虚拟现实VR需要攻克的技术难点

来源:网络整理 作者:2017年04月18日 11:28
[导读] 目前,虚拟现实(VR)技术在各领域发展得如火如荼,涵盖人机、教育、医疗、视频等各行各业,它是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、听觉等感官的模拟。虚拟现实的理想状态是让使用者如同身临其境一般。
关键词:VR虚拟现实

  目前,虚拟现实(VR)技术在各领域发展得如火如荼,涵盖人机、教育、医疗、视频等各行各业,它是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、听觉等感官的模拟。

  虚拟现实的理想状态是让使用者如同身临其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物,但目前我们的技术还并没有完全达到,那么虚拟现实(VR)技术还存在哪些技术难点需要攻克呢?

  大范围多目标精确实时定位

  当前,虚拟现实产品的定位主要依靠Light House来完成。Light House包括红外发射装置和红外接收装置。红外发射装置沿着水平和垂直两个方向高速扫描特定空间,在头盔和手柄上均布有不少于3个红外接收器,且头盔(手柄)上所有的红外接收器之间的相对位置保持不变。当红外激光扫过头盔或手柄上的红外接收器时,接收器会立即响应。根据多个红外接收器之间的响应时间差,不仅可以计算出头盔(手柄)的空间位置信息还能得出姿态角度信息。

  虚拟现实VR需要攻克的技术难点

  目前虚拟现实产品只能工作于一个独立的空旷房间中,障碍物会阻挡红外光的传播。而大范围、复杂场景中的定位技术仍需突破。多目标定位对于多人同时参与的应用场景至关重要。当前的虚拟现实系统主要为个人提供沉浸式体验,例如单个士兵作战训练。当多个士兵同时参与时,彼此希望看见队友,从而到达一种更真实的群体作战训练,这不仅需要对多个目标进行定位,还需要实现多个目标的数据共享。

  “沉浸体验”和“真实感”的平衡

  沉浸体验常被作为衡量虚拟现实好坏的一个重要指标,然而在当前的技术条件下,沉浸体验却成了另一个衡量指标——画面“真实感”(即清晰度)的“天敌”。想要画面变得更真实,就需要高清晰度来支持,如果清晰度提高了,那么画面就会离人眼更远,从而降低沉浸体验。

  虚拟现实VR需要攻克的技术难点

  之所以会如此,主要是因为屏幕分辨率的限制。我们可以理解为,离屏幕越近,颗粒感越强,而颗粒感,通过透镜放大后进一步明显,从而使得人眼获取的实境比较模糊。如果分辨率没有高到一定程度,就无法解决这个难题。

  屏幕刷新率

  刷新率,顾名思义,就是显卡将显示信号输出刷新的速度,比如60Hz就是每秒钟显卡向显示器输出60次信号,刷新率是由显示器决定的,刷新率越高画面延迟就越低。120HZ的屏幕刷新率是保证VR画面接近于现实的最低要求,当前手机屏幕的刷新率基本还停留在60HZ水平,PC显示器可以满足。同时,刷新率的提升,会对芯片的计算、功耗造成很大压力, 这对设备的硬件提出了更高要求。

  虚拟现实VR需要攻克的技术难点

  眩晕感和人眼疲劳

  目前,虚拟现实体验上的最大问题就是眩晕感。体验者在适应全新的感官环境时,可能会出现类似晕车的状况。虽然一些研究人员表示在虚拟影像中添加一个鼻部图像,可能会帮助体验者更好地适应,但目前尚未得到虚拟现实设备及软件厂商的支持。

  虚拟现实VR需要攻克的技术难点

  虽然一些高端设备在不同程度上解决了眩晕感的问题,但因体验者自身身体状况、适应能力的影响,还是无法完全避免眩晕感的产生,目前所有在售的虚拟现实产品都存在导致佩戴者眩晕和人眼疲劳的问题,其耐受时间与虚拟现实画面内容有关,且因人而异,一般耐受时间为5~20min,对于画面过度平缓的VR内容,部分人群可以耐受数小时。

  更丰富的感知

  视觉是人体最重要、最复杂、信息量最大的传感器。人类大部分行为的执行都需要依赖视觉,例如日常的避障、捉取、识图等。但视觉并不是人类的唯一的感知通道。虚拟现实所创造的模拟环境不应仅仅局限于视觉刺激,还应包括其他的感知,例如触觉、嗅觉等。

  虚拟现实VR需要攻克的技术难点

  视频编辑缝合效果

  谈到虚拟现实,最近几年VR视频编辑也是大火。单单从拍摄的角度来说,VR视频拍摄与传统拍摄最大区别就是在于后期的工作,传统拍摄后期只有2~3个环节,就是剪辑,渲染加一些效果沉淀,虚拟现实全景拍摄制作的环节除了传统环节之外,更重要的是缝合的技术。移动和固定的机位最大的不同就是固定的机位缝合的时候都是固定的机位缝合一遍之后,缝完第一帧之后都是固定机位,复制到以后的时间就可以了,但是移动的机位每一时每一刻甚至于每一帧都是不同的,都需要去缝合的。

  虚拟现实VR需要攻克的技术难点

  虽然现在市面上一些制作者或者公司用的缝合技术都是通过国外比较成熟的软件来实现,但是这些软件缝合的效果也是有瓶颈的,还有使用者使用这些软件的一些使用经验也会影响到缝合的最终效果。当然我们也有一些手段去处理这个问题,但是不管如何处理,多多少少都会有一些痕迹在里面。

  虽然目前虚拟现实技术的发展还不够成熟,存在着许多争议,但随着时间的推移,这一切都会有所改观。虚拟现实技术将会成为一种重要的新媒介、新的平台,无论是对于游戏还是社交,亦或是其他更多领域。

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