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vr虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的原理介紹
VR虛擬現(xiàn)實(shí)經(jīng)過(guò)幾年的預(yù)熱，已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。你知道vr虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一些原理嗎?下面是百分網(wǎng)小編為你精心推薦的vr虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理，希望對(duì)您有所幫助。
vr虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理
顯示原理：
人看周?chē)氖澜鐣r(shí)，由于兩只眼睛的位置不同，得到的圖像略有不同，這些圖像在腦子里融合起來(lái)，就形成了一個(gè)關(guān)于周?chē)澜绲恼w景象，這個(gè)景象中包括了距離遠(yuǎn)近的信息。當(dāng)然，距離信息也可以通過(guò)其他方法獲得，例如眼睛焦距的遠(yuǎn)近、物體大小的比較等。
在VR系統(tǒng)中，雙目立體視覺(jué)起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個(gè)顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就產(chǎn)生了立體感。
用戶(頭、眼)的跟蹤：在人造環(huán)境中，每個(gè)物體相對(duì)于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個(gè)位置與姿態(tài)，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來(lái)確定的。
跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)的虛擬現(xiàn)實(shí)頭套：在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)中，視場(chǎng)的改變是通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用戶的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)是分離的，而利用頭部跟蹤來(lái)改變圖像的視角，用戶的視覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)之間就可以聯(lián)系起來(lái)，感覺(jué)更逼真。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，用戶不僅可以通過(guò)雙目立體視覺(jué)去認(rèn)識(shí)環(huán)境，而且可以通過(guò)頭部的運(yùn)動(dòng)去觀察環(huán)境。
聲音：
人能夠很好地判定聲源的方向。在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強(qiáng)度的差別來(lái)確定聲音的方向，因?yàn)槁曇舻竭_(dá)兩只耳朵的時(shí)間或距離有所不同。常見(jiàn)的立體聲效果就是靠左右耳聽(tīng)到在不同位置錄制的不同聲音來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以會(huì)有一種方向感�，F(xiàn)實(shí)生活里，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，聽(tīng)到的聲音的方向就會(huì)改變。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。
感覺(jué)反饋：
在一個(gè)VR系統(tǒng)中，用戶可以看到一個(gè)虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它，但是你的手沒(méi)有真正接觸杯子的感覺(jué)，并有可能穿過(guò)虛擬杯子的“表面”，而這在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的。解決這一問(wèn)題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動(dòng)的觸點(diǎn)來(lái)模擬觸覺(jué)。
語(yǔ)音：
在VR系統(tǒng)中，語(yǔ)音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽(tīng)懂人的語(yǔ)言，并能與人實(shí)時(shí)交互。而讓計(jì)算機(jī)識(shí)別人的語(yǔ)音是相當(dāng)困難的，因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)和自然語(yǔ)言信號(hào)有其“多邊性”和復(fù)雜性。
使用人的自然語(yǔ)言作為計(jì)算機(jī)輸入目前有兩個(gè)問(wèn)題，首先是效率問(wèn)題，為便于計(jì)算機(jī)理解，輸入的語(yǔ)音可能會(huì)相當(dāng)啰嗦。其次是正確性問(wèn)題，計(jì)算機(jī)理解語(yǔ)音的方法是對(duì)比匹配，而沒(méi)有人的智能。
VR顯透鏡的工作原理
如果眼睛注視著遠(yuǎn)方，那注視點(diǎn)是無(wú)限遠(yuǎn)的。也就意味著光線是平行的，晶狀體處于休息狀態(tài)。
如果物體像這只小蒼蠅靠近你的眼睛，你要一直看著它，那晶狀體就會(huì)彎曲，光線平行狀態(tài)就會(huì)打破。想要一直看著這只蒼蠅的話，所有從蒼蠅身上發(fā)出的單一的光，都需要聚焦在眼睛的一點(diǎn)上。
如果蒼蠅靠近太近的話，晶狀體彈性不夠，無(wú)法彎曲，眼睛就失去了焦點(diǎn)。
這就是為什么頭顯需要特制的透鏡，以便能修正晶狀體的光源的角度，重新被人眼讀取。
因?yàn)楣馐菑牟煌嵌壬涞骄铙w上的，所以會(huì)感覺(jué)眼睛與事物的距離較遠(yuǎn)，而事實(shí)上距離并沒(méi)有那么遠(yuǎn)。
為了頭顯透鏡能更薄更輕，部分頭顯使用了菲涅爾透鏡。這款透鏡與普通透鏡的曲率一致，但其一面刻錄了大小不一的螺紋。
但使用菲涅爾透鏡意味著你需要做出一定的犧牲。你可以制作出多螺紋透鏡，從而能看到更清晰的圖像。但是光線無(wú)法聚焦在一點(diǎn)上，曲率也總是不正確的。
另外，你也可以使用螺紋較少的菲涅爾透鏡，有助于光束集中和提高對(duì)比度，但圖像的清晰度就會(huì)受損。
這就是虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯透鏡的基本工作原理。
VR技術(shù)應(yīng)用范圍
游戲產(chǎn)業(yè)
目前VR技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的就是游戲行業(yè)，通過(guò)VR技術(shù)，很好加強(qiáng)了游戲的體驗(yàn)，從而帶動(dòng)游戲產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
影視娛樂(lè)
影視方面也是VR技術(shù)應(yīng)用比較突出的一塊，通過(guò)佩帶VR技術(shù)，可以使得觀眾有身臨其境的感覺(jué)，更能渲染作品的豐富度。
教學(xué)應(yīng)用
在教學(xué)時(shí)，通常會(huì)有一些非常抽象的現(xiàn)象難以解釋?zhuān)@時(shí)可以使用VR技術(shù)建立虛擬的實(shí)驗(yàn)室，用于解釋某些抽象的概念。
城市規(guī)劃
通過(guò)數(shù)據(jù)資料，可以很好地進(jìn)行大型復(fù)雜工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，能很好地規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。
裝飾設(shè)計(jì)
VR技術(shù)不但可以當(dāng)媒體使用，而且還可以當(dāng)設(shè)計(jì)工具使用。在裝修房屋通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。而且還方便設(shè)計(jì)者的時(shí)間和資源。
旅游行業(yè)
通過(guò)VR技術(shù)，你可以足不出戶的體驗(yàn)各地風(fēng)景。輕松實(shí)現(xiàn)窮游世界的夢(mèng)想。
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
建立虛擬的人體模型，借助外設(shè)感應(yīng)設(shè)備，可以進(jìn)行模擬的手術(shù)，使醫(yī)生能進(jìn)行重復(fù)模擬手術(shù)，加大手術(shù)的成功率，并提高醫(yī)生對(duì)手術(shù)的熟練度。
拓展：
基本特征：
多感知性
指除一般計(jì)算機(jī)所具有的視覺(jué)感知外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運(yùn)動(dòng)感知，甚至還包括味覺(jué)、嗅覺(jué)、感知等。理想的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)該具有一切人所具有的感知功能。
存在感
指用戶感到作為主角存在丁模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難辨真假的程度。
交互性
指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度。
自主性
指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)作的程度。
技術(shù)特點(diǎn)：
VR藝術(shù)是伴隨著“虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)代”的來(lái)臨應(yīng)運(yùn)而生的一種新興而獨(dú)立的藝術(shù)門(mén)類(lèi)，在《虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)：形而上的終極再創(chuàng)造》一文中，關(guān)于VR藝術(shù)有如下的定義：“以虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)等人工智能技術(shù)作為媒介手段加以運(yùn)用的藝術(shù)形式，我們稱(chēng)之為虛擬現(xiàn)實(shí)藝術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)VR藝術(shù)。該藝術(shù)形式的主要特點(diǎn)是超文本性和交互性。”
“作為現(xiàn)代科技前沿的綜合體現(xiàn)，VR藝術(shù)是通過(guò)人機(jī)界面對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種新的藝術(shù)語(yǔ)言形式，它吸引藝術(shù)家的重要之處，在于藝術(shù)思維與科技工具的密切交融和二者深層滲透所產(chǎn)生的全新的認(rèn)知體驗(yàn)。與傳統(tǒng)視窗操作下的新媒體藝術(shù)相比，交互性和擴(kuò)展的人機(jī)對(duì)話，是VR藝術(shù)呈現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。從整體意義上說(shuō)，VR藝術(shù)是以新型人機(jī)對(duì)話為基礎(chǔ)的交互性的藝術(shù)形式，其最大優(yōu)勢(shì)在于建構(gòu)作品與參與者的對(duì)話，通過(guò)對(duì)話揭示意義生成的過(guò)程。
藝術(shù)家通過(guò)對(duì)VR、AR等技術(shù)的應(yīng)用，可以采用更為自然的人機(jī)交互手段控制作品的形式，塑造出更具沉浸感的藝術(shù)環(huán)境和現(xiàn)實(shí)情況下不能實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想，并賦予創(chuàng)造的過(guò)程以新的含義。如具有VR性質(zhì)的交互裝置系統(tǒng)可以設(shè)置觀眾穿越多重感官的交互通道以及穿越裝置的過(guò)程，藝術(shù)家可以借助軟件和硬件的順暢配合來(lái)促進(jìn)參與者與作品之間的溝通與反饋，創(chuàng)造良好的參與性和可操控性;也可以通過(guò)視頻界面進(jìn)行動(dòng)作捕捉，儲(chǔ)存訪問(wèn)者的行為片段，以保持參與者的意識(shí)增強(qiáng)性為基礎(chǔ)，同步放映增強(qiáng)效果和重新塑造、處理過(guò)的影像;通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)等形式，將數(shù)字世界和真實(shí)世界結(jié)合在一起，觀眾可以通過(guò)自身動(dòng)作控制投影的文本，如數(shù)據(jù)手套可以提供力的反饋，可移動(dòng)的場(chǎng)景、360度旋轉(zhuǎn)的球體空間不僅增強(qiáng)了作品的沉浸感，而且可以使觀眾進(jìn)入作品的內(nèi)部，操縱它、觀察它的過(guò)程，甚至賦予觀眾參與再創(chuàng)造的機(jī)會(huì)�！�
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