王琦元

大連市第十二中學(xué)

VR眼鏡
——現(xiàn)實(shí)中的虛擬世界

王琦元

大連市第十二中學(xué)

VR是Virtual world的縮寫，中文意思是虛擬現(xiàn)實(shí)。這一概念最早在80年代提出，它綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、傳感器技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，VR眼鏡的風(fēng)靡再次讓這項(xiàng)技術(shù)被熟知，未來(lái)VR技術(shù)將更廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療、航天等各種領(lǐng)域。它的發(fā)展和應(yīng)用前景也更加值得我們期待。

虛擬現(xiàn)實(shí)；光學(xué)成像；傳感技術(shù)

1 VR技術(shù)的歷史發(fā)展

目前公認(rèn)的現(xiàn)在所說的“虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)”，是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾(Jaron Lanier)在80年代提出的，也叫靈境技術(shù)或人工環(huán)境。

20世紀(jì)60年代以前VR技術(shù)還處在模糊幻想階段階段，在長(zhǎng)篇小說《美麗新世界》和小說《皮格馬利翁的眼鏡》等文學(xué)作品里面提到頭戴式設(shè)備可以為觀眾提供圖像，氣味，聲音等一系列的感官體驗(yàn)，以便讓觀眾能夠更好的沉浸在電影的世界中。這是對(duì)VR眼鏡最早的幻想和描述。

20世紀(jì)80年代到90年代，VR技術(shù)開始迅速發(fā)展，從為NASA服務(wù)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備VIVED VR到后來(lái)的裸視3D立體顯示器等各項(xiàng)技術(shù)的成熟，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始離我們的生活越來(lái)越近，但是這項(xiàng)技術(shù)的昂貴造價(jià)讓它在生活中并不能普及而是主要用于軍事方面。

21世紀(jì)以來(lái)，手機(jī)和智能手機(jī)迎來(lái)爆發(fā)，虛擬現(xiàn)實(shí)仿佛被人遺忘。盡管在市場(chǎng)嘗試上不太樂觀，但人們從未停止在VR領(lǐng)域的研究和開拓。到2014年，VR技術(shù)出現(xiàn)井噴式爆發(fā)，各大公司紛紛開始推出自己的VR產(chǎn)品，短短幾年，全球的VR創(chuàng)業(yè)者迅速暴增。

2 VR眼鏡的原理

人之所以能夠看到立體的景物，是因?yàn)槲覀兊碾p眼可以各自獨(dú)立看東西，左右兩眼有間距，造成兩眼的視角有些細(xì)微的差別，而這樣的差別會(huì)讓兩眼個(gè)別看到的景物有一點(diǎn)點(diǎn)的位移。而左眼與右眼圖像的差異稱為視差，人類的大腦很巧妙地將兩眼的圖像融合，產(chǎn)生出有空間感的立體視覺效果在大腦中。由于計(jì)算機(jī)屏幕只有一個(gè)，而我們卻有兩個(gè)眼睛，又必須要讓左﹑右眼所看的圖像各自獨(dú)立分開，才能有立體視覺。

這時(shí)，就可以通過3D立體眼鏡，讓這個(gè)視差持續(xù)在屏幕上表現(xiàn)出來(lái)。通過控制送出立體訊號(hào)(左眼-＞右眼-＞左眼-＞右眼-＞依序連續(xù)互相交替重復(fù))到屏幕，并同時(shí)送出同步訊號(hào)到3D立體眼鏡，使其同步切換左﹑右眼圖像，換句話說，左眼看到左眼該看到的景像，右眼看到右眼該看到的景像。3D立體眼鏡是一個(gè)穿透液晶鏡片，通過電路對(duì)液晶眼鏡開﹑關(guān)的控制，開可以控制眼鏡鏡片全黑，以便遮住一眼圖像；關(guān)可以控制眼鏡鏡片為透明的，以便另一眼看到另一眼該看到的圖像。3D立體眼鏡就可以模仿真實(shí)的狀況，使左﹑右眼畫面連續(xù)互相交替顯示在屏幕上，并同步配合3D立體眼鏡，加上人眼視覺暫留的生理特性，就可以看到真正的立體3D圖像。光是由互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成的電磁波，自然光是很多電磁波的混合物，它在各個(gè)方向的振動(dòng)是均勻的，當(dāng)經(jīng)過特定的物理裝置就可以讓光只在某一個(gè)方向上振動(dòng)，通過在顯示屏上安裝偏振片同時(shí)人眼佩戴相應(yīng)的偏振眼鏡就可以看到3D的圖像。這就是3D眼鏡的一種光學(xué)成像方式。

同時(shí)，利用仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)人機(jī)接口技術(shù)多媒體技術(shù)傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)借助計(jì)算機(jī)及最新傳感器技術(shù)就可以創(chuàng)造出一種嶄新的人機(jī)交互方式。讓人在虛擬的世界中感受“現(xiàn)實(shí)”。

3 VR眼鏡的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，VR技術(shù)在近些年也發(fā)展迅速，目前更是在各種領(lǐng)域都有廣泛地應(yīng)用。

娛樂方面，VR眼鏡可以讓游戲玩家在游戲中身臨其境，感受更加逼真的虛擬世界。同時(shí)，人們也可以足不出戶利用VR眼鏡看演唱會(huì)等。各項(xiàng)體育賽事也可以利用VR眼鏡技術(shù)讓直播更加精彩。

教育方面，VR與教育的結(jié)合，絕對(duì)可以顛覆以往的教學(xué)模式，將老師針對(duì)全班同學(xué)的無(wú)差別教學(xué)，顛覆為真正的個(gè)性化因材施教，每一位學(xué)生都可以在虛擬環(huán)境中，聽老師為自己講課，還能與老師對(duì)話。

醫(yī)學(xué)方面，借助VR，人們可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球﹑HMD﹑感覺手套，學(xué)習(xí)了解人體內(nèi)部各器官結(jié)構(gòu)，對(duì)虛擬的人體模型進(jìn)行手術(shù)等，觀測(cè)手術(shù)后的效果，還可以利用VR技術(shù)訓(xùn)練新醫(yī)生。

重現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)可以將你融入不同的地點(diǎn)和時(shí)間中。對(duì)于重現(xiàn)犯罪現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說，這堪稱完美方式，因?yàn)樗梢詭椭业胶头治鲎畛醣缓雎缘臇|西。警方可使用先進(jìn)相機(jī)拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片，并制作成360度全景視頻，隨后一系列事件將被再現(xiàn)。調(diào)查人員只需戴上簡(jiǎn)單的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，就可以環(huán)顧四周以便發(fā)現(xiàn)更多線索。當(dāng)犯罪現(xiàn)場(chǎng)處于繁忙街區(qū)等無(wú)法保持完整的地方時(shí)，這種技術(shù)更加重要。

軍事訓(xùn)練，虛擬現(xiàn)實(shí)可稱為現(xiàn)實(shí)世界訓(xùn)練的有效補(bǔ)充，士兵們可身處安全環(huán)境中，但卻可模擬各種可能的戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)和敵人。在飛行模擬和戰(zhàn)場(chǎng)模擬中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已被應(yīng)用其中。更為先進(jìn)的移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)可讓士兵置身于移動(dòng)平臺(tái)上，以便于更好地模擬真實(shí)場(chǎng)景。

4 VR技術(shù)的前景與展望

VR技術(shù)可以說是當(dāng)前最為熱門的一項(xiàng)技術(shù)，在未來(lái)的發(fā)展中，也將更加廣泛的應(yīng)用。例如，阿里巴巴在今年提出的VR虛擬購(gòu)物，未來(lái)，人們不再只能在購(gòu)物平臺(tái)上“二維”的選擇購(gòu)物，VR技術(shù)將讓人們可以隨時(shí)隨地真實(shí)體驗(yàn)“逛街”的樂趣。未來(lái)，也許我們的生活將與VR技術(shù)緊密聯(lián)系，無(wú)論你身在何方，隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行各種活動(dòng)，甚至不用出門就可以“環(huán)游世界”。但是VR技術(shù)需要用來(lái)與計(jì)算機(jī)連接的“頭盔”，難免在生活的普及中會(huì)造成不便利。同時(shí)不得不提到的是，另一種技術(shù)AR，與VR類似但是與VR不同的是，AR是將“現(xiàn)實(shí)”與“虛擬”聯(lián)系在一起，未來(lái)的透明AR眼鏡有望實(shí)現(xiàn)大的突破，就是既能讓用戶隨身攜帶，又能在他眼前顯示超大屏幕，還能把以假亂真的3D內(nèi)容渲染到他看到的現(xiàn)實(shí)世界里。所以，虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)發(fā)展不會(huì)停步，人類也不會(huì)停下探索的步伐。終有一天，在電影里，科幻小說里出現(xiàn)的虛擬與現(xiàn)實(shí)完美融合的世界會(huì)成為現(xiàn)實(shí)！