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虚拟现实

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虛擬實境英语:virtual reality,縮寫VR),簡稱虛擬技術,也稱虛擬環境,是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關於視覺等感官的模擬,讓使用者感覺彷彿身歷其境,可以即時、沒有限制地觀察三維空間內的事物。使用者進行位置移動時,電腦可以立即進行複雜的運算,將精確的三維世界影像傳回產生臨場感。該技術整合了電腦圖形、電腦仿真、人工智慧、感應、顯示及網路並列處理等技術的最新發展成果,是一種由電腦技術輔助生成的高技術模擬系統。

概述[编辑]

从技术的角度来说,虚拟现实系统具有下面三个基本特征:即三个“I”immersion-interaction-imagination(沉浸—交互—构想),它强调了在虚拟系统中的人的主导作用。从过去人只能从计算机系统的外部去观测处理的结果,到人能够沉浸到计算机系统所创建的环境中,从过去人只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息发生作用,到人能够用多种传感器多维信息的环境发生交互作用;从过去的人只能以定量计算为主的结果中启发从而加深对事物的认识,到人有可能从定性和定量综合集成的环境中得到感知和理性的认识从而深化概念和萌发新意。总之,在未来的虚拟系统中,人们的目的是使这个由计算机及其它传感器所组成的信息处理系统去尽量“满足”人的需要,而不是强迫人去“凑合”那些不是很亲切的计算机系统。

现在的大部分虚拟现实技术都是视觉体验,一般是通过电脑屏幕、特殊显示设备或立体显示设备获得的,不过一些仿真中还包含了其他的感觉处理,比如从音响和耳机中获得声音效果。在一些高级的触觉系统中还包含了触觉信息,也叫作力反馈,在医学和游戏领域有这样的应用。人们与虚拟环境相互要么通过使用标准装置例如一套键盘与鼠标,要么通过仿真装置例如一只有线手套,要么通过情景手臂和/或全方位踏车。虚拟环境是可以是和现实世界类似的,例如,飞行仿真和作战训练,也可以和现实世界有明显差异,如虚拟现实游戏等。就目前的实际情况来说,它还很难形成一个高逼真的虚拟现实环境,这主要是技术上的限制造成的,这些限制来自计算机处理能力,图像分辨率和通信带宽。然而,随着时间的推移,处理器、图象和数据通讯技术变得更加强大,并具有成本效益,这些限制将最终被克服。

VR進化版補充: 未來如果可以研發能夠在VR裡面跟裡面的人物直接聲控對話 或是設置劇情台詞對話那就真的太有臨場感了!不知道以現在的技術有人可以做到? 甚至可以讀取腦波人物直接回應? 甚至人工智慧可以交談互動

概念來源[编辑]

《世界之表象(World Skin)》(1997)莫里斯·贝纳永的虛擬實境作品

術語"人造現實英语Artificial reality",由迈伦·克鲁格英语Myron W. Krueger創造,並從20世紀70年代使用至今。然而,术语“虚拟现实”的起源可以追溯到法国剧作家,诗人,演员,和导演安托南·阿尔托。在他知名著作《戏剧及其重影(The Theatre and Its Double)》中(1938),阿爾托將劇院描述為“虛擬實境(la réalité virtuelle)”;美国作家埃里克·戴维斯将虚拟现实称为“角色、物体、图像在炼金术师的颅内幻想中律动”[1]。阿尔托称“在几乎所有炼金术书籍中发现的对物质及戏院原理的永恒隐喻都应理解为身份的一种表述···而这种表述存在于角色、图像大体构成了戏院致力打造的虚拟现实和炼金术符号进化的纯虚构和虚幻的世界。”[2]

這個詞也被用在达米恩·布罗德里克(Damien Broderick)于1982年出版的科幻小說《The Judas Mandala》中,但其中使用的範圍與上述定義有些不同。由牛津词典列举的最早使用是在1987年的一篇题为“Virtual Reality”的文章,[3]但講的卻不是如今意義上虛擬實境技術。現在用法的“虛擬實境”是由杰伦·拉尼尔英语Jaron Lanier和他的公司VPL Research英语VPL Research創造并推廣的。VPL Research持有許多80年代中期的VR技術專利,他們開發了第一個被廣泛使用的头戴式可视设备(Head Mount Display,HMD)EyePhone和觸覺輸出設備数据手套英语DataGlove[4]虚拟现实的概念是由电影比如《頭腦風暴英语Brainstorm (1983 film)(Brainstorm)》、《割草者英语The Lawnmower Man (film)》才逐漸向大眾普及的。20世纪90年代的VR研究热潮是伴随着霍华德·莱恩格尔德英语Howard Rheingold的非小说类书籍《虛擬實境》(1991)。[5]這本書將這個名詞去神秘化,使得更易於初級技術者和愛好者理解。

歷史[编辑]

1950年之前[编辑]

虛擬實境的概念首先來自於斯坦利·G·温鲍姆(Stanley G. Weinbaum)的科幻小說《皮格马利翁的眼镜(Pygmalion's Spectacles)》[6],被认为探讨虚拟现实的第一部科幻作品,简短的故事中詳細地描述了包括嗅觉、觸觉和全息护目镜为基础的虚拟现实系统。

1950年至1970年[编辑]

Sensorama裝置被发布于1950年代。

莫頓·海利希(Morton Heilig )在50年代創造一個“體驗劇場”,可以有效涵蓋所有的感覺,吸引觀眾注意屏幕上的活動。1962年,他建立一個原型被稱為Sensorama,五部短片同時進行多種感官(視覺,聽覺,嗅覺,觸覺)。Sensorama是機械裝置,據說今天仍在使用。大約在同一時間,道格拉斯·恩格尔巴特使用電腦屏幕當作輸入和輸出設備。

1968年,伊凡·蘇澤蘭與學生Bob Sproull創造第一個虛擬現實及擴增實境頭戴式顯示器系統。這種頭戴式顯示器相當原始,也相當沉重,不得不被懸掛在天花板上。該設備被稱為達摩克利斯之劍(The Sword of Damocles)。

1970年至1990年[编辑]

早期的虛擬現實中,值得注意的是阿斯電影地圖(Aspen Movie Map),它由麻省理工學院於1978年創建,背景是科羅拉多州阿斯彭,用戶可以徜徉在三種街頭模式:夏季、冬季和三維模式。前兩個模式無論春夏秋冬由研究人員實際拍攝城市街道每一個運動。

Atari公司在1982年成立虛擬現實研究實驗室,但是兩年後關閉。然而湯姆·齊默爾曼,斯科特·費舍爾,賈瑞恩·拉尼爾仍持續對虛擬現實相關技術的研究和開發。

到了80年代,賈瑞恩·拉尼爾(Jaron Lanier)使“虛擬現實”廣為人知。拉尼爾於1985年創辦VPL Research研究幾種虛擬現實設備,如數據手套、眼睛電話、音量控制。

在此期間,虛擬現實並不廣為人知,媒體報導在80年代末逐漸增加。虛擬現實來自邊緣文化,例如賽博朋克視為社會變革的潛在手段,毒品文化則稱讚虛擬現實不僅是一種新的藝術形式,更是一個全新的領域[7]。虛擬現實開始吸引媒體的報導,人們開始意識到虛擬現實潛力。有些媒體甚至將虛擬現實與萊特兄弟發明飛機相比[8]

1990年,Jonathan Waldern在倫敦亞歷山德拉宮舉行的電腦圖形90展覽會展示“虛擬性”(Virtuality)。這個新系統是種街機,使用虛擬耳機。

1990年至2000年[编辑]

1991年,SEGA發行SEGA VR虚拟现实耳機街機遊戲和Mega Drive。它使用液晶顯示屏幕,立體聲耳機和慣性傳感器,讓系統可以追踪並反應用戶頭部運動[9]

同年,遊戲Virtuality推出,並成為第一大多人虚拟现实網路娛樂系統。它在許多國家發行,包括舊金山內河碼頭中心一個專門虚拟现实商場。每台Virtuality系統成本為73,000美元,包含頭盔和外骨骼手套,是第一個三維虛擬實境系統[10]

麻省理工學院科學家安東尼奧·梅迪納設計一個虛擬現實系統,從地球“駕駛”火星車,儘管信號嚴重延誤。該系統被稱為“電腦模擬遙控操作”,是虛擬現實的延伸[11]

1991年,羅萊·克魯茲·內拉(Carolina Cruz-Neira),丹尼爾·J·桑丁和Thomas A. DeFanti在電子可視化實驗室創建第一個可視化立方房間,人們可以看到周遭的其他人。

1994年,SEGA發行SEGA VR-1運動模擬器街機[12][13],它能夠跟踪頭部運動並製造立體3D圖像。

1994年,蘋果發布QuickTime VR格式。它是與VR廣泛連結使用的產品。

1995年7月21日,任天堂完成Virtual Boy並在日本發布。

1995年,西雅圖一個組織創造一個「洞穴般的270度沉浸式投影室」,稱為虛擬環境劇場。1996年,同一系統在Netscape Communications主辦展覽會中發表,首次展示虛擬現實連接到網路,內容提要與VRML 3D虛擬世界相連結。

1995年,個人電腦供電的虛擬現實耳機VFX1 Headgear出現,它支持遊戲包含天旋地轉星球大戰:黑暗力量、System Shock和雷神之鎚 (遊戲)

1999年,企業家菲利普·羅斯戴爾(Philip Rosedale)組織林登實驗室(Linden Lab),最初的重點是硬件,使電腦用戶完全沉浸在360度虛擬現實中。

一个2013年版本的Oculus VR公司的Oculus Rift装置, 这家公司于2014年被Facebook以20亿美元收购。

2001年-2018年[编辑]

经济实惠和方便的Google Cardboard.

2001年,SAS3或SAS Cube成為第一個桌上型電腦立體空間,由Z-A生產,2001年4月在法國拉瓦爾完成。

2007年,谷歌推出街景視圖,顯示越來越多的世界各地全景,如道路,建築物和農村地區。一個立體3D模式在2010年推出。

2010年,帕爾默·拉奇創辦歐酷拉,設計虛擬實境頭戴式顯示器Oculus Rift

2013年,任天堂申請專利,提出使用虛擬現實技術概念使2D電視擁有更逼真的3D效果。

2015年7月,OnePlus成為第一家利用虛擬現實推出產品的公司。他們用虛擬現實的平台推出OnePlus 2,在谷歌應用程序Play商店,YouTube上發布。

2015年,Jaunt開發照相機和雲端平台。

2016年4月27日,Mojang宣布Minecraft可以在三星Gear VR上使用。

2016年7月,宏達電與電玩商Valve推出個人電腦VR眼鏡產品HTC Vive[14]

2016年7月,指挥家VRconductorVR发布全球首个大空间多人交互VR行业应用[15]

2018年1月,上海一個團隊首先突破技術難點,於CES大會上推出了商用化的個人8K解析度電腦VR眼鏡,兩眼各4K,有效消除了近距觀看顯示器時人眼的紗窗效應[16][17]

技術與設備[编辑]

一般的虛擬實境設備至少包含一個螢幕、一組感測器及一組計算元件,這些東西被組裝在這個設備中.螢幕用來顯示仿真的影像,投射在使用者的視網膜上、感測器則用來感知使用者的旋轉角度、計算元件則收集感測器的資料,決定螢幕顯示的畫面為何.

額外的設備可能包括一台高階電腦,用以補充計算元件的不足. 也可能有一對把手及定位器,用以偵測使用者的位置.

對螢幕最重要的要求是反應時間,目前電腦、手機等設備所使用的螢幕多為 TFT-LCD,反應時間太長難以滿足虛擬實境的要求,這也是行動虛擬實境最大的挑戰.當前所知效果最好的螢幕為 OLED,但全世界能夠達到足夠品質要求的公司寥寥無幾.

使用[编辑]

基于VR进行音乐演奏

教育和培训[编辑]

已经有对虚拟现实学习所做研究,因为它身临其境的品质可以加强学习。

商业地产[编辑]

通过虚拟现实、混合现实、眼控大数据等多项技术的研发与整合成为VR地产场景化营销的工具。应用最广泛的为VR样板房。

健康疑慮[编辑]

过度使用可能对身体健康造成伤害。 目前最廣為人所知的是一種稱之為「VR暈」的症狀,意思就是連續使用 VR 產品超過一段時間(或為大約20分鐘),即會產生類似暈車般頭暈目眩的效果。這種症狀是由於視覺所看到的影像與身體內部感知到的狀況不一致所造成。例如一個人的身體內部感知覺得往前跨了一步,但視覺上的影像並沒有如預期般後退,像這樣不一致的狀況維持超過一段時間就會產生頭暈的症狀。

相關作品[编辑]

电影
动漫

參考來源[编辑]

  1. ^ (英文)"characters, objects, and images take on the phantasmagoric force of alchemy's visionary internal dramas". Erik Davis, Techgnosis: myth, magic and mysticism in the information age, 1998.
  2. ^ (英文)"perpetual allusion to the materials and the principle of the theater found in almost all alchemical books should be understood as the expression of an identity [...] existing between the world in which the characters, images, and in a general way all that constitutes the virtual reality of the theater develops, and the purely fictitious and illusory world in which the symbols of alchemy are evolved". Antonin Artaud, "The Alchemical Theater", in The Theater and its Double, trans. Mary Caroline Richards, New York: Grove Press, 1958, p. 49, emphasis in original. See also Samuel Weber, "'The Virtual Reality of Theater': Antonin Artaud", in Theatricality as Medium, New York: Fordham University Press, 2004, pp. 277–94.
  3. ^ Garb, Yaakov. Virtual reality. Whole Earth Review. Winter 1987, (57): 118ff. 
  4. ^ VPL Research. http://www.vrs.org.uk. [9 June 2015].  外部链接存在于|website= (帮助)
  5. ^ Rheingold, Howard. Virtual Reality. 1991. ISBN 0-262-68121-8. 
  6. ^ Pygmalion's Spectacles. Project Gutenberg. [21 September 2014]. 
  7. ^ Chesher, Chris. Colonizing Virtual Reality: Construction of the Discourse of Virtual Reality. Cultronix. 1994. (原始内容存档于2016-08-08). 
  8. ^ Barlow, John Perry. Being in Nothingness: Virtual Reality and the Pioneers of Cyberspace. Electronic Frontiers Foundation. 1990. (原始内容存档于2016-01-20). 
  9. ^ Horowitz, Ken. Sega VR: Great Idea or Wishful Thinking?. Sega-16. December 28, 2004 [21 August 2010]. (原始内容存档于2010-01-14). 
  10. ^ Virtuality. YouTube. [21 September 2014]. 
  11. ^ Gonzales, D. (editor). Automation and Robotics for the Space Exploration Initiative: Results from Project Outreach (PDF) 92 (17897): 35. 1991. 
  12. ^ Arcade Heroes Sega's Wonderful Simulation Games Over The Years – Arcade Heroes. Arcade Heroes. [20 October 2015]. 
  13. ^ System 16 – Sega Medium Scale Attractions Hardware (Sega). system16.com. [20 October 2015]. 
  14. ^ VIVE
  15. ^ VRoomXL
  16. ^ 8K VR Headset from China – BS marketing
  17. ^ 8K Headset Proves

外部链接[编辑]

参见[编辑]