戴上一副眼鏡，連接電腦或手機，你就能進(jìn)入一個(gè)全新的虛擬世界，這種類(lèi)似科幻電影《黑客帝國》里的場(chǎng)景正在我們身邊發(fā)生，而讓這一切實(shí)現的技術(shù)就是最近火得不行的“虛擬現實(shí)”。
虛擬現實(shí)是一種可以創(chuàng )建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統仿真使用戶(hù)沉浸到該環(huán)境中。
三維虛擬聲音的實(shí)現技術(shù)
聽(tīng)覺(jué)信息是人類(lèi)僅次于視覺(jué)信息的第二傳感通道，是增強人在虛擬現實(shí)中的浸沒(méi)感和交互性的重要途徑。它作為多通道感知虛擬環(huán)境中的一個(gè)重要組成部分，一方面負責用戶(hù)與虛擬環(huán)境的語(yǔ)音輸入，另一方面生成虛擬世界中的三維虛擬聲音。
聲音定位技術(shù)是三維虛擬聲音系統的核心，主要體現出三個(gè)特點(diǎn)：
1、全向三維定位特性，可以在三維虛擬的空間中把實(shí)際的聲音信號定位到特定的一個(gè)虛擬專(zhuān)用源，使用戶(hù)準確判斷聲音的精確位置。在現實(shí)生活中，我們都是先聽(tīng)到聲音采用眼睛去看這個(gè)地方，但是三維聲音系統可以使用戶(hù)由眼睛注視的方向和位置來(lái)監測識別各種信息源，這對于有視覺(jué)干擾的虛擬環(huán)境中，是尤為重要的一點(diǎn)。
2、三維實(shí)時(shí)跟蹤特性，可以在三維虛擬空間中實(shí)時(shí)跟蹤虛擬聲音位置變化而變化的能力。當用戶(hù)頭部轉動(dòng)，在虛擬場(chǎng)景中，虛擬聲源的位置沒(méi)有任何變化，但是它對于用戶(hù)頭部轉動(dòng)的位置發(fā)生了變化，那么，用戶(hù)聽(tīng)覺(jué)感受方面來(lái)說(shuō)也是不一樣的，三維虛擬聲音系統具備這樣實(shí)時(shí)變化的能力，可以解決看到的和聽(tīng)到的聲音相矛盾的問(wèn)題，讓視覺(jué)更加具有沉浸氛圍。
3、沉浸感與交互感，使得在加入三維虛擬聲音后能使用戶(hù)產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，有助于增強臨場(chǎng)效果且可以隨用戶(hù)的運動(dòng)而產(chǎn)生的臨場(chǎng)反應和實(shí)時(shí)響應能力。
自然交互與傳感技術(shù)
把語(yǔ)音和虛擬現實(shí)交互在一起，就可以實(shí)現人機自然的交互。對VR愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，位置跟蹤和手勢跟蹤意味著(zhù)具備在虛擬世界中提供沉浸式的臨場(chǎng)感和徒手改變虛擬世界的能力。
我們可以通過(guò)各種類(lèi)型的傳感器把現實(shí)中的人與計算機系統創(chuàng )建的虛擬環(huán)境連接起來(lái)，讓你的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等各種感知抵達了一個(gè)我們從未到過(guò)的神奇世界。
1、眼球追蹤實(shí)現交互，大多數人認為眼球追蹤技術(shù)是解決虛擬現實(shí)頭顯設備眩暈病問(wèn)題的突破之處，被稱(chēng)之為為“VR的心臟”。 由于眼球追蹤技術(shù)可以獲知人眼的真實(shí)注視點(diǎn)，從而得到虛擬物體上視點(diǎn)位置的景深。因此它對于人眼位置的檢測，能夠為當前所處視角提供最佳的3D效果，使VR頭顯呈現出的圖像更自然，延遲更小。
2、動(dòng)作捕捉實(shí)現交互，可以讓用戶(hù)獲得完全的沉浸感，真正“進(jìn)入”虛擬世界。目前市面上針對VR的動(dòng)捕系統還不是很多�，F有的一些也只能在特定的場(chǎng)景中使用，并且還要花費比較長(cháng)的校準和穿戴時(shí)間才能使用。但全身動(dòng)捕在很多場(chǎng)合并不是必須的，而它交互設計的一大痛點(diǎn)是沒(méi)有反饋，因此用戶(hù)很難感覺(jué)到自己的操作是否有效。
3、肌電模擬實(shí)現交互，因為神經(jīng)通道是一個(gè)精巧而復雜的結構，從外部皮膚刺激是不太可能的，所以利用肌肉電刺激來(lái)模擬真實(shí)感覺(jué)需要還有一定的難度。目前的生物技術(shù)水平無(wú)法利 用肌肉電刺激來(lái)高度模擬實(shí)際感覺(jué)。用肌電模擬實(shí)現交互。通過(guò)震動(dòng)馬達，產(chǎn)生震動(dòng)感，這個(gè)在一般的游戲手柄中可以體驗到，以及肌肉電刺激系統，通過(guò)電流刺激肌肉收縮運動(dòng)。兩者的結合能夠給人們帶來(lái)一種錯覺(jué)，在恰當的時(shí)候產(chǎn)生類(lèi)似真正場(chǎng)景帶來(lái)的“沖擊感”。
4、觸覺(jué)反饋實(shí)現交互，主要是按鈕和震動(dòng)反饋，大多通過(guò)虛擬現實(shí)手柄實(shí)現，這樣高度特化／簡(jiǎn)化的交互設備的優(yōu)勢顯然是能夠非常自如地在諸如游戲等應用中使用，但是它無(wú)法適應更加廣泛的應用場(chǎng)景。
5、語(yǔ)音實(shí)現交互，用戶(hù)在體驗時(shí)主要是環(huán)顧四周，不斷發(fā)現和探索。圖形指示可能會(huì )對沉浸感產(chǎn)生影響，這時(shí)如果用戶(hù)和VR世界進(jìn)行語(yǔ)音交互，會(huì )更加自然，而且它是無(wú)處不在無(wú)時(shí)不有的，用戶(hù)不需要移動(dòng)頭部和尋找它們，在任何方位任何角落都能和他們交流。
6、方向追蹤實(shí)現交互，可用來(lái)控制用戶(hù)在VR中的前進(jìn)方向，但很多時(shí)候都會(huì )受空間的限制，追蹤調整方向也可能會(huì )有轉不過(guò)去的情況。交互設計師給出了解決方案，按下鼠標右鍵則可以讓方向回到原始的正視方向或者叫做重置當前凝視的方向，或者可以通過(guò)搖桿調整方向，或按下按鈕回到初始位置。但是這也有可能會(huì )使用很累，削弱了舒適性。
7、真實(shí)場(chǎng)地實(shí)現交互，把虛擬世界構建在物理世界之上，讓使用者能夠感覺(jué)到周?chē)奈矬w并使用真實(shí)的道具，比如手提燈、劍、槍等，中國媒體稱(chēng)之為“地表最強娛樂(lè )設施”。這種的缺點(diǎn)是規模及投入較大，且只能適用于特定的虛擬場(chǎng)景，在場(chǎng)景應用的廣泛性上受限。
8、手勢跟蹤實(shí)現交互，有兩種方式，一種是光學(xué)跟蹤，第二種是數據手套。
光學(xué)跟蹤的優(yōu)勢在于使用門(mén)檻低，場(chǎng)景靈活，用戶(hù)不需要在手上穿脫設備，并且未來(lái)在一體化移動(dòng)VR頭顯上直接集成光學(xué)手部跟蹤用作移動(dòng)場(chǎng)景的交互方式是一件很可行的事情。但由于視場(chǎng)受局限，需要用戶(hù)付出腦力和體力才能實(shí)現的交互是不會(huì )成功的，使用手勢跟蹤會(huì )比較累而且不直觀(guān)，沒(méi)有反饋。
數據手套的優(yōu)勢在于沒(méi)有視場(chǎng)限制，而且完全可以在設備上集成反饋機制。但是用戶(hù)需要穿脫設備，而且作為一個(gè)外設其使用場(chǎng)景還是受局限。
9、傳感器實(shí)現交互，能夠幫助人們與多維的VR信息環(huán)境進(jìn)行自然地交互。比如，人們進(jìn)入虛擬世界是想在虛擬世界中到處走走看看，但目前這些大多數是設備上的各種傳感器產(chǎn)生的，比如智能感應環(huán)、溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器、視覺(jué)傳感器等，能夠通過(guò)脈沖電流讓皮膚產(chǎn)生相應的感覺(jué)，或是把游戲中觸覺(jué)、嗅覺(jué)等各種感知傳送到大腦。目前已有的應用傳感器的設備體驗度都不高，在技術(shù)上還需要做出很多突破。
面對日益加劇的產(chǎn)品市場(chǎng)競爭的挑戰，可以預見(jiàn)，基于虛擬現實(shí)技術(shù)的計算機輔助概念設計必有長(cháng)足發(fā)展，最終將與現有計算機輔助設計系統實(shí)現無(wú)縫集成。
