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VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”
發布時間:2020-03-05

VR技術·上

有關VR的“靈魂拷問”

2014年3月,Facebook率先宣布以20億美金收購Oculus,隨后谷歌對Magic Leap公司投資5.24億元,索尼等巨頭也紛紛加入VR產業。

2016年開始,國內也刮起了“VR風”,各類VRXX層出不窮。這股風頭持續至今,“VR元年”還在繼續。

但,最初的狂熱褪去,冷靜下來理性思考,你真的懂VR嗎?

什么是VR?

(以下內容約3.4k字,閱讀時間較長,知識點眾多,

請未成年在家長陪同下觀看,成年人倒杯水坐下慢慢看)

VR定義

VR的全稱為Virtual Reality,中翻譯為“虛擬現實”。1968 年計算機圖形學之父Ivan Sutherlan 開發了第一個計算機圖形驅動的頭盔顯示器HMD及頭部位置跟蹤系統,是VR技術發展史上一個重要的里程碑。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖1)圖片來源:m.expoon.com

帝國理工學院教授Jennifer Whyte對于VR的定義是:Application in which we can interact with spatial data in real time.

定義有三個關鍵詞:

Interact:用戶要能和數據以及信息互動Spatial:VR的模型或者信息是3DReal Time:與信息的互動要是即時的

成像原理

VR與傳統屏幕的不同,追根溯源起來我們要先聊一下人眼如何形成“立體感”。立體感的產生原因主要是“雙眼效應”。人有兩只眼睛,兩只眼睛的位置不同,一只靠左一只靠右。視網膜收集到不同的景物信息,在大腦中進行疊加,這樣就會產生距離感和立體感。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖2)圖片來源:jx.house.ifeng.com

小時候我們玩過的紅綠眼鏡就是營造了左右眼視差來實現的立體感。而立體電影的“兩種”影像是利用兩個角度稍微不同的攝影機所拍攝的,然后再由不同偏振方向的光線呈現在螢幕上面,而配套使用的立體眼鏡上面是兩塊不同的偏振片,當光線通過偏振片(佩戴的立體眼鏡)時,偏振片會濾去偏振方向與偏振片不同的光線,而只保留方向相同的光線,從而使用者的兩眼就分別接受到不同的光線,而產生視覺上的錯覺——立體效果。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖3)圖片來源:sohu.com

人根據光強衰弱(近處物體清晰,遠處物體模糊)可以一定程度分辨物體遠近,而且人眼并非平面,因此即使單眼視角是可以分辨立體物體的。

VR分類

廣義上來說,VR有三個維度/層面:

Immersive:即為用戶所有感官都融虛擬世界中,家經常說到的Occulus Rift就屬于此類,因為所有感官都被虛擬環境所包圍;Non-immersive:同第類相反,其并不提供個全面的感官替代,而是讓用戶通過個屏幕之類的媒介與虛擬信息等進互動,如全景看房,全景看車;Augmented:把虛擬信息和現實世界融合要想再復雜的分類,VR,特別是 Augmented Reality (即AR),當然還有更細的分類:Real Reality (真實現實)→ Augmented Reality (融合現實,投射虛擬物品到現實物品上)→ Mediated Reality (現實物品虛擬化)→ Augmented Virtuality (融合虛擬,從虛擬環境中嵌現實物體)→ Virtualized Reality (虛擬化現實,將現實物體投射到虛擬環境中)→ Virtual Reality (虛擬現實,所有現實物體及環境被虛擬化)。

交互方式

據資料顯示,目前公認的VR交互共涉及八部分技術:動作捕捉( Perception Neuron),觸覺反饋(稱其為“VR的心臟”),眼球追蹤(被稱為“VR的心臟”,尚未有完美方案),手勢跟蹤(NimbleVR),方向追蹤,語音交互,傳感器(如萬向跑步機),一個真實場地(虛擬現實主題公園The Void)。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖4)圖片來源:item.btime.com

應用

以上所述并不足以支撐“VR是一種剛需”,畢竟很多功能并非VR獨有。但不是剛需就不代表其為一種偽需求。VR系統已經在某些方面顯露出革命性的曙光:

成本低。例如應用在員的訓練中,特別是考驗在緊急情況下的處理方案,相比于真正發生災難性后果,預演的效果不言而喻;對問題的發現能提前,如處理工業建筑設計上的不足和與客戶期望的偏差。運VR能很直觀的讓客戶體驗到未來成型項目,提早解決將來由于理念不同帶來的問題;全感官的體驗,目前其主要體現在娛樂業,但對于建筑行業以及教育業也很重要。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖5)圖片來源:yiweifen.com

福布斯技術委員會的14名成員曾經于2018年預測了虛擬現實(VR)和人工智能(AI)技術改變世界的14大應用方式。這些預測涵蓋了諸多領域,從醫療保健、建筑、教育、工作方式到日常生活。包括產生首席AI官的職位,將VR和AI技術的結合從而為學習者提供身臨其境的個性化學習并徹底改變現有教育的方式等。

虛擬現實VR是一場交互方式的新革命,人們正在實現由界面到空間的交互方式變遷。未來多通道的交互將是VR時代的主流交互形態。

什么參數影響VR設備的效果?

現在人們想要體驗VR設備帶來的沉浸式體驗,最方便最直接的就是選購一臺VR頭戴設備,用于觀看視頻或者暢玩游戲。目前市面上的VR頭戴設備經過了數次迭代跟技術更新,已經出現了8K分辨率的高清畫質,總體來說它們具有以下特點:便攜、技術前景樂觀、十分多的第三方配件。但也有一些不足:畫質音質不足、佩戴尚不舒適、國內使用復雜 、平臺游戲少、用戶群體有待開發、VR頭顯總體價格居高不下等。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖6)圖片來源:ifanr.com

第一次接觸的消費者在選購時也會遇到一些迷惑:VR設備怎么選擇,那些參數和專業名詞都代表什么?除了錢,還有什么在阻礙我們體驗完整的VR?

VR最重要的體驗來自眼睛,其次是其他身體感受。

眼睛感官是最重要的,包括以下:

1.平滑細膩的影像,主要受清晰度和幀數影響;

2.可視角度。可視角度決定沉浸感。人眼的視野可以達到220度,如果視野受限,我們就感覺類似隔著門縫看世界。

身體感受主要是互動性,追蹤精度以及舒適度。

根據重要性的排序,有高級玩家給出這樣的排序:清晰度 > 幀數 > FOV可視角度 > 追蹤精度 > 舒適度。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖7)圖片來源:pushthink.com

清晰度

影響清晰度的因素首先是VR設備的分辨率,其次是鏡片的質量。大多數設備為了降低成本縮小體積,都選用了菲涅爾濾鏡對圖像進行放大,而不是采用昂貴的透鏡陣列方式。所以在分辨率相同的情況下,誰擁有更好的鏡片,誰的清晰度就最好。而 Valve Index的雙晶體鏡片設計種優化后的雙菲涅爾透鏡設計,從而能實現更好更有效的分辨率。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖8)

圖片來源:chtf.com

幀數

幀數主要取決于屏幕刷新率,但實際效果不僅受此限制。

據官方宣稱Index有120Hz刷新率,小派5K+也達到了同樣的參數。但要說的是,不同游戲對不同設備有著不一樣的優化效果,所以顯示屏幕的設計刷新率并不一定就是眼鏡能看到的幀數,實際效果還是要看處理畫面的能力是否拖了后腿。當然游戲的更新也會使得畫面幀數有浮動。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖9)圖片來源:tuxi.com.cn

FOV可視角度

FOV的重要性就像顯示器的比例。如果讓大家回到早期的4:3顯示屏去玩游戲,可能大家都會搖頭。目前的顯示器標配16:9,而且21:9的帶魚屏也在逐步流行,同時還在擴大,這樣做的目的就是讓顯示視野更貼近人類的視野。所以FOV自然是越大越好。比如小派5K+號稱可以達到170度的可視角度,真正貼近了人類視野,遠大于Vive Pro跟Rift S等設備。那么同時,更大的Fov也有其缺點,比如邊緣分辨率會差,邊緣會有一些圖像撕裂,同時圖像會有輕微的魚眼效應。

追蹤精度

基站類追蹤(Outside-in),主要通過環境內放置2個或多個信標,向頭盔發送信號,通過算法確定位置。因此信號的頻率決定了定位精度。現在業內認為由內向外(Inside-out)的定位是未來的趨勢。由內向外的方式不需要定位基站(燈塔),所以對追蹤精度不高的用戶可以考慮,如不玩《Beat Saber》的手速跟不上的朋友。

以Oculus公司的Quest一體機為例,它使用Oculus insight追蹤系統,不需要定位器與基站,所有東西可以放在一個小盒子里拎走。而且Quest十分方便,戴上即玩,結束即摘,不需連接電腦。當然他也不是完美的:幀率不高,可視角度不夠大,畫質甚至比不過一臺高分辨率的手機。雖然三千多的售價仍然令學生等普通消費者略顯尷尬,但是它還算是為“VR下鄉”邁出了一步。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖10)圖片來源:taobao.com

當然,現有的設備都不可能提供電影級別的VR體驗,且價格偏貴,可體驗內容不多。是趁機入手做名時代弄潮兒,還是謹慎觀望看旁人試水?這就要拍拍自己的心和錢包來決定了。

另外,本文最后鏈接附送了一份自制VR紙盒的圖紙(pdf版),心(pin)靈(qiong)手(ru)巧(wo)的朋友可以嘗試。(提取碼:ynr0 )

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖11)(以上為配套使用說明)

什么內容為VR體驗賦能?

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖12)圖片來源:bilibili.com

b站名為“老師好我叫何同學”的up主,曾因對5G應用做出“有天我們回望此刻,會發現速度是5G最無聊的應用”的預測而大火。如今VR的情況與此有點異曲同工之妙:技術依然在前進,但一系列感官并不夠真實的VR看房、VR看車,以及飽受吐槽的VR博物館等內容讓我等普通看客有點兒失望。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖13)圖片來源:kaoyanaili.tuxi.com

綠洲團隊自研的VR游戲“綠洲VR”于12月12日全球首發登錄Steam,其上線版本同時支持PC和VR雙平臺,這款內測期間被玩家評為“最值得期待的國產VR游戲”,正式上線后采取下載免費的策略。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖14)圖片來源:baidu.com

與之前爆紅網絡的“教老外說中文”的VRchat相比,“綠洲VR”是提供完全沉浸式社交體驗,包括全身追蹤、社交、創造等。

它是否能成為下一個“新晉網紅”也許還需要經歷時間的推敲,但描述這款游戲,或許會讓你對VR體驗有全新的期待。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖15)圖片來源:cloud.tencent.com

全身追蹤,顧名思義,就是從嘴唇、面部表情、眼球到四肢手指的全方位追蹤,在虛擬世界里完全還原你的所作所為;社交是讓你在三維虛擬世界里認識新的朋友,并且在虛擬世界里唱歌跳舞、玩狼人殺桌游、殺僵尸打怪升級;創造是賦予用戶在虛擬世界里“定義”的權力,讓你可以“定義”自己的形象、創造自己喜歡的世界、和朋友一起玩耍的小星球等。

網友“青山風OK”表示,體驗過《綠洲》后,“除了VRC,類似的東西還有RecRoom,Sansar,國內的除了綠洲,更早的有個叫VRlife的,其實都各有特色。但相比于RecRoom和Sansar兩個國外作品,國內的VRlife和綠洲真的就顯得稚嫩很多。”

不過親民的是,雖然是VR游戲, 但它也可以用鍵鼠操作,這就降低了用戶的門檻。同時也有玩家戲稱“0元買游戲,3000元買設備”。

游戲還可以通過SDK上傳自己喜歡的人物模型,相信這可以讓很多宅男在虛擬世界中實現自己夢想。官方也透露在不久的更新版本中將增加世界編輯器,玩家可以自由創造心中的那個“綠洲”。

VR技術·上|有關VR的“靈魂拷問”(圖16)圖片來源:ifeng.com