VR虚拟现实概述及核心技术

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虚拟现实(Virtual Reality),简称VR,是利用计算机设备模拟出一个虚拟的三维空间,然后利用沉浸式头戴式设备,在一定程度上为用户提供视觉、听觉、触觉反馈,让用户沉浸式地探索模拟的世界。未知的 3D 空间。

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图片来自简书App

国内科技公司深圳市超多维度有限公司在创新视觉技术领域拥有优秀的自主研发能力和领先的国内外专利布局,以及在VR、AR、裸眼3D等技术方面的专业知识以及视频、电影、游戏、直播等娱乐内容。 强强联合将推动具有创新视觉功能的新型智能硬件产品的快速崛起。 其关联手机品牌ivvi的未来规划涵盖更广泛的视觉消费产品,如AR、VR、MR等新型视觉智能硬件设备、下一代互联网虚拟购物平台、互联网娱乐平台(游戏、电影)和互联网虚拟/3D直播平台等,为消费者带来前沿科技的全新体验。

一、VR虚拟现实的历史

第一阶段:探索阶段,虚拟现实的基本思想浮现

1956年,Morton Heileg开发了一款名为Sensorama的摩托车模拟器,具有三维显示和立体效果,并能产生振动和风吹的感觉。

1968年,Ivan Sutherlan开发了第一台计算机图形驱动的头戴式显示器HMD(Head-mounted Display)和头部位置跟踪系统。

第二阶段:虚拟现实的基本概念开始形成,出现较为典型的虚拟现实系统

MW Krueger 设计的 VIDEOPLACE 系统:

计算机生成的图形环境,参与者可以在其中看到自己投射在屏幕上的图像,从而使他们能够通过协调计算机生成的静物属性与移动的身体行为来实时响应参与者的活动。

1985年MM Greevy设计的VIEW虚拟现实系统:

配备数据手套和头部追踪器,并提供手势、语言等交互手段,成为名副其实的虚拟现实系统。

第三阶段:全面发展,从研究到应用阶段,应用领域包括商业、医学、航空、教育、工程设计、娱乐等

美军开发的空军任务支持系统和海军特种作战部队规划与演习系统(虚拟军事演习)。

CAD&CG国家重点实验室开发的桌面虚拟建筑环境实时漫游系统。

虚拟现实头盔HTC VIVE、Project Morpheus、Oculus Rift以及增强现实眼镜Hololens将于2015年及以后推出。

2、VR技术介绍

1. 光场技术

定义:光场是空间中四维光辐射场的参数化表示,包含位置和方向信息。 它是空间中所有光线的光辐射函数的总和。 光场是真实记录和还原整个空间环境。

应用领域:

可以解决VR领域的晕动问题,解决摄影中的失焦问题,可用于高速运动、多个主体距离较远的场景以及光线不足的室内拍摄。 它可以通过将透视与光场数据合成来实现虚拟3D显示。

光场采集方法:

使用微透镜阵列相机、多相机阵列、掩模等相机光圈处理方案

光场应用方向:

光场拍摄:记录整个空间的所有信息。

光场显示:完整再现所有空间信息。

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2. 眼动追踪

眼图视频法、角膜反射法

3.手势识别/手势交互

计算机视觉捕捉。 代表人物包括:Leap Motion

使用惯性传感器进行动作捕捉。 代表包括:感知神经元

手套或机械骨架

触觉重定向

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4. 位置追踪

配备硬件:机械跟踪器、电磁跟踪器、超声波跟踪器、惯性跟踪器、光学跟踪器。

视觉跟踪:SLAM(同时定位和建图)。

激光定位:代表作:Vive的Lighthouse。

红外光学定位:代表:Oculus Rift主动红外光学定位技术+九轴定位系统、OptiTrack全身动作捕捉、Ant Vision的HoloDeck。

可见光定位:代表:PS VR。

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5、体感交互硬件

体感座椅、跑步机、体感服、头盔

3. VR市场硬件及产品分析

1. 制造商

Oculus、索尼、HTC、三星

2、主要公司及产品

Facebook

2014年3月,Facebook收购了Oculus。 2016年1月,CV1消费版Oculus Rift开始预售。 PC要求高,价格高。

小米

2016年下半年,小米推出了首款软件产品。 49元盒装,随后官方将推出VR眼镜199元。

谷歌

Google Glass 于 2013 年限量发售,售价 1,500 美元,现已停产。

微软

微软的 HoloLens 全息眼镜于 2016 年上市,售价 3000 美元。

三星

推出 GearVR,售价 99 美元。

宏达电

2015年,HTC与Valve联合开发了HTC vive。

索尼

PSVR。

当然,到2017年底,京东已经可以买很多产品了,就连网易严选也在发布自己的VR设备。

3、存在的问题

除了台式机、笔记本、平板电脑和手机之外,还需要购买额外的 HMD 设备。

Oculus消费版需要在高端PC上体验,全球只有不到1%的PC可以满足要求。

4. 未来预期

标准期望:

价值 450 亿美元的 HMD 设备开始普及,但移动电池和电池寿命问题尚未得到解决。

乐观预期:

1100亿美元,HMD已经从小众产品转变为通用平台,手机电池和续航问题都得到了解决。

悲观预期:

150 亿美元,完善速度较慢,存在延迟、显示、安全隐私和其他挑战,在这种情况下,主要是在游戏领域取得成功。

4、需解决的技术问题

1、5G技术

目前的4G网络速度无法满足画质和可视角度的要求,只能等待超高速5G网络的到来。 此外,VR/AR 3D计算机图形处理、3D音效等都消耗大量的数据流量。

中国初步计划在2020年启动5G商用计划,最早试点预计在2019年之后。

2、光场技术

Square技术可以实现对外界3D信息的完整采集,并解决运动过程中的失真问题。

3、计算能力

真正复杂计算的处理在手机上还没有完全实现,仍然需要PC的支持。 目前,显示不够流畅、长时间观看引起的头晕等问题还无法完全解决,因此计算能力仍然需要花费大量时间。

4、外围设备

玩游戏时,需要相对完整的游戏体验,所以虚拟现实游戏不仅仅是头戴式显示器,甚至是全身套装。

北京时间2月10日早间消息,Oculus开发了一款Touch控制器,可以充当虚拟手枪,在虚拟场景中抓取物体,但该公司首席执行官马克·扎克伯格周四再次进行了演示。 一种新的虚拟现实手套原型。

扎克伯格写道:“我们正在开发新方法,让你的双手进入虚拟和增强现实。” “只要戴上这些手套,你就可以画画、在虚拟键盘上打字,甚至可以像蜘蛛侠一样射击蜘蛛。” 网。 这就是我现在正在做的事情。”

这款手套看似纤薄的设计使用 OptiTrack Prime 17W 摄像头来感知手套的位置,而不是 Oculus 开发的传感系统。 这将有助于 Oculus 以比开发自己的相机更低的成本快速测试该设备。

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图片来自简书App

扎克伯格正在试用 Oculus 的 VR 手套

综上所述:

1、VR行业受硬件出货量影响较大。 应该先投资硬件,布局更多底层技术和硬件解决方案。 然后做好垂直应用,再拓展成为平台。 这更符合行业的发展规律。

2.游戏需求旺盛。 VR产业的大发展仍然依赖于游戏。 VR游戏的体验需要软硬件的结合,以及完善的周边设备。 只有这些方向成熟了,整个VR产业才能成熟。

3、VR的核心技术包括五个部分:光场技术、眼球追踪、手势识别/手势交互、定位跟踪和体感交互硬件。

4. VR硬件的基本挑战包括5G技术网络问题、光场技术、计算能力和外围设备。

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