在年初的CES展会上VR设备大出风头，VR（VirtualReality）虚拟现实技术——作为信息可视化重要的视觉传达手段，被视为下一场**。国内外都有大量公司投身到VR产业中去，如：微软、谷歌、三星、索尼、HTC、Valve以及关注度*高的Oculus公司。

    到底什么是VR?

    早在1965年，IvanSutherland(伊萨·苏泽兰)就在“TheUltimateDisplay”这篇文章里提出了一种全新的图形显示技术——观察者不再通过计算机窗口(屏幕之类的显示设备)来观察画面，而是直接沉浸在计算机生成的3D世界中，观察者转动身体或者眼球话，场景会实时变化，并能以自然的方式与3D世界进行互动，不光能看到，还能触摸、能感觉，能听到三维的声音。

    虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。

    VR的特征有哪些？

    多感知性

    指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

    存在感

    指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像，一个理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。

    交互性

    指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。人的头部转动，眼睛、手势等人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入作出实时响应，并分别反馈到用户的五官。

    自主性

    指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。

    实现VR的关键技术

    虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术，广角(宽视野)立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。下面对这些技术分别加以说明。

    实时三维计算机图形

    足够准确的模型、足够的时间下，就可以利用计算机模型生成不同光照条件下各种物体的**图像，而这里的关键是实时。

    是否实时将关系到用户*终是否使用VR设备。

    AMD官网上描述过延迟问题：“在使用虚拟现实功能时，如果您在遇到场景更新时间过长时转头，可能会感到恶心或眩晕。导致这种身体不适的常见原因被称为“运动到图像显示的延迟”。”

    改善延迟是VR产品的核心竞争力，理论上VR设备的延迟越低越好，无延迟更佳，但实际上厂商只能通过技术手段尽量降低延迟，产生延迟的主要是GPU渲染场景时间以画面输出到VR显示器上的时间。

    显示

    在VR系统中，双目立体视觉起了很大作用。用户的两只眼睛看到的不同图像是分别产生的，显示在不同的显示器上。用户带上特殊的眼镜后，一只眼睛只能看到奇数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧图像，而奇、偶帧之间的不同即视差，则产生立体感。

    VR独特的体验源于它跟人眼看物体原理差不多，左眼、右眼是各自独立处理画面的，这就要求VR设备也要把画面分为两部分来处理，所以对电脑硬件的要求就提高了。

    NVIDIA公布的一些测试数据显示：PC上1920x108030fps运行游戏需要渲染的工作量是60MP/s，而VR的分辨率可以达到1512x1680(双眼是3024x1680)，而且帧率也需要进一步提高，需要渲染的工作量是450MP/s，对性能的要**普通PC游戏的7倍。

    实际上为了更好的VR体验，3024x1680、90fps的VR要求远远达不到**，真正的沉浸式体验需要16K分辨率、240Hz刷新率，可想而知VR对硬件的要求有多高。

    用户(头、眼)的跟踪：在人造环境中，每个物体相对于系统的坐标系都有一个位置与姿态，而用户也是如此。用户看到的景象是由用户的位置和头(眼)的方向来确定的，通过双目立体视觉去认识环境，利用头部跟踪来改变图像的视角，观察环境，用户的视觉系统和运动感知系统之间的联系，感觉会更逼真。

    虚拟现实技术VRVR产业

    声音

    在水平方向上，我们依靠声音的相位差及强度差来确定声源方向。由于声音到达两只耳朵的时间或距离有所不同，常见的立体声效果就是靠左右耳听到在不同位置录制的不同声音来实现的，所以会有一种方向感。

    感觉反馈

    在一个VR系统中，用户可以看到一个虚拟的杯子。你可以设法去抓住它，但是你的手没有真正接触杯子的感觉，并有可能穿过虚拟杯子的“表面”，而这在现实生活中是不可能的。解决这一问题的常用装置是在手套内层安装一些可以振动的触点来模拟触觉。

    语音

    在VR系统中，语音的输入输出也很重要，要求虚拟环境能听懂人的语言，并能与人实时交互。而让计算机识别人的语音是相当困难的，因为语音信号和自然语言信号有其“多边性”和复杂性。使用人的自然语言作为计算机输入目前有两个问题，首先是效率问题，为便于计算机理解，输入的语音可能会相当啰嗦。其次是正确性问题，计算机理解语音的方法是对比匹配，而没有人的智能。

    VR应用在哪里？

    VR技术发展这么多年，早已在各行各业有了深度应用，**上有虚拟战场、虚拟驾驶，工业上有各种虚拟建筑、医学上有虚拟手术、教育上有虚拟课堂、商业上有虚拟商店以及虚拟旅游等，去年12月份故宫还开放了端门数字展览馆，观众还可以在数字屏风里试穿各种华服，这都是VR技术的应用实例。而消费级产品VR眼镜、VR头盔则将广泛应用在VR游戏、VR电影。