虚拟现实技术简述
本帖最后由 dunpai 于 2016-5-9 01:09 编辑茶馆是一个奇妙的虚拟空间，在这里有缘拜读忙总、葡萄、思炎等诸位的帖子。因近日看到葡萄在帖子里在讨论虚拟现实技术，恍若回到2年前，接触到全世界第一批DK1时，让我下定决心投身于虚拟现实领域也是因着葡萄在茶馆内那句：“当时代的趋势形成潮流的时候不管你自己心里怎么想，跳进去加入其中。”
加上感念在茶馆内学习，受益良多，一直有为茶馆做点什么的念头。所以决定写一写虚拟现实技术，回报茶馆。茶馆、葡萄、虚拟现实、本文，透过网络与时空，何其奇妙的联系在了一起。缘深缘浅，缘起缘灭，是以为记。
以下从四个层次介绍一下我对虚拟现实的认识。
一、虚拟现实概念
二、虚拟现实技术
三、当前的虚拟现实潮流
四、虚拟现实未来的展望
一、虚拟现实概念
现在社会上虚拟现实炒的很热，各类概念都试图挤到虚拟现实的范畴里来，鱼龙混杂，眼花缭乱。因此谈到虚拟现实，首先要厘清虚拟现实的概念，虚拟现实是什么，不是什么，才能继续向下讨论。
在谈到虚拟现实的时候，大多数人脑海中第一个想到的是有一个疯狂科学家把你的大脑从你的体内取出，放在某种生命维持液体中。大脑上插着电极，电极连到一台能产生图像和感官信号的电脑上。因为你获取的所有关于这个世界的信息都是通过你的大脑来处理的，这台电脑就有能力模拟你的日常体验。如果这确实可能的话，你要如何来证明你周围的世界是真实的，而不是由一台电脑产生的某种模拟环境？
好思维开始发散，黑客帝国？庄生梦蝶？何为真，何为假？一切有为法,如梦幻泡影……
好吧，发散思维是个好习惯，当然问出正确的问题也是非常重要的。要正确的开始思考虚拟现实，第一个问题是，假如这个疯狂科学家真的存在，那他为什么要给你的大脑连上电极？
为了玩游戏？真是够疯狂的。然而我们现实中的虚拟现实还真就是为了玩游戏:L:L:L:L
这样，我们对虚拟现实就可以下一个定义了，为了特定目的而创造的拟真环境叫做虚拟现实，创造这种拟真环境的技术叫虚拟现实技术。
横向的也顺便讲一下增强现实。增强现实的目的很简单，增强用户的某种能力。如记忆力，社交能力，设计能力，维修能力等。
最后简单的分析一下文学，艺术作品里的虚拟现实与增强现实
黑客帝国：虚拟现实，目的：为了安置成为机器能量来源的人类
三体游戏：虚拟现实，目的：希望能以精英人类的知识来破解三体人的恶劣环境困境
安德的游戏：虚拟现实，目的：训练，掩盖真实的对虫族的攻击
钢铁侠：增强现实，目的：增强托尼·斯塔克打架的能力
视网膜芯片（碟中谍4）：增强现实，目的：增强记忆力，识别能力
战力检测眼镜（龙珠）：增强现实，目的：增强战斗力评估能力
二、虚拟现实技术
为了特定目的而创造的拟真环境叫做虚拟现实，创造这种拟真环境的技术叫虚拟现实技术。那么这个技术是怎么实现的呢？
我们知道，人类感知环境信息是靠五感，也就是眼耳舌鼻身意。因此虚拟现实技术也不是单一的技术，而是为了创造拟真环境而采用的各类技术的统称。在目前的技术条件下需要4大类技术共同运作，才能创造出一个拟真环境。分别是显示技术，音频技术，追踪/交互技术，内容生产技术。
显示类技术
上一代针对虚拟现实的显示解决方案为：CAVE系统
CAVE投影系统是由3个面以上（含3面）硬质背投影墙组成的高度沉浸的虚拟演示环境，配合三维跟踪器，用户可以在被投影墙包围的系统近距离接触虚拟三维物体，或者随意漫游“真实”的虚拟环境。
目前针对虚拟现实的显示解决方案为：HMD头盔显示系统
HMD头盔显示系统的发展史参见：http://36kr.com/p/5042602.html
目前本方案流行的原因是智能手机的发展为HMD方案提供了廉价的小尺寸高分辨率液晶屏。目前已有4K分辨率液晶屏商用，在未来1,2年内，有望提升到8K
目前四大头显厂商推出的产品如下
HTC:vive，6288￥
sony：PSVR，399$
Oculus（facebook）：CV1，499$
三星：Gearvr,99$
目前我们能够以足够便宜的价格获得足够好的虚拟现实解决方案
显示画面计算力解决方案：GPU
目前，高通，NVIDIA，AMD,均对旗下GPU类产品针对虚拟现实进行专门优化，提供如异步时间扭曲、支持镜头校正的立体渲染等优化方案来进一步提升硬件对虚拟现实显示的支持
显示画面算法解决方案：realtime rendering
https://zhihu.com/equation?tex=L_o%28%5Cmathbf%7Bx%7D%2C+%5Comega_o%2C+%5Clambda%2C+t%29%3DL_e%28%5Cmathbf%7Bx%7D%2C+%5Comega_o%2C+%5Clambda%2C+t%29%2B%5Cint_%7B%5COmega%7Df_r%28%5Cmathbf%7Bx%7D%2C+%5Comega_i%2C+%5Comega_o%2C+%5Clambda%2C+t%29L_i%28%5Cmathbf%7Bx%7D%2C+%5Comega_i%2C+%5Clambda%2C+t%29%28%5Comega_i+%5Ccdot+%5Cmathbf%7Bn%7D%29d%5Comega_i
Jim Kajiya在1986给出rendering equation，如上。目前已经大量成熟商用。
音频类技术
各类耳机，早已成熟商用。
追踪/交互技术
头部动作追踪方案：采用商用高精度陀螺仪可以完美解决
位置追踪方案：微软kinect，OptiTrack，Lighthouse，可商业化应用
手势识别：leap motion，RealSense，各种数据手套，可商业化应用
内容生产技术
游戏引擎：unity3D,UE4均已成熟商用
三维建模：MAYA ,3dsMax均已成熟商用
综上所述，几乎所有搭建一个虚拟现实环境所需要的技术均已成熟商用或接近成熟商用，目前虚拟现实爆发的技术基础均已准备完毕。
未来提供更好的虚拟现实环境需要的技术
光场显示方案:magic leap
光线在自由空间中的传播，是可以由 4 维光场唯一表示的。成像平面每个像素中包含到这个像素所有方向的光的信息，对于成像平面来讲方向是二维的，所以光场是 4 维的。平时成像过程只是对四维光场进行了一个二维积分（每个像素上所有方向的光的信息都叠加到一个像素点上），传统显示器显示这个 2 维的图像，是有另 2 维方向信息损失的。
magic leap方案特点：Magic Leap 是向你的视网膜直接投射整个 4 维光场， 所以人们通过 Magic Leap 看到的物体和看真实的物体从数学上是没有什么区别的，是没有信息损失的。理论上，使用 Magic Leap 的设备，你是无法区分虚拟物体和现实的物体的。
motion sickness解决方案
力反馈解决方案
自然交互解决方案
三、当前的虚拟现实潮流
本次VR浪潮的启动既是偶然，也是必然。其偶然之处在于Palmer Luckey一个90后，在kickstar上成功众筹虚拟现实眼镜DK1，随后Facebook23亿美金收购Palmer的Oculus公司彻底引爆了这次虚拟现实浪潮。
其必然之处在于三点。
第一，随着IT产业尤其是游戏产业和智能手机产业的发展，客观上完成了虚拟现实技术所需要的技术基础。首先从硬件角度来说。在小尺寸，高分辨率液晶屏的生产上，我们已经能广泛应用2.5K级别分辨率的液晶屏，4K分辨率的液晶屏也已经进入商用。在传感器上，我们已经大规模应用高精度，小型化的陀螺仪。智能手机产业的发展推动着液晶屏与传感器技术的飞速发展，终于达到，并满足了对于HMD最重要的两个元器件的参数需求。其次游戏产业的发展带来了游戏引擎与GPU的高速发展。这两项技术的发展实现了，虚拟现实的内容供应。在此基础上一套完整的虚拟现实系统的出现也是顺理成章的
第二，虽然技术上做好了准备，想要形成潮流还需要大势的配合。经历了PC,互联网，移动互联网的发展IT产业目前面临着需求停滞的问题。我们对计算机已经没有了更进一步的需求，对手机现在也都是硬件过剩。对此IT产业一直在寻找下一个产业热点。曾经IT产业吧赌注放在了智能硬件上。然而当VR出现后，整个IT产业发现，VR似乎是一个更好的选择。因此我们看到国际上所有的IT产业巨头均在布局VR产业。
第三，一个技术成为潮流还必须有对应的需求，才不至于沦为泡沫。当完整的VR系统出现在人们面前时，大家突然发现，有无数的需求可以和VR结合。VR的出现，为游戏产业，影视产业，游艺产业，教育产业，装修产业，广告产业都能带来翻天覆地的变化。
最终我们看到VR在短短2年的时间内，从一个极其小众的技术，迅速的走进了大众的视野，并将在未来改变很多我们习以为常事情。
四、虚拟现实未来的展望
学习，谢谢！ 非常期待，建筑设计行业正需要更新，希望虚拟现实技术能用上。 学知识。 增补一张VR技术相关的思维导图http://i3.buimg.com/2088c1cb3dd6e9a3.jpg 花一个
作为某公司VR方面的小技术负责人， 特别赞一个:D 花一个
作为某公司VR方面的小技术负责人， 特别赞一个:D far8008 发表于 2016-5-8 11:13 static/image/common/back.gif
非常期待，建筑设计行业正需要更新，希望虚拟现实技术能用上。
您觉得建筑设计行业虚拟现实技术怎么用? 茶童 发表于 2016-5-9 22:08 static/image/common/back.gif
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作为某公司VR方面的小技术负责人， 特别赞一个
能不能推荐一些相关资料？
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