头盔显示器不等于虚拟现实 .

上海东恒会展 2015-09-07

头盔显示器不等于虚拟现实 .

 自从Facebook以天价20亿美元收购OculusVR之后,“虚拟现实”话题红透了半边天。不过几个月以来,话题内容都是围绕着虚拟现实头盔(或称为头戴式眼镜)展开的。包括OculusRift,索尼的Morpheus,还包括需要借助手机显示屏来传递虚拟现实体验的GoogleCardboard和三星的GearVR。一时之间,不少人觉得似乎拥有了一部头盔式显示器就可以拥抱虚拟现实了。然而,头盔式显示器并不能代表虚拟现实的全部。

    无论在已经有着成熟应用的工业级市场,比如高端制造、军队、科研领域,还是新近爆发市场潜力的消费级市场,比如游戏,虚拟现实的实现都有赖于五个核心系统:显示设备、交互设备、3D内容、软件平台和高性能的计算机系统。以Oculus为代表的风头正劲的一众头戴式设备,只能算作虚拟现实的显示设备。

    显示设备:营造高度逼真、自然的虚拟世界

    从人类获取信息的方式看,视觉是最主要的,它占到了人们获取的信息量的70%。头盔显示器,通过头戴的方法,把使用者的视觉封装起来,创造一种身在虚拟环境中的错觉,属于一种3D可视化的显示方式或显示设备。除了游戏,头盔显示器还被应用于军事、工业、教育等领域,但是它只能用作单人虚拟现实体验环境营造。在项目评审、客户营销、教学科研等场合,它无法支持多用户的实时交互和工作协同需求。

    在航空航天、汽车、船舶、核电、石油、煤炭、军工等高端装备领域,虚拟现实的应用常常需要结合宏大的工作场景、精细的工作流程以及多人协同。因此,超大等比画面、高分辨率、高清晰度和高亮度的虚拟现实显示设备成为必须。结合了边缘融合、大屏拼接和无缝拼接技术的大型虚拟现实沉浸式系统,为以上领域实现了高端的3D可视化效果和完美的虚拟现实体验,使用者的视角范围极限可以达到135度,实现了虚拟现实真正意义上的“沉浸式”。

头盔显示器不等于虚拟现实

    曼恒数字IM沉浸式虚拟现实环境

    交互设备:虚拟和现实之间的“媒介”

    沉浸式环境虽好,但是如果只能“被动”观看逼真的虚拟世界,不能参与其中进行“主动”的交互和操控,那就不算真正的虚拟现实。借助6自由度的位置追踪设备、操纵手柄、数据手套和力反馈设备等外设,可以实现对虚拟物体的抓取、安装、拆卸等交互操作。

    比如下图中配有位置追踪点的仿真炮筒可以发射激光束,感应设备可以捕捉激光束的位置和方向信息,反应士兵射击的准确率。

头盔显示器不等于虚拟现实

    曼恒虚拟现实军事半实物仿真应用

    常用的交互设备还有操纵手柄和数据手套。操纵手柄可以感知手在前后、左右、俯仰、移动、转动的操作,并传递到虚拟的物体上,形成虚拟操作。数据手套是在表面加装了动作传感器的交互设备,可以捕捉人的各种动作,并在虚拟世界中重现。

头盔显示器不等于虚拟现实

    包含各种交互设备的G-Motion位置追踪系统

    3D内容:虚拟现实的灵魂

    虚拟现实产生实际应用价值的最大挑战并非来自于硬件,优质的内容资源及其可获得性才是关键。OculusRiftDK2的性能表现对于普通消费者来说已经足够了,而它迟迟不发布消费者版本,也正是因为“它在等待好的游戏”。

    专业3D内容的获得有赖于专业虚拟现实软件平台的开发,一般专业内容制作团队要先获取真实的环境和物体数据,在软件平台中完成对环境和物体的三维建模以及互动逻辑,最后还原一个真实的世界。

    比如下图中的公共安全应急虚拟现实系统,大屏幕中显示的大型公共基础设施、树木地形等环境和操作者都经过专业的三维建模,并设定了灾害稳态和动态演进趋势逻辑。

头盔显示器不等于虚拟现实

    再比如口腔医学虚拟实训系统,口腔工艺设备、口腔解剖模型、支架模型以及工艺制作全流程模拟,都是根据真实的设备数据进行建模,再到虚拟世界中完成再现。

头盔显示器不等于虚拟现实

    软件平台:虚拟现实的核心系统

    3D内容绝不是仅仅通过3D建模就能完成的,3D建模生成了3D图形图像,更主要的是对模型数据进行系统的管理。虚拟现实软件平台或称为虚拟现实引擎,相当于虚拟现实的操作系统,起到对3D模型数据、外围设备进行控制、管理的作用。

    比较主流的国外虚拟现实引擎有法国重量级的Virtools、拥有强大渲染器的荷兰Act-3D公司研发的Quest3D,定位于游戏开发的后起之秀Unity3D。中国本土的大型引擎,有中视典公司的VRP,被大量动画公司采用制作房地产漫游;还有定位于高端制造、军工、教育科研等高端领域虚拟现实内容获取、编辑和展示的曼恒数字的DVS3D。

头盔显示器不等于虚拟现实

    DVS3D虚拟设计协同工作平台

    高性能计算机系统:虚拟现实的大本营

    虚拟现实是实时渲染机制,需要不断的刷新海量大数据。达到虚拟现实承载能力的计算机系统通常是图形工作站,不同于台式计算机,是针对了图形图像处理进行了优化的计算机系统,机内有多个高端CPU,外加专用的图形图像处理芯片,以及海量数据输出输入系统。

    以Oculus为代表的头盔显示器,作为一种虚拟现实的显示设备,沉浸感优于显示器的虚拟现实效果,但远逊于大型虚拟现实沉浸式系统的显示效果,在大型虚拟现实沉浸式系统中,头盔显示器常作为辅助设备,对系统进行补充和辅助。







 

 

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