE是通過投影儀構(gòu)建的，可模擬四面墻或六面墻，每個墻都用立體投影儀投出來，帶上立體眼鏡就很有沉浸感，但造價非常高。1999年，我在浙江大學(xué)參與安裝過這樣的一套系統(tǒng)，當時設(shè)備耗費約250萬人民幣。還有環(huán)幕投影，造價相對低一點，在博物館、展覽館可看到，它應(yīng)該算半沉浸式，因為整個視野沒有完全被覆蓋，當人轉(zhuǎn)過去以后，感覺又回到現(xiàn)實世界。