最富趣味的高科技亦真亦幻的VR技术

VR是VirtualReality的缩写，意思是“虚拟现实”，是目前最富趣味的高科技。它利用计算机创造了一个三维的虚拟世界，并可以让用户置身其境，沉浸其中。理论上，任何的场景都可以在VR中实现，就像史蒂文·斯皮尔伯格最近的电影《头号玩家》中所展示的那样，我们可以随意改变自己的容貌和服饰，可以把汽车和房子装到口袋里，可以使用各类高科技工具和武器，也可以加入各种武功和魔法，乃至从一个星球穿越到另一个星球，从现在回到古代，自身无限复活等等，总之，在VR中，没有你做不到的，只有你想不到的。

VR的力量在于有效“欺骗”用户的大脑，让人相信自己的感觉和所处的环境。那么，VR是如何做到这一点的呢？下面，就让我们从VR所需要的各种技术发明说起。VR能够迷惑大脑，第一便是3D影音技术，它可以实时显示用户所处场景，其高清的逼真效果甚至可以比真实更加真实；VR能够让人感同身受，第二是3D追踪技术，包括对观察者移动和旋转的跟踪，做到移步换景；VR能够让人沉浸其中，第三是3D交互技术，这需要计算机能够识别人的语音、模拟人的触觉等。下面我们来探讨一下这些技术是怎么实现的。

第一是3D影音技术，包括3D图像和立体声技术。

这个需要从我们的眼睛和耳朵的功能说起。当有光线进入眼睛时，经过晶状体的聚焦，便在视网膜上形成图像，这个图像经过视神经传递给大脑，我们便以为看到了物体。人和动物一般都有左右两个眼睛，两个眼睛各自成像传递给大脑，由于眼睛间有一个角度差，导致所成图像也有视角的区别，这样，在大脑的综合处理下，我们便感受到了3D效果。而听觉也是同样的原理，大脑对两只耳朵听到的声音进行综合分析，从而判断其远近。

仿照人眼的成像原理，我们制成了照相机。倘若用两架照相机分别拍摄人的左右眼看到的画面，再以双画面的模式展示出来，这就是立体画面的原型。下一步便是怎么让左眼只看到左画面，而右眼只看到右画面，那么画面就会骗过大脑，以为看到的就是立体的画面。这样就发展出来三种3D显示方式：偏色（利用颜色滤光）、偏光（利用偏振滤光）和快门（利用液晶闪烁遮光）。

3D眼睛早在年就已被推入市场了，其原理便是通过眼镜的过滤，把分离后的左右影像送到各个眼睛，大脑再把这两个影像合成让人感受3D立体感。

第二是3D追踪技术，追踪定位可以分为相对坐标定位和绝对坐标定位。

2D的鼠标定位系统便属于相对坐标定位方式。在光电鼠标的底部，有一个发光二极管和两个相互垂直的光敏管。当发光二极管照射到带有条纹或点状图案的的垫板时，会产生折射和不折射两种状态，而光敏管对这两种状态进行处理后便会产生相应的信号，从而将位移信号转换为电脉冲信号，促使电脑作出反应。

而触摸屏利用的是绝对坐标系统。它内含一套固定的坐标，同一点的输出数据是稳定的，每次触摸的坐标通过校准数据转为屏幕上的指令。目前触摸屏分为电容式和电阻式。

3D追踪系统倾向于利用相对坐标系，不过，空中的定位比较麻烦，在三维空间不仅有平移还有转动，很难有比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动。但大自然早已用其他方法解决了这类问题，最典型的是鸟类的头部定位系统，它们可以根据地磁场的变化随时矫正身体，从而保证头部静止于空中某一点，或者朝向某一个确定的方向。

人们依照其原理发明了陀螺仪，通过头部的陀螺仪，当人平移或转动时，陀螺仪能够及时的通知图像生成引擎更新画面，从而使人感觉到，自己看的是一个环绕的虚拟空间，产生度的三维空间感。

第三是3D交互技术，主要是语音与动作的识别和触感的实现。

目前，语音识别技术已在急速发展，普通的手机电脑已经安装有语音软件，随着语音数据库的扩充和识别软件的优化，相信在不久的未来，这一技术会像目前的录音技术一样简单便宜。而对用户的动作和手势的识别，可以通过追踪技术来完成，这需要大量的传感装置，以及超高的计算速度，以便做到实时追踪模式。

主要困难在于触感模拟，在一个VR系统中，用户看到一个虚拟的苹果，需要去抓住它，但在现实中，你的手在空气中穿行，没有真正接触苹果的感觉，并有可能穿过虚拟苹果的“表面”，这会导致不真实感。解决这一问题的常用装置是借助于数据手套和数据衣，在其内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。

在视觉、声觉和触觉都模拟的比较完善了之后，虚拟世界便变得比较真实了。就目前的技术而言，VR中大的技术均已有了解决方案，所欠缺的是硬件细节的处理和软件的开发优化，相信在五十年内，VR可以走进千家万户。