(AR)和虚拟现实技术

VR、AR技术机电工程系张艳华Navdy车载抬头显示设备1什么是VRVR：（VirtualReality，即虚拟现实，简称VR），是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。虚拟现实是近年来出现的高新技术，也称人工环境。利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。9DVR虚拟现实体验馆2D3D和VR的区别2D：平面显示，就像看到一面白墙一样，没有立体感3D：立体显示，让我可以看到立体的图像，但是不能感知到多少物体；VR：立体显示，使我们真的身处在那个空间里，可以突破时间和空间的限制。当我们戴上VR头盔，就可以直接穿越进我们想要的场景里，可以是一段我们未来要去的旅游景点，也可以是任何我们想要去的地方。（1）浸没性浸没性是指用户感到作为主角存在与模拟环境中的真实程度。理想的环境应该使用户难以分辨真假。使用户全身心投入到模拟环境中，该环境中的一切看，听，动上去感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉。（2）交互性用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。如，用户可以用手直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体繁荣重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。（3）构想性强调虚拟现实技术具有广阔的可想象空间，可拓展人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。2VR产品定位1、虚拟展馆建设网上虚拟博物馆、品牌馆，让更为广泛的观众群体能够在网络平台上真实感受展馆及展品，用在线互动的方式体验“身临其境，畅游无限”的精彩世界。2、活动、体验定制开发借助VR技术的科技性和前沿性，结合相关硬件如：虚拟头盔、体感设备等，根据需求，进行活动体验、游戏等定制化开发。3VR应用案例除了游戏外，VR技术在军事训练、医疗模拟等方面都有广泛的应用前景，房地产商已经开始用VR头盔让买主看虚拟样板间，医疗上用虚拟现实治疗心理创伤和精神恐惧，甚至是整容手术，美国空军飞行员利用VR驾驶最新“F35闪电II”五代战机，NASA用PSVR训练操纵太空机器人VR看样品房VR过山车游戏VRCS大战身临其境的体验虚拟维修虚拟现实系统解决方案4VR工作原理VR应用硬件实例参考——OculusRiftOculusRift是一款虚拟现实设备，可在娱乐活动中体验身临其境的感觉。最初OR是为游戏而设计的，但之后发展决定应用到更为广泛的领域，包括观光、电影、医药、建筑、空间探索以及战场上。OculusRift的消费成本约为1500美元，折合人民币9300元左右VR应用硬件实例参考——OculusRift拆解图主体头戴显示器框架主要芯片镜片框架短焦透镜VR应用硬件SNOY-Morpheus头盔1920×1080的分辨率；•刷新率为120Hz或60Hz；•可视角度约100度；•3D音效；•5.7英寸OLED屏幕；•采用9个外置LED追踪器来进行360度位置追踪；•连接接口：HDMI以及USB；•配备加速度计和陀螺仪。传闻其售价为399欧元，约合人民币2700元VR应用硬件SAMSUNGGearVR头戴设备1、新款GearVR是用Oculus公司的VR配件打造而成，没有自带屏幕。2、用户必须有一台GALAXYNote4手机。3、在使用了两个小时后，Note4的电量从80%掉到了20%。三星GearVR乐视超级VR5什么是ARAR：（AugmentedReality，即增强现实。简称AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术最早于1990年提出，随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途越来越广。6AR工作原理7VR和AR的区别VR是平台，而AR是一种应用——或者说是许多应用的交互终端虚拟现实（VirtualReality，简称VR），是由美国VPL公司创建人拉尼尔（JaronLanier）在20世纪80年代初提出的。具体内涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中，计算机生成的、可交互的三维环境成为虚拟环境。AR的定义很广泛，技术种类众多，目前主流的AR是指通过设备识别判断（二维、三维、GPS、体感、面部等识别物）将虚拟信息叠加在以识别物为基准的某个位置，并显示在设备屏幕上，可实时交互虚拟信息。总结起来即识别、虚实结合、实时交互。8AR产品定位1、与传统纸媒结合与传统纸媒结合，在原有纸媒基础上进行AR设计开发，包括AR杂志、AR报纸、A产品介绍等，增加纸媒的趣味性和内容。常用在新品演示、产品展示、营销宣传活动、教育出版等2、与周边环境、事物结合脱离识别图，基于周边环境和真实事物进行设计开发，使用者可直接获取程序所添加的或联网实时内容，常在博物馆、城市数字地图、以及产品营销展示中应用3、实时抠像互动将实周边环境与AR中的事物置于同一屏幕，可通过大屏与视频互动，常在展会、互动展馆、商场、外展等营销活动中应用，用来增强客户体验，吸引人气AR技术与虚拟购物淘宝天猫商城正在利用AR技术开发视频试衣间的购物系统。系统会将会对人脸、眼睛等身体各个部分进行测量与识别，通过系统匹配后调出与用户自身合适的衣服进行合成，届时用户将会感受到“真实”的衣服质感、面料材质等。天猫牵手雷朋AR技术互动页面天猫联手雷朋眼镜推出了最新的增强现实互动体验，不出家门，不用到门店中试戴，就可以看见眼镜戴在自己脸上的真实效果。9AR应用案例9AR应用案例宜家——直接把家具投影到客厅很多时候，我们逛宜家时都会出现这样的想法，这么一大套家具买回家，如果放着不好看怎么办？2014年的宜家目录似乎给了我们一个新选择。在这个目录中，你可以下载一套宜家的产品目录APP，然后把它调到“AR”模式，即可通过扫描图册上的宜家商标来将家具直接投影到你家的客厅上。而且这个APP的最大亮点在于，它可以根据周围的家具尺寸自动调整大小，比方说在册子旁边放上一把椅子，那么虚拟桌子就会自动调整到适合的尺寸，帮助你进行判断9AR应用案例随便走——路痴的福音“随便走”是一款地图导航软件，和普通地图最大一个不同是，它的地图不是显示在屏幕上，而是直接“画”在了实景中。使用时软件会首先询问你要搜索的地点类型（如商场、超市、厕所等），然后就会把搜索结果直接显示在实景上。当然这个实景显示仅仅是一个开始，点击地点后的导航过程也是全程实景模式。于是传统繁琐的地图导航，一瞬间变得直观起来，这或许就是“随便走”带给我们的最大变化。AR技术与文化“数字敦煌”工程项目由中国科学院计算机研究所、武汉大学和浙江大学联手攻预计完成需要10年至20年的时间项目内容包括虚拟现实、增强现实和交互现实3个部分9AR应用案例AR技术与生活服务天气查询TwittARound是一款iPhone上的增强现实软件，可以利用摄像头对准天空来判断当前的天气状况。需要定位技术加上云存储的天气数据库。商店查询Yelp是众所周知的第一个采用AR技术的客户端，打开手机摄像头就可以查看周围商户的信息。9AR应用案例AR技术在汽车领域的应用车企宣传第七代凯美瑞上市发布会AR展示环节AR技术实现了虚拟影像与现实环境的叠加，打破了发布会现场空间的局限，也使得真实的凯美瑞变得更加具有科技感，并且容易理解。高品质的CG影像能够可视化的展示汽车外壳下不被人可见的产品构件以及运动原理。9AR应用案例GoogleGlass谷歌公司[1]于2012年4月4日在其社交网络Google+上公布了命名为“ProjectGlass”电子眼镜产品计划，此款眼镜正处在调整和测试过程中，还未在店铺中推出。谷歌眼镜包括了一条可横置于鼻梁上方的平行框架、一个位于镜框右侧的宽条状电脑，以及一个透明显示屏。这款高科技眼镜拥有智能手机的所有功能，镜片上装有一个微型显示屏，用户无需动手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件，同时，戴上这款“拓展现实”眼镜，用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向等等。产品名称：谷歌眼镜(GoogleProjectGlass)产品类型：“拓展现实”眼镜主要特点：谷歌眼镜采用了增强现实（AR）和虚拟现实技术，能够实现日历、语音搜索、Google+、时间、温度、短信、拍照、地理位置、音乐、搜索和摄像等功能。4.GoogleGlass谷歌眼镜将增强现实技术和传统眼镜相结合，可以做到以下功能：1、菜单2、消息提醒3、天气4、语音提示5、出行提醒6、地图4.GoogleGlass7、导航8、室内地图9、位置分享10、签到11、照相12、社交分享10从事VR和AR研发的公司国际企业：Oculus（被facebook2014年3月20亿美金收购）、Google、SONY、HTC、Samsung、Microsoft国内企业：BAT、乐视、爱奇艺、优酷2015年内涌现出100多家VR/AR硬件厂商，其中包括各大手机终端厂家。11VR和AR市场预测12VR&AR优势1、趣味性和互动性强：将互动娱乐内容与产品价值的完美结合；2、直观具体：借助AR技术的科技性和前沿性，可帮助企业产品塑造高端品牌形象；3、易于传播：可以使用大众媒体，多借助手机、pad等分享传播。13AR/VR显示设备分类14AR/VR头戴设备分类比较15AR显示技术16AR/VR行业面临的问题目前硬件和内容都未取得行业性突破17影响用户体验的因素18VR&AR的计算机硬件要求全球仅有不到1%的PC支持虚拟现实头盔（2015/12月数据）据全球最大的计算机图形芯片厂商英伟达(Nvidia)预计，明年全球仅有1300万台PC的显卡能够完全支持虚拟现实产品。、而调研公司Gartner预计，2016年全球PC保有量约为14.3亿台，意味着全球仅有不到1%的PC能支持虚拟现实头盔。调研公司IHS分析师皮尔斯·哈丁·罗斯(PiersHarding-Rolls)称：“这项技术的巨大潜力毋庸置疑，但我们必须要意识到，其短期内的需求不会太强劲。”IHS预计，到2016年底，全球使用中的虚拟现实头盔预计将达到700万部。而CES组织方消费者技术协会(CTA)预计，2016年虚拟现实头盔的销量预计为120万部。相比之下，去年的虚拟现实头盔销量仅为20万部，营收为5.4亿美元。虚拟现实头盔对计算机硬件的需求极高，当前绝大部分计算机都无法完全支持这种设备。以OculusRift为例，Facebook建议用户计算机要配备NvidiaGeForce970或AMDRadeon290显卡，而这两款产品的价格至少要300美元，相当于一部XboxOne或PlayStation4的价格。此外，OculusRift还要求计算机配备英特尔i5系列处理器、8GB内存和2个USB3.0端口19VR&AR的要求1、硬件要求高：要求硬件要有强大的CPU和GPU，快速处理数据和显示数据例如惠普EnvyPhoenixVR专用电脑:配有2TB硬盘，用户可以选择英特尔i7K系列处理器。在显卡搭配上用户有两种选择，一种是AMDRadeonR9390X，另一种是NVIDIAGTX980Ti或GTX980。惠普PC还支持超频功能，采用水冷系统，可以有效降低高性能处理器的温度，它可以轻易支持4个4K显示器同时运行，PC最高可以安装32GB内存。2、网络要求高：需要有快速的网络传输能力，基本要求4M/S，对WIFI可以满足，但是目前的移动网络还无法实现3、软件要求高：需要有开发专用的APP和APP背后强大的数据库20AR技术处理流程获取视频或者相片图像处理截取图像寻找标识物确定标识物分析图像确认相机姿态确定虚拟模型位置和方向将虚拟模型渲染到图像中结果输出到显示设备21VR&AR应用的技术编号技术用途领域1视觉角度广角宽视野立体显示技术VR/AR2追踪技术对观察者头眼手等部位的跟踪技术VR/AR3反馈系统触觉/力觉反馈