【VR虛擬現實知識百科】虛擬現實是什么 智能穿戴設備如何選購

虛擬現實，顧名思義，就是虛擬和現實相互結合。從理論上來講，虛擬現實技術（VR）是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環境，使用戶沉浸到該環境中。虛擬現實技術就是利用現實生活中的數據，通過計算機技術產生的電子信號，將其與各種輸出設備結合使其轉化為能夠讓人們感受到的現象，這些現象可以是現實中真真切切的物體，也可以是我們肉眼所看不到的物質，通過三維模型表現出來。因為這些現象不是我們直接所能看到的，而是通過計算機技術模擬出來的現實中的世界，故稱為虛擬現實。

虛擬現實技術受到了越來越多人的認可，用戶可以在虛擬現實世界體驗到最真實的感受，其模擬環境的真實性與現實世界難辨真假，讓人有種身臨其境的感覺；同時，虛擬現實具有一切人類所擁有的感知功能，比如聽覺、視覺、觸覺、味覺、嗅覺等感知系統；最后，它具有超強的仿真系統，真正實現了人機交互，使人在操作過程中，可以隨意操作并且得到環境最真實的反饋。正是虛擬現實技術的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了許多人的喜愛。

1、桌面虛擬現實

桌面虛擬現實利用個人計算機和低級工作站進行仿真，將計算機的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個窗口。通過各種輸入設備實現與虛擬現實世界的充分交互，這些外部設備包括鼠標，追蹤球，力矩球等。它要求參與者使用輸入設備，通過計算機屏幕觀察360度范圍內的虛擬境界，并操縱其中的物體，但這時參與者缺少完全的沉浸，因為它仍然會受到周圍現實環境的干擾。桌面虛擬現實最大特點是缺乏真實的現實體驗，但是成本也相對較低，因而，應用比較廣泛。常見桌面虛擬現實技術有：基于靜態圖像的虛擬現實QuickTime VR、虛擬現實造型語言VRML、桌面三維虛擬現實、MUD等。

2、沉浸的虛擬現實

高級虛擬現實系統提供完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。它利用頭盔式顯示器（見圖）或其它設備，把參與者的視覺、聽覺和其它感覺封閉起來，并提供一個新的、虛擬的感覺空間，并利用位置跟蹤器、數據手套（見圖）、其它手控輸入設備、聲音等使得參與者產生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。常見的沉浸式系統有：基于頭盔式顯示器的系統、投影式虛擬現實系統、遠程存在系統。

3、增強現實性的虛擬現實

增強現實性的虛擬現實不僅是利用虛擬現實技術來模擬現實世界、仿真現實世界，而且要利用它來增強參與者對真實環境的感受，也就是增強現實中無法感知或不方便的感受。典型的實例是戰機飛行員的平視顯示器，它可以將儀表讀數和武器瞄準數據投射到安裝在飛行員面前的穿透式屏幕上，它可以使飛行員不必低頭讀座艙中儀表的數據，從而可集中精力盯著敵人的飛機或導航偏差。

4、分布式虛擬現實

如果多個用戶通過計算機網絡連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經歷，那虛擬現實則提升到了一個更高的境界，這就是分布式虛擬現實系統。在分布式虛擬現實系統中，多個用戶可通過網絡對同一虛擬世界進行觀察和操作，以達到協同工作的目的。目前最典型的分布式虛擬現實系統是SIMNET，SIMNET由坦克仿真器通過網絡連接而成，用于部隊的聯合訓練。通過SIMNET，位于德國的仿真器可以和位于美國的仿真器一樣運行在同一個虛擬世界，參與同一場作戰演習。

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1、多感知性

所謂多感知性就是指導包括視覺感知外， 還包括聽覺、力覺、觸覺和運動感知、甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。

2、存在感

又稱臨場感，它是指用戶感到作為主角存在于模擬環境中的真實程度。理想的模擬環境應該達到使用戶難以分辨真假的程度。

3、交互性

它是指用戶對模擬環境內物體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度(包括實時性)。我們借助與我們8的感覺器官，在虛擬的環境中體驗真實的環境。

4、自主性

是指虛擬環境中物體依據物理定律進行動作的程度。虛擬現實系統的關鍵技術主要由動態環境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、應用系統開發工具和系統集成技術等五個方面組成。其中動態環境建模技術的目的是根據應用的需要獲取實際環境的三維數據， 并利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環境模型。而三維圖形的生成技術關鍵是如何實現“實時”生成。立體顯示和傳感器技術是虛擬現實中實施交互能力的關鍵。

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虛擬現實立體頭盔的原理是將小型二維顯示器所產生的影像藉由光學系統放大。具體而言，小型顯示器所發射的光線經過凸狀透鏡使影像因折射產生類似遠方效果。利用此效果將近處物體放大至遠處觀賞而達到所謂的全像視覺（Hologram）。液晶顯示器（早期用小型陰極射線管，最近已有應用有機電致發光顯示器件）的影像通過一個偏心自由曲面透鏡，使影像變成類似大銀幕畫面。由于偏心自由曲面透鏡為一傾斜狀凹面透鏡，因此在光學上它已不單是透鏡功能，基本上已成為自由面棱鏡。當產生的影像進入偏心自由曲面棱鏡面，再全反射至觀視者眼睛對向側凹面鏡面。側凹面鏡面涂有一層鏡面涂層，反射同時光線再次被放大反射至偏心自由曲面棱鏡面，并在該面補正光線傾斜，到達觀視者眼睛。

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1、在影視娛樂中的應用

近年來，由于虛擬現實技術在影視業的廣泛應用，以虛擬現實技術為主而建立的第一現場9DVR體驗館得以實現。第一現場9DVR體驗館自建成以來，在影視娛樂市場中的影響力非常大，此體驗館可以讓觀影者體會到置身于真實場景之中的感覺，讓體驗者沉浸在影片所創造的虛擬環境之中。同時，隨著虛擬現實技術的不斷創新，此技術在游戲領域也得到了快速發展。虛擬現實技術是利用電腦產生的三維虛擬空間，而三維游戲剛好是建立在此技術之上的，三維游戲幾乎包含了虛擬現實的全部技術，使得游戲在保持實時性和交互性的同時，也大幅提升了游戲的真實感。

2、在教育中的應用

如今，虛擬現實技術已經成為促進教育發展的一種新型教育手段。傳統的教育只是一味的給學生灌輸知識，而現在利用虛擬現實技術可以幫助學生打造生動、逼真的學習環境，使學生通過真實感受來增強記憶，相比于被動性灌輸，利用虛擬現實技術來進行自主學習更容易讓學生接受，這種方式更容易激發學生的學習興趣。此外，各大院校利用虛擬現實技術還建立了與學科相關的虛擬實驗室來幫助學生更好的學習。

3、在設計領域的應用

虛擬現實技術在設計領域小有成就，例如室內設計，人們可以利用虛擬現實技術把室內結構、房屋外形通過虛擬技術表現出來，使之變成可以看的見的物體和環境。同時，在設計初期，設計師可以將自己的想法通過虛擬現實技術模擬出來，可以在虛擬環境中預先看到室內的實際效果，這樣既節省了時間，又降低了成本。

4、虛擬現實在醫學方面的應用

醫學專家們利用計算機，在虛擬空間中模擬出人體組織和器官，讓學生在其中進行模擬操作，并且能讓學生感受到手術刀切入人體肌肉組織、觸碰到骨頭的感覺，使學生能夠更快的掌握手術要領。而且，主刀醫生們在手術前，也可以建立一個病人身體的虛擬模型，在虛擬空間中先進行一次手術預演，這樣能夠大大提高手術的成功率，讓更多的病人得以痊愈。

5、虛擬現實在軍事方面的應用

由于虛擬現實的立體感和真實感，在軍事方面，人們將地圖上的山川地貌、海洋湖泊等數據通過計算機進行編寫，利用虛擬現實技術，能將原本平面的地圖變成一幅三維立體的地形圖，再通過全息技術將其投影出來，這更有助于進行軍事演習等訓練，提高我國的綜合國力。

除此之外，現在的戰爭是信息化戰爭，戰爭機器都朝著自動化方向發展，無人機便是信息化戰爭的最典型產物。無人機由于它的自動化以及便利性深受各國喜愛，在戰士訓練期間，可以利用虛擬現實技術去模擬無人機的飛行、射擊等工作模式。戰爭期間，軍人也可以通過眼鏡、頭盔等機器操控無人機進行偵察和暗殺任務，減小戰爭中軍人的傷亡率。由于虛擬現實技術能將無人機拍攝到的場景立體化，降低操作難度，提高偵查效率，所以無人機和虛擬現實技術的發展刻不容緩。

6、虛擬現實在航空航天方面的應用

由于航空航天是一項耗資巨大，非常繁瑣的工程，所以，人們利用虛擬現實技術和計算機的統計模擬，在虛擬空間中重現了現實中的航天飛機與飛行環境，使飛行員在虛擬空間中進行飛行訓練和實驗操作，極大地降低了實驗經費和實驗的危險系數。

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1、定義不同

增強現實（AR）是通過攝像機影像的位置及角度精算并加上圖像分析技術，讓屏幕上虛擬世界可以和現實世界場景進行結合與互動。

虛擬現實（VR）是利用PC模擬出三維空間的虛擬世界，可以提供給用戶關于視覺、聽覺等感官的模擬，并且能夠及時、沒有限制地觀察三維空間內的事物，從而達到以假亂真的沉浸感。

2、技術不同

增強現實無需依賴強大的計算設備，僅僅通過智能手機就可以實現各種各樣的功能。

虛擬現實則需要佩戴設備并且還需擁有更加強大的性能，目前還是難以達到令人滿意的要求。

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1、分辨率

（1）手機盒子的分辨率

影響手機盒子品質的因素除了手機自身的屏幕分辨率，最主要的配件就是透鏡；各大廠商的透鏡并沒有太大的差異，購買時挑選一個評價不錯的牌子即刻。

（2）PC VR 的分辨率

起點是單目鏡達到 1080 x 1200px，此時雙目屏幕的分辨率就是 2160 × 1200px，能滿足絕大多數游戲的流暢運行；當然也不宜過高，分辨率過高的話圖像會在鏡頭上發生壓縮、產生銳化效果，得不償失。

2、可視角

可視角指鏡頭上能看到的視野范圍，一般的 VR 設備可視角保持在 96°-120° 之間就可以，因為具備體感旋轉技術，所以可視角太大也沒有必要。

另外，大部分都支持調節焦距，也就是說輕微近視的人不戴眼鏡也可以看得清楚，一般調節范圍在 600 度左右，超過 600 度近視就要選擇佩戴眼鏡了。

3、舒適度

這里說的舒適度，一個是佩戴舒適感，二個說的是眩暈感。要說舒適感，最好的還是 PC VR，因為需要外接設備，所以通常被設計成頭盔狀，無論是舒適度還是貼合度都比較好。

至于眩暈，延遲會直接影響玩 VR 設備是否會頭暈！一般延遲（運行頻率）保證在 90Hz 即可（各個產品的都會標注這一參數，數值越低越好）；如果畫面延遲率高，就會頭暈。

4、設備配置

如果你要購買適合自己的VR設備，那么一定要看自己的手機或者電腦的配置夠不夠。一般來說，手機處理器在驍龍820以上就能比較流暢的運行VR；電腦的話，8G內存起步+i5以上處理器+970以上N卡才能完美運行。如果你的配置比較低，那么你就只能選擇低配版的VR設備。

5、資源問題

選擇虛擬現實設備需要看它支持的資源是否足夠多，否則即使你擁有十分高級的設備但是卻只能玩幾款老套的游戲和看一些無趣的電影，這就讓人十分難受了。因此，最好選擇大品牌的VR設備，這樣就不會因為資源不足的問題而傷腦筋了。

6、看品牌

選擇智能穿戴設備也需要看品牌，這是因為大品牌的產品不僅質量有保證，同時售后服務也更好。而小作坊生產的設備雖然價格便宜，但是卻更容易讓人產生身體不適的感覺。

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