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2021-04-13
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戴上一副眼镜，连接电脑或手机，你就能进入一个全新的虚拟世界，这种类似科幻电影《黑客帝国》里的场景正在我们身边发生，而让这一切实现的技术就是最近火得不行的“虚拟现实”，也就是许多人口中的VR（Virtual Reality）。
什么是VR？
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），即利用计算机发展中的高科技手段构造出一个虚拟的境界，使参与者获得与现实一样的感觉。
举一个例子，当你戴上特制的头盔与手套后，会发现你已置身于一个不受时空限制的历史的博物馆中，当你向前行走或者转头时，你所看见的景象也会随之改变，你可穿过大厅，推开前面的大门，当你看见一件精美的展品时，你甚至可以上上下下、里里外外仔细地观摩——这就是虚拟现实技术带来的真实感觉。
VR技术，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。虚拟现实（VR），看到的场景和人物全是假的，是把人的意识代入一个虚拟的世界。
VR像做梦，看到的场景和人物全是假的，是把你的意识代入一个虚拟的世界。简单的来说，就是你看到的东西都是假的，但是你的感觉是真实的，它就会给你一种身临其境的感受。
VR技术原理
人们在看周围的世界时，由于两只眼睛的位置不同，得到的图像略有不同，这种差别能让我们感知到深度，让事物看起来立体。VR技术也是利用这种视觉差别，替我们的双眼安排不同的画面，从而让我们感觉到画面的立体性。与3D电影不同，VR强调的是360度全景交互，不仅有强烈的沉浸感和立体感，更重要的是允许用户和虚拟世界进行交互。
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，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。跟踪头部运动的虚拟现实头套可以感知我们的头部动作。
这样，当我们在移动时，虚拟世界中的我们就能同样的移动，当我们向左看，虚拟现实头套可以识别这一动作，这时硬件会及时渲染出左边的场景。如此，当我们往左看时，就能看到左边的场景，往右看时，就能看到右边的场景，避免了场景不跟随我们目光移动的意外。
VR技术前世今生
1956年：Sensorama
1956 年，摄影师Morton Heilig发明了Sensorama，一款集成体感装置的3D互动终端，它集成3D显示器、立体声音箱、气味发生器以及振动座椅，用户坐在上面能够体验 到6部炫酷的短片，体验非常新潮。当然，它看上去硕大无比，像是一台医疗设备，无法成为主流的娱乐设施。
1961年：Headsight
1961年，Headsight问世，是世界上第一款头戴显示器。它有飞歌公司研发，融合CCTV监视系统及头部追踪功能，但本质上，它的主要目的是用于隐秘信息查看，而非娱乐设备。
1966年：GAF Viewmaster
这款GAF Viewmaster是最早的3D头戴设备之一，通过内置两颗镜片来观赏幻灯片，具有一定的3D效果，但更像是儿童玩具，而非专业的影音设备。其后续版本还加入了音频功能，实现简单的多媒体功能。
1968年：Sword of Damocles
1968年问世的Sword of Damocles（达摩克利斯之剑），是麻省理工学院实验室研发的头戴显示器，其设计非常复杂，组件也非常沉重，所以需要一个机械臂吊住头戴来使用。
1980年：Eye Tap
这款Eye Tap看上去与微软的HoloLens非常相似，严格意义上它也的确是一款增强现实设备，可以连接计算机摄像头，将数据叠加显示在眼前。当然，今天人们对虚拟现实和增强现实已经有了更明确的定义，但Eye Tap对于虚拟现实技术的发展还是具有一定意义的。
1984年：RB2
RB2可以说是第一款商业虚拟现实设备，其设计与目前主流产品已经非常相似，并且配有体感追踪手套，可实现操作。然而，其经过高达50000美元起，在1984年无疑是天价。
1985年：NASA头戴显示器
1985年，NASA（美国航空航管理局）研发出真正的LCD光学头戴显示器，其设计结构被目前的虚拟现实头戴广泛采用，只不过将LCD换为更低功耗、显示效果更好的OLED。另外，它还具有头部、手部追踪系统，可实现更加沉浸式的体验，被用于模拟太空作业等方面。
1993年：世嘉VR
著名游戏厂商世嘉曾计划在1993年发布基于其MD游戏机的虚拟现实头戴显示器，设备看上去非常前卫。遗憾的是，在早期非公开试玩测试中，测试者反应平淡，最终世嘉以“体验过于真实、担心玩家会受到伤害”为理由，取消了该项目。
1995年：任天堂Virtual Boy
1995 年，任天堂发布32位游戏机Virtual Boy，这是一款非常另类的游戏机，其主机是一个头戴显示器，但只能显示红黑两色。另外，碍于当时技术限制，游戏内容基本上都是2D效果，再加上较低的分 辨率和刷新率，极易使用户产生眩晕和不适感。最终，任天堂的虚拟现实游戏计划在短短不到一年时间便宣告失败。
1995年：CAVE
1995年，伊利诺伊大学的学生们研发出“CAVE”虚拟现实系统，通过创建一个三壁式投影空间、配合立体液晶快门眼镜，来实现沉浸式体验，对于现代虚拟现实技术起到了极大地的推动作用。
2009年：Oculus Rift
毫无疑问，Oculus Rift复兴了虚拟现实技术，把它重新带回大众视野中。2009年，其创始人在Kickstarter上发起众筹活动，在很短时间内便获得超过10000 个支持者，备受关注。此后，第三方资金不断涌入，让Oculus Rift得以高速发展。
2014年，社交巨头Facebook宣布以20亿美元收购Oculus，Oculus Rift也在经过了数个DK版本之后，正式于今年1月开放消费者版预购、于3月在全球20多个国家及地区出货。至此，虚拟现实真正步入了消费电子市场。
从科幻到现实，从1957到现在，VR设备的发展被许多人形容为是“将梦变为现实”的过程，尽管还存在不足，还面临坎坷，我们依然有理由期待VR将有光明的未来，毕竟每项科技都是这样一路跌撞走来，渐渐成长的。
VR的主要核心技术
实时三维计算机图形
相比较而言，利用计算机模型产生图形图像并不是太难的事情。如果有足够准确的模型，又有足够的时间，我们就可以生成不同光照条件下各种物体的精确图像，但是这里的关键是实时。例如在飞行模拟系统中，图像的刷新相当重要，同时对图像质量的要求也很高，再加上非常复杂的虚拟环境，问题就变得相当困难。
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