当科幻成为现实：详解虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术

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利用人类两眼视差产生立体景深的3D显示技术由来已久，数十年前就有廉价的红蓝滤光眼镜，应用于电影院；2009年电影阿凡达更是带动了全球3D显示应用的狂热，从电视、显示器、投影机，到显卡、笔电、平板、游乐器、手机等加入了3D立体显示应用……

​伴随着互联网时代的来临以及3D技术的快速发展，使得人类的交流采用了新的方式，进入了新的领域。虚拟现实逐渐走进人们的生活。那么什么是虚拟现实技术？这种技术将为我们的生活带来什么不同？下面，“影音新生活”就为大家详细介绍一番。

▋ 虚拟现实时代来临

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是由美国VPL公司创建人拉尼尔（Jaron Lanier）在20世纪80年代初提出的。具体内涵是：综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者“沉浸”于模拟环境中。

虚拟现实技术的应用极为广泛，目前在娱乐、教育及艺术方面的应用占据主流，其次是军事与航空，医学，商业，另外在可视化计算、制造业等方面也有相当的比重。在未来，虚拟现实不仅仅会涉及视觉、听觉，还会涉及嗅觉、触觉、味觉，构造一个与真实环境相似的世界。虚拟现实技术应用的方案有：

1、VR头盔：目前比较有名的是被Facebook收购的Oculus公司，Oculus眼镜可以展示例如Unity这样的软件构建的虚拟场景，并且让用户沉浸在虚拟世界中过山车、玩游戏、看电影等等；

2、VR眼镜：目前解决方案是一种头戴式手机框，将智能手机放入并且分屏显示，就可以产生类似于VR头盔的效果，如三星Gear VR。

▋ 传统影视制作或将被颠覆

作为影音行业从业人员，我们这里需要特别注意是，虽然目前大部分虚拟现实设备是增加游戏的现实感而设计，但是它在电影业的影响力将远远大于游戏行业，最终虚拟现实会颠覆整个影视行业。

1、淘汰传统观念，全新审视高科技制作技术

传统的影视制作，把大量的精力物理都投放在拍摄制作上，从胶片到数字摄影、从标清到高清、从飞机航拍到航模拍摄等技术的发展虽然都起到了大跳跃的发展，但是还是需要实地拍摄或者搭建场景拍摄，这种拍摄要耗费时间和人力、物力。

同时，这种做法由于受到环境等条件的限制，无法将艺术家的设想百分之百的再现出来。而且，随着城市的建设，影视拍摄场地越来越受到限制和影响。因此利用虚拟现实技术来完成电影作品，无疑是最好的选择。

目前，Facebook旗下专门从事虚拟现实技术研发的子公司OculusVR宣布，将成立一家工作室，致力于拍摄虚拟现实电影，致力将电影院将成为虚拟现实技术的一个新舞台。

2、演员，这一职业将有可能不复存在

再进一步来说，虚拟现实技术的发展甚至可能会淘汰演员这一职业。虽然，这句话听起来有点骇人听闻，但是仔细想想也不无道理。

传统的影视人物和虚拟场景特效合成一般都是才用搭建绿幕背景或蓝幕背景，演员在没有实物的空间中表演，然后与3D制作的场景合成。但是，有很多特效很难实现，比如人物从水中出来，人物与爆炸场景的配合等等都存在很多的细节配合问题。如果将人物也做成模型，那人物模型在软件中就可以根据剧情的需要随意变换、变形。

所以当今的影视制作中人物模型的运用非常重要，尤其是科幻动作影片更为重要。比如某个情节需要一个特写：一个飞溅的物体直接扎入角色的脸上。如果要实拍的话，基本上很难实现，可如果运用虚拟现实技术当中的人物模型和特效软件合成制作那就非常简单了。

▋ 未来人机交互方式：增强现实技术

近年来，虚拟现实在各个行业和领域应用得越来越广泛，而同时也暴露出了一些不可忽视的问题。如对现实世界的隔离，与人类感知外部世界的方式有冲突等等。

为了克服这些问题，虚拟现实（Augmented Reality，简称AR）技术应运而生。它是在虚拟现实基础上发展起来的新技术，是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”。由于用于与真实世界的联系并未被切断，交互方式也就显得更加自然。

一个完善的增强现实系统，应该让用户感觉真实物体和虚拟模型是共存的。那么，就需要用到以下几个基本的支撑技术：

1、显示技术：主要指显示设备，如头盔显示器(HMD)、投影式显示器、移动设备显示器等。

2、注册跟踪技术：增强现实系统需要建立虚拟空间坐标系与真实空间坐标系的转换关系，使得袁拟物体能够合并到真实世界的正确位置上，这个过程就是注册(Registration)。由于观察者的位簧会不断变化，系统要实时的根据观察者的视场重建坐标系的关系，这个过程就是跟踪(Tracking)。

3、虚实融合技术：简单的增强现实系统只是将虚拟模型直接叠加到真实场景上面，也就是说虚拟模型永远显示在真实物体前方，不能很好的融合到真实场景中。虚实融合技术就是为了解决这个问题而产生的。主要包括虚实环境的注册、虚拟物体和真实物体的遮挡处理、阴影和光照一致性和自然的交互。

4、用户交互技术：增强现实系统霈要实现用户与真实环境中虚拟物体自然直观的三维交互，这就需要系统设计针对增强现实系统的交互工具，并能够跟踪定位到交互工具的位置信息.执行用户对空间物体实施的指令。增强现实系统的交互方式主要两种：基于硬件设备的方式，如数据手套。基于视频处理的方式，如在标识物上生成按钮、菜单、笔等，也有采用手势识鄹的方式输入命令。

目前，增强现实（AR）最具代表性的产品便是Google Glass以及微软最近推出的全息眼镜HoloLens。不过，Google Glass的本质只具备虚拟现实交互功能，对于复杂信息的处理就无能为力了。而Hololens是很成功地将虚拟和现实结合起来，并实现了更佳的互动性。从技术趋势上看，Hololens打开的这扇门，绝不仅仅是增强现实那么简单，这其中隐藏的人机交互方式，有望给购物、看电影、驾驶等场景带来革命性的视觉体验，很有可能带动一个庞大的相关产业链和技术创新浪潮。

结语：VR和AR是充分发挥创造力的科学技术，为人类的智能扩展提供了强有力的手段，对生产方式和社会生活都产生了巨大的深远的影响。在未来，或许我们佩戴的眼镜或隐形眼镜会再一次变革我们的通讯设备、办公设备、娱乐设备等；或许，我们不再需要电脑、手机等实体，只需在双眼中投射屏幕的影响，即可创造出悬空的屏幕以及3D立体的操作界面；又或许人眼的边界将被再一次打开，双手的界限将被再一次突破，几千公里外的朋友可以立即出现在面前与你面对面对话，你也将会触摸到虚幻世界的任何物件……

虚拟现实技术的迅猛发展，正在尝试将科幻变成现实。而“影音新生活”也相信，我们离上述情节中的世界还相距不远。

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