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VR技术在虚拟现实中的应用研究目录13254研究背景虚拟互动技术整体描述当前存在的问题解决问题的技术路线对虚拟现实互动技术的展望Part1研究背景概述国内外相关研究Part1研究背景•概述虚拟现实技术（VirtualReality，简称VR）的概念最早在20世纪60年代被提出，直到90年代初才开始作为一口较为完整的体系而受到人们极大的关注，自此开始，人们对虚拟技术的研究从未停止过，并取得了飞速的发展。近几年来，虚拟互动技术被誉为最有前景的三大计算机技术之一。Part1研究背景•国内外相关研究1966年，美国的MIT林肯实验室研制出了第一个头戴式显示器（HMD）并在随后的1970年，对之前的研究加以完善，研制出了第一个功能比较完备的HMD系统。该成为早期虚拟技术研究的重要里程碑。Part1研究背景•国内外相关研究•在英国，Windustries（工业集团公司）是VR界著名的开发机构，他们着力研究VR的开发工具，因为VR应用的关键是找到合适的应用场景和对象。为此，他们开发了VR系统开发平台、分布式VR技术等多项成果。另外，英国的位于英国南部的Aldermason，是桌面VR的先驱，该公司生产了一系列的商业VR软件包。•在我国，VR技术的研究起步较晚，从20世纪90年代才开始，但发展到现在也已经取得了初步成果。国内的一些科研单位如清华大学的临场感应技术重点实验室、浙大仿真计算机重点实验室等，对VR的技术研究在某些方面已经接近国际先进水平。Part2虚拟互动技术整体描述Part2虚拟互动技术整体描述•虚拟互动技术(InteractiveVirtualReality，简称IVR)，又称交互式虚拟现实技术，是在虚拟现实技术的基础上与人机交互技术相结合而发展成的一项新兴技术。该技术通过计算机等载体设置一系列虚拟的场景，再通过设备给予人视觉、听觉甚至触觉上的刺激，并在此基础上与参与者实时进行互动，增加了用户的互动性操作，以此来使参与者有一种强烈的身临其境的感觉。Part2虚拟互动技术整体描述•现阶段，虚拟互动技术在游戏、电影、军事、医疗等领域都有着广泛的应用。Part2虚拟互动技术整体描述•现阶段，虚拟互动技术在游戏、电影、军事、医疗等领域都有着广泛的应用。玩家可以更加真实地扮演游戏中地角色，通过传感器控制游戏中的自己，充分地沉浸到游戏中去。它将虚拟现实与互动技术的结合表现得淋漓尽致，给予人更加真实贴切的感官效果。虚拟现实的运用彻底颠覆了传统电影的拍摄手法、剧本内容、演绎方式、观影方式、视觉体验等，真正的让观众走进电影场景中，融入到电影剧情中，投身到全景式影像体验。在游戏中在电影中Part3当前存在的问题Part3当前存在的问题•目前，虚拟互动技术还存在以下几点问题：交互过程中感到晕眩的问题。VR设备检测用户的输入问题。行动空间不足的问题。Part3当前存在的问题交互过程中感到晕眩的问题。大多数用户在佩戴虚拟现实设备一定时间后极易引发晕眩、恶心甚至呕吐的现象。这会严重影响到用户的体验，这也是阻碍虚拟互动技术的推广的主要原因之一。Part3当前存在的问题行动空间不足的问题。用户在佩戴头戴显示器进行虚拟交互的时候，往往都需要一定的活动空间，如果空间狭小则不利于交互，人的行动很可能受到限制。且由于用户看不到真实世界的场景，无法判断周围的环境，这样就很容易撞到真实的物体。Part3当前存在的问题要进行人机交互就需要考虑到用户该怎么给计算机或设备传递信息，即用户的输入。现阶段的虚拟现实互动技术基本上是通过手柄或是摇杆来进行交互。这样虽然方便，但是却使沉浸感大幅下降，不利于用户体验。VR设备检测用户的输入问题。Part4解决问题的技术路线Part4解决问题的技术路线•针对晕眩问题主要原因眼睛所看到的信息与耳内前庭系统所感知到的现实世界的信息不一致传感器在传输信息时有一定的滞后延迟Part4解决问题的技术路线•针对晕眩问题对于第一种晕眩国外有一家名叫vMocion的公司，打算利用梅奥医学中心的航空航天医学和前庭研究实验室花费10多年时间研究的技术去解决这个问题。这项技术名为电前庭刺激，将电极放在策略性位置，追踪用户内耳的感知运动，并将视野范围的运动触发成GVS同步指令，刺激产生三维运动。Part4解决问题的技术路线•针对晕眩问题对于第二种晕眩研究表明，头动和视野的延迟不能超过20ms，不然就会出现眩晕。这就需要高刷新率的显示器，当前的主流头显大多采用了90Hz的刷新率，而SonyProjectMorpheus采用的是120Hz刷新率。Part4解决问题的技术路线•针对行动空间不足的问题对于该问题当前还未找到合适有效的解决方法，只能通过用户自身寻找合适的地方来进行操作，或是通过计算机算法和其它辅助设备来替代人的运动。Part4解决问题的技术路线•VR设备检测用户的输入问题在VR系统中为了实现人与VR系统的交互，必须确定参与者的头部、手、身体等位置的方向，准确地跟踪测量参与者的动作，将这些动作实时监测出来，以便将这些数据反馈给显示和控制系统。这些工作对VR系统是必不可少的，也正是运动捕捉技术的研究内容。到目前为止，常用的运动捕捉技术从原理上说可分为机械式、声学式、电磁式、和光学式。同时，不依赖于传感器而直接识别人体人体特征的运动捕捉技术也将很快进入实用。Part4解决问题的技术路线•研究问题的思路通过摄像头或其它光电传感器捕捉用户关键部位的动作，作为用户的输入传输到VR设备中，完成交互。但是摄像头的数据采集以及传输也需要时间，这样可能会增加动作的延时，从而产生晕眩感。因此可以从如何提高数据的采集及传输的效率的方向来进行研究。Part5对虚拟现实互动技术的展望Part5对虚拟现实互动技术的展望•展望虚拟现实互动技术当前仍处于发展阶段，还有不少地方需要进一步的改进。首先需要做到的就是完全解决佩戴头显时的晕眩问题，这样VR设备才能被更好的推广。随着科技的发展，交互技术与硬件设备的不断完善，虚拟现实将会使用户能够完全沉浸于虚拟场景，达到身临其境的效果。所以在将来，虚拟现实会成为一种成熟的技术，如同计算机一样普及到各家各户，并且在各行各业都能够占有一席之地。END