VR，讓虛擬世界觸手可及！
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文丨 e-works原創專題
2016是開啟虛擬現實的新紀元。當然，很多人依然好奇虛擬現實究竟有何特別之處，尤其是那些尚未體驗過這項技術的人，今天小編就給大家科普一下有關虛擬技術的基礎知識。
01什麼是虛擬現實？虛擬現實，又叫靈境技術，是外文Virtual Reality的翻譯，簡稱為VR。百度百科針對虛擬現實的最新定義非常簡單：虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機模擬系統，它利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的互動式的三維動態視景和實體行為的系統模擬，使用戶沉浸到該環境中。
從這段話中，我們可以看出虛擬現實已經成為模擬技術的一個重要發展方向，即虛擬現實是模擬技術結合計算機圖形學、人機介面技術、多媒體技術、感測技術和網路技術等多種技術融合、交叉的一門前沿技術。這其中還能看出虛擬現實的三個關鍵特點：可交互性、三維感、沉浸感！
02虛擬現實發展歷程圖
▼手機向左旋轉橫屏看下圖
虛擬現實基於立體眼鏡的工作原理
基於HMD的虛擬現實系統工作原理
正方：首先，以Facebook（Oculus）、Samsung、HTC、Valve、索尼以及Google等為首的技術大公司紛紛完成了VR布局並於本月初聯合成立VR聯盟，虛擬現實全球生態體系正在形成；
其次，在VR領域，資本的投入、技術的進展、新產品的發布，以及VR大數據的一系列應用及推進，都呈現爆發性的增長；第三，VR開始從一個小眾的媒介慢慢發展成為一個大眾媒介，今年的美國大選藉助虛擬現實技術，通過VR直播、虛擬集會、VR數據分析為大眾呈現了整個大選過程。
反方：虛擬現實仍存在很多技術難題需要解決，短時間內VR產業快速發展無從談起。首先，VR硬體發展面臨硬體配置要求極高，價格昂貴的門檻、標準不統一等問題；
其次，VR內容發展面臨內容資源匱乏，VR產品品質粗糙，兼容性差；第三，虛擬現實會引起健康風險，難以避免的眼疲勞、眩暈和噁心是虛擬現實體驗帶來的副作用；此外，虛擬現實技術還存在屏幕的清晰度不夠、畫面延遲、設備分裂且適配難度大、使用場景局限、各個平台之間不能互相支持等問題。
05VR與AR、MR的區別隨著越來越多帶「R」的技術出現，人們也變得迷茫起來，很多人在問，這三種技術到底指的什麼？三者的區別又是什麼？各自應用在哪些領域？下面我將舉些實際的例子說明，希望各位看完後能茅塞頓開。
VR（Virtual Reality虛擬現實），說得通俗一點就是假的、人工製造的情景，所看到的情景全部是靠設備產生的。VR呈現的場景往往通過VR採集設備（如相機）、景象製作設備、計算機軟體、VR眼鏡等工具聯合提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓人們進入到「虛擬」的世界中，如同身臨其境。最典型的VR應用例子如VR遊戲或VR演唱會直播，你無需在現場，通過VR把你「虛擬」到演唱會現場。
AR（Augmented Reality增強現實），通俗解釋是真假結合，它是將虛擬的信息應用到真實世界，使真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面或空間中，使之能夠同時存在。一個典型的應用場景：用戶戴著AR眼鏡，當他進入一家水果超市，AR眼鏡會立刻提示他面前這堆水果的種類與產地、酸度、甜度、是否無公害、以及被採摘存儲時間等信息，這些信息能讓使用者能夠輕鬆的判斷這些水果是否新鮮合口味。或者是一名飛機工程師，在進行發動機檢修的時候，AR眼鏡會自動提示他面前的零件的剩餘壽命，是否需要更換，以及相關的備件的擺放位置和操作手冊等。
MR（mixed Reality混合現實），是AR和VR的結合，取二者所長棄二者所短，當然混合現實還屬於比較新的一項概念，未來還有很大的發展空間，目前主要指可穿戴設備的發展。舉個MR應用的例子，當你站在一座商場前面，戴上MR設備，你看到了所有打折信息，同時你也可以看這座商場從規劃圖到修建完畢的整個過程，就如同你參與了修建一樣。
如果你三種技術都曾體驗過，應該可以從畫面和視覺呈現方式上區分這3項技術。從畫面的角度來講，VR是純虛擬數字畫面，而AR為虛擬數字畫面加上裸眼現實，MR是數字化現實加上虛擬數字畫面。進一步解釋MR和AR的區別在於：MR通過一個攝像頭讓你看到裸眼都看不到的現實，AR只管疊加虛擬環境而不管現實本身。
從視覺呈現方式來講，VR的視覺呈現方式是阻斷人眼與現實世界的連接，通過設備實時渲染的畫面，營造出一個全新的世界；AR的視覺呈現方式是在人眼與現實世界連接的情況下，疊加全息影像，加強其視覺呈現的方式；MR（混合現實）是虛擬現實技術的進一步發展，該技術在虛擬世界、現實世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息迴路，以增強用戶體驗的真實感。一句話概述AR、MR的區別：虛擬信息如果跟隨視線移動就是AR，如果相對於真實物品固定的就是MR。MR的典型代表莫過於微軟的HoloLens混合現實技術了。
06典型案例
虛擬遊戲
伴隨著技術條件的初步成熟，設備應用的日臻完善，虛擬與遊戲的結合率先打開了虛擬市場的藍海。相比較於其他領域，虛擬遊戲的發展有著天然的優勢：首先，虛擬遊戲開發商基本可以使用現有的遊戲開發流程及開發工具進行虛擬現實遊戲開發，相對而言，開發成本會大幅降低，過渡也會比較平滑。
遊戲對很多人有些與生俱來的強吸引力。即使是Facebook CEO馬克.扎克伯格也抵擋不住其魅力，為Oculus Toybox叫好「這是我最近感受到的最瘋狂的Oculus體驗」。而Oculus亦已宣布，將與多家遊戲工作室進行合作，預計今年年底遊戲數量將達到100多款。虛擬遊戲在虛擬現實的應用，實屬勢不可擋。
視頻娛樂
如今的電影院的觀眾已經在享受3D電影了，但是有了類似Oculus Cinema的app，觀眾可以更加沉浸在電影體驗里。他們可以通過VR頭顯設備投射出的巨大虛擬屏幕看電影，就好像在自己的個人影院里。
在圖像和聲音效果的包圍中，他們會覺得自己身臨其境。例如通過VR電影拍攝公司Next VR提供的服務，你可以身臨其境地觀看太陽馬戲團的表演，或者Codeplay的演唱會，遠離瘋狂粉絲的喧鬧。
虛擬直播
目前虛擬直播十分火紅。此前，使用三星Gear VR配合相關App就能觀看NBA球賽直播，其高清畫面和流暢度使得畫面與現場相差無幾，逼真程度堪比現場觀看。
總部位於美國舊金山的初創公司LiveLike VR開發了一個虛擬體育館的應用程序，無論來自同一地區還是世界各地的朋友都可以在虛擬現實里一起觀看比賽。
醫療保健
醫療保健一直都是虛擬現實技術的主要應用領域。一些機構利用計算機生成的圖像來診斷病情。虛擬現實模擬軟體公司Surgical Theater and Conquer Mobile，使用CAT掃描或者超聲波產生的診斷圖像來生成患者解剖結構的3D模型。虛擬模型幫助新的和有經驗的外科醫生來決定最安全有效的方法定位腫瘤，決定手術切口，或者提前練習複雜的手術。
除了手術，虛擬現實可以用作一種高性價比而且有趣的康復工具。在歐洲中風和腦損傷的病人現在可以使用MindMaze創造的沉浸式虛擬現實療法恢復運動和認知能力，據該公司所說，恢復速度要比傳統的物理療法更快。MindMaze里的虛擬練習和實時反饋讓恢復過程好像是玩遊戲，有助於鼓勵患者每天練習活動。
教育
虛擬現實內容和訪問在全球的分布格局無疑會影響教育的轉型。虛擬現實學習的早期應用領域主要集中在硬科學領域，硬科學包括生物學、解剖學、地質和天文，通過與三維物體、動物環境的交互方式，顯著提升課程的專註度並增加了學習機會。
據報道，美國聖澤維爾大學的850學生通過虛擬現實技術學習了關於太陽系的知識，並且搭上太空飛船探索了太陽系每一個星球。這樣的教學無疑是令人期待的。
工程
很多年以來，從設計過程到虛擬原型，汽車製造商一直在使用高科技模擬設備。使用Oculus Rift，福特汽車公司已經讓虛擬現實成為其汽車研發的中心。在密歇根州迪爾博恩的沉浸式實驗室，員工可以帶上虛擬現實頭盔來檢查汽車的內部和外部，也可以在汽車被生產出來以前坐在車裡體驗。這個虛擬現實原型系統允許來自不同部門的設計者和工程師們仔細檢查不同的元素，比如發動機和內飾，以及發現一些潛在的問題。
此外，隨著計算機技術的發展，虛擬現實早已在CAD計算機輔助設計、CAE計算機輔助分析、CAM計算機輔助製造等行業深入應用。汽車製造業也是同樣的道理，有很多汽車設計，都是藉助虛擬現實技術來進行前期樣機的設計評測的。
這些技術也和虛擬現實技術有著千絲萬縷的聯繫。在汽車設計階段，廠商可以利用VR技術得到1比1的模擬感受，對車身數據進行分層處理，設置不同的光照效果，達到高度模擬的目的。然後還可以對該模型進行動態實時交互，改變配色、軸距、背景以及查看細節特徵結構。設計師可以第一時間看到效果。
零售
很多人已經對於在線購物網站很熟悉，但是像Trillenium一樣的虛擬現實應用將會成為消費者在線購物的下一站。這些應用可以提供整個商店的虛擬導遊，提高傳統在線購物的體驗。相對於傳統的通過查看網站目錄購物，消費者可以得到實時的購物體驗，甚至和朋友一起購物。該應用已經得到歐洲一家最大的在線零售商ASOS的注意。通過與Trillenium的合作，消費者很快就可以通過使用他們的頭盔從ASOS上購物，就像從亞馬遜上買東西一樣輕鬆。
淘寶購物節上刷爆朋友圈的「Buy+」，率先為我們展示了VR在購物領域所引發的非凡體驗。雖然當時僅進行了內衣等商品的展示，但根據阿里官方的計劃，淘寶Buy+除了能為用戶帶來360度全景浸入式購物體驗之外，還具有「更換大小/顏色」、「買家秀」、「賣場展示」等環節，甚至還有虛擬導購員和社交的角色。在國外，亞馬遜雖然相對低調，但也在緊鑼密鼓地謀劃著進軍增強現實購物領域。相信在不久的將來，充分結合了線上便捷與線下體驗的VR購物，將打破傳統的物理購物限制，並由此引領新未來購物的新模式。
軍事
目前VR技術在軍事領域的應用集中在模擬真實戰場環境和模擬諸軍種聯合演習兩方面。
將虛擬現實應用于軍事領域，符合減少人員、物資的損耗，提高軍事訓練效費比的現實需求與發展方向。今後的應用將會越來越廣泛，發揮的作用也將會越來越大。而隨著VR技術的進一步發展，未來的士兵將在模擬艙內身經「百戰」，體驗生死，磨練意志，嫻熟戰術技能。超前的訓練使軍隊在虛擬中體驗戰爭、把握戰爭，以往那種認為「戰術專家是打出來的，而不是訓練出來」的觀念正面臨嚴峻挑戰。超前模擬已成為軍事訓練的全新領域。
服裝設計
在美國，虛擬現實技術已融入服裝設計，消費者可以在家裡帶上一個VR眼鏡，通過網店試選衣服。
消費者可以將自己的身體數據上傳給服裝設計師，設計師可以在虛擬空間里先選擇和設置布料的參數(重力，風力)，進行人體動力學運動的模擬和模擬，人們在購買衣服時可以在家試穿虛擬的衣服，然後購買，這樣就不會出現網購尺碼或樣式不滿意的結果。
建築設計
國內一家在建築設計領域以VR技術為切入口的公司——光輝城市。該公司的建築設計師將Sketchup、3Dmax等主流模型文件一鍵上傳至光輝城市旗下的Smart+平台，半小時左右即可獲得由雲端引擎全自動轉化的VR虛擬現實展示方案，客戶可以戴上VR頭顯觀看全方位的立體建築模型。
效果圖是建築行業里的重要環節之一，如果交互性不足，效果圖只能做定點渲染，展現的內容非常有限。動畫雖然可以多方位展示構想，但人卻不能參與其中進行隨心所欲的漫遊。虛擬現實技術的引入可以使設計師和客戶在設計的場景里自由走動，觀察設計效果，完全替代了傳統的效果圖和動畫，實現3D漫遊。
旅遊
所謂VR+旅遊，即通過VR頭顯，讓用戶領略世界各地的風景無限。當這些風景以3D交互視頻的形式、360度全景式呈現在我們眼前的時候，也就意味著我們將可以抵達任何想要到達的目的地，無論是外國，還是外星球，這將是多麼令人神往。
就好比在去年的F8開發者大會上，扎克伯格為希望去義大利小鎮的觀光者展示了一段VR旅遊視頻，讓大家以虛擬方式「實地」考察當地的酒店和風景，甚至可以在市場或城市廣場上閑庭信步，感受其真實的體驗。
總之，經過50多年的演進和積累，虛擬現實正處在抵達技術臨界點的前夜，在全球範圍內掀起了虛擬現實普及化的浪潮。在虛擬現實的奇妙世界中，人們可以穿上模擬飛行裝置，從第一視角體驗鳥兒飛翔的感覺；可以為了挑戰極限、追求刺激，而去乘坐更為帶感的虛擬現實過山車；更可以藉助「無重力」模擬器體驗在太空站做宇航員的感受……而這一切都是虛擬現實技術帶給人類的新體驗。在未來，隨著虛擬現實與互聯網、機器人、人工智慧、大數據等技術的進一步發展與融合，VR技術在各個領域的應用必將得到拓展，與人們衣食住行的聯繫也必將變得更為緊密。
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