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如果說將元宇宙比作一個樂隊的話，那么VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)就好比是主唱，鏡頭前最多的是它舞臺設(shè)備模型，聽到最多的是它，看到最多的還是它，我們看到所有與元宇宙相關(guān)的圖片視頻也好，電影作品也好，看起來都與VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的表述關(guān)聯(lián)性最高，相似度也最高，那么，你真的了解虛擬現(xiàn)實技術(shù)嗎?

從仿真而來，到元宇宙中去

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展最早要追溯到1929年，那一年Edward Link設(shè)計出用于訓(xùn)練飛行員的模擬器，那時候的模擬器還只是有聲音的模擬和動態(tài)圖形的模擬，自此以后，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“潘多拉魔盒”被徹底打開，人們開始注意并且投入到這項仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用中。1956年，Morton Heilig開發(fā)出多通道仿真體驗系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是一套“龐大的VR眼鏡”，在視覺方面，它有固定的3D屏幕，可以顯示3D的圖像；在聲音方面，它具有3D立體聲聲道的音效，可以更好的模擬環(huán)境的聲音；在觸覺方面，它具有可以震動的座位，還有風(fēng)扇等給予人觸覺反饋的設(shè)備；包括在味覺方面制造了味覺生成器，可以制造模擬一些氣味。我們可能會聯(lián)想到現(xiàn)代的4D/5D電影，好像也是這樣的配置，從理論上來說，這都是從仿真出發(fā)，給人們模擬一種環(huán)境，一個事件來達(dá)成某種目的，可類似正在現(xiàn)代盛行的4D/5D電影設(shè)備的這套仿真系統(tǒng)，在上世紀(jì)五十年代竟然就被研究出來了。

Heilig的sensorama

雖然仿真系統(tǒng)的3D模擬器制作完成，但作為上世紀(jì)五十年代，彩色電影尚未完全普及，3D視頻內(nèi)容更是從何處尋？Heilig作為好萊塢的專業(yè)攝影師，更是一位創(chuàng)造者，他親自發(fā)明了3D 攝影機(jī)和投影儀，從而拍攝并制作了許多3D影片，拼上了他的仿真系統(tǒng)3D模擬器的最后一塊拼圖。

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Morton Heilig

不過當(dāng)時由于年代與人們認(rèn)知的局限性等多種客觀因素，并沒有人為這個充滿著無窮無盡潛力的科技下賭注，無論是硬件設(shè)備還是制作3D視頻內(nèi)容，成本都非常高，最終Sensorama也因為無法繼續(xù)投入而在繼續(xù)開發(fā)和商業(yè)化的道路上被迫暫停。

科技的聚光燈于1968年落在了Ivan Sutherland頭上。

Ivan Sutherland 與他的VR頭顯設(shè)備

這是公認(rèn)的世界第一臺VR頭顯設(shè)備，它依然逃脫不了硬件設(shè)備第一代“笨重“的特點，甚至需要一個機(jī)械手臂吊著設(shè)備在佩戴者的正上方。不過有著技術(shù)突破性的是，這臺VR設(shè)備通過機(jī)械軸，初步實現(xiàn)了姿態(tài)檢測功能，當(dāng)佩戴者頭部進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，屏幕會給與佩戴者不同的畫面顯示，這一進(jìn)步是虛擬現(xiàn)實技術(shù)上里程碑式的技術(shù)革新。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)迅速被NASA等多個知名機(jī)構(gòu)與院校注意，并大力投資進(jìn)行研發(fā)與研究，VR技術(shù)的潛力被越來越認(rèn)可，于是七八十年代，在硬件設(shè)備不斷升級與3D內(nèi)容不斷迭代的背景下舞臺設(shè)備模型，VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)有了飛速的發(fā)展，例如NASA AMES研究中心開發(fā)出用于火星探測的虛擬環(huán)境視覺顯示器，包括非常多的有關(guān)VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)的科幻電影也相繼而出。一時間百花齊放，VR技術(shù)的未來顯得格外廣闊明亮。

電影：電子世界爭霸戰(zhàn) Tron (1982)

到了90年代也掀起了一陣對于虛擬技術(shù)追捧的熱潮，許多的科技公司與游戲公司在虛擬現(xiàn)實技術(shù)上投資研發(fā)，做出了一些相對成型的產(chǎn)品和游戲，以其高科技的特性與奇特的玩法立刻吸引了許多人的眼球，不過許多產(chǎn)品卻只是賣叫并不賣座。因為在當(dāng)時3D渲染技術(shù)與動態(tài)檢測技術(shù)并不完善的背景下，VR虛擬現(xiàn)實的內(nèi)容實在是很“寒摻“，不僅畫質(zhì)顆粒感嚴(yán)重，分辨率低，操控交互也不是非常舒適，所以這股浪潮并沒有拍打起特別大的水花。

1995年任天堂的VR設(shè)備Virtual Boy

這款Virtual Boy可以說是90年代最具代表性的VR設(shè)備，雖然上市僅僅5個月就被下架，并且體驗感反饋并不好，而且對于任天堂來說是一款失敗的產(chǎn)品，但作為在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的大膽嘗試，對行業(yè)發(fā)展起到了舉足輕重的作用。

浪潮的褪去并不意味著技術(shù)停滯發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在無數(shù)技術(shù)研究者手中正經(jīng)歷著進(jìn)化與蛻變。

一浪更比一浪高，2012年Oculus Rift登陸Kickstarter眾籌網(wǎng)站。籌資近250萬美元，首輪融資達(dá)1600萬美元。立刻將大眾的目光又拉回到了虛擬現(xiàn)實技術(shù)上，人們突然發(fā)現(xiàn)，那個多年前備受關(guān)注又被淡忘的虛擬現(xiàn)實回來了，并且隨著Oculus VR產(chǎn)品的迭代升級以及2014年3月26日，F(xiàn)acebook宣布將以約20億美元的總價收購沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)公司Oculus VR的新聞被爆出，虛擬現(xiàn)實技術(shù)商業(yè)化的火苗被徹底點燃。

早期Oculus設(shè)備模型

隨著2015年 HTC VIVE在MWC2015上正式發(fā)布與索尼PSVR的對外公布，VR虛擬現(xiàn)實的元年開始，它的舞臺真正拉開帷幕。

HTCVIVE

索尼PSVR

2016年以來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)廣泛用于各行各業(yè)，例如教育，醫(yī)療，交通，汽車，娛樂等等。無論是離我們生活比較近的VR看房，VR看車或是又同學(xué)體驗過的VR游戲或VR課堂，我們都可以感受到虛擬現(xiàn)實技術(shù)給我們生活帶來的變化與便利，或者說它已經(jīng)融入到了我們的生活當(dāng)中。

伴隨著2021年元宇宙的出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)再次成為人們討論的焦點。人們驚奇的發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實竟然是構(gòu)建未來元宇宙世界不可或缺的技術(shù)組件。虛擬現(xiàn)實的技術(shù)將成為元宇宙載體的一部分，虛擬現(xiàn)實設(shè)備將成為進(jìn)入元宇宙的一個窗口。點成線，線成面，面成體，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將同其他科技技術(shù)一起，為我們打造一個豐富立體的元宇宙世界。

虛擬現(xiàn)實的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)

其實虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是一項融合了多種技術(shù)，蘊含了多種學(xué)科知識的集合技術(shù)，因為它的核心是仿真技術(shù)，其中聲音仿真就要用到聲音技術(shù)，視覺仿真就要用到顯示與圖像技術(shù)，環(huán)境仿真就要用到計算機(jī)三維渲染技術(shù)，動作交互就要用到動作捕捉與反饋技術(shù)等等，所以說多種技術(shù)的共同發(fā)展才能推進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的進(jìn)步與突破。

虛擬現(xiàn)實環(huán)境中與真實世界互動的方法與虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)與流程

其中三維渲染技術(shù)可以為虛擬世界提供任何我們想要的環(huán)境。現(xiàn)在我們看到的科幻大片，例如復(fù)仇者聯(lián)盟，流浪地球等，這些電影中的環(huán)境都是通過計算機(jī)三維建模渲染技術(shù)制作出來的圖像資料，讓我們看起來仿佛置身其中，像真實場景一般。所以在虛擬現(xiàn)實的世界中，只要是我們想象到的人，物，環(huán)境，都可以塑造出來，打破空間的次元，讓我們置身于任何一個模擬環(huán)境中。

游戲《魔獸世界》中場景建模

完美的虛擬現(xiàn)實技術(shù)體驗理應(yīng)是能與我們所有的感覺同步，例如我們置身在北極的虛擬環(huán)境中，能夠感受到寒冷，當(dāng)手觸碰到雪地手指會感到冰冷，從水中釣起魚能聞到魚腥味等。這就要求VR設(shè)備能夠模擬我們的聽覺，觸覺，味覺，嗅覺，觸覺，力覺等等。例如聲音技術(shù)就可以讓我們在虛擬環(huán)境中判斷出聲源的方向，遠(yuǎn)近等。模仿左右耳不同的位置的錄音可以創(chuàng)造出3D立體聲，通過聲音的相位差和強(qiáng)度來確定聲音的來源，從而達(dá)到聽覺仿真與同步。

進(jìn)行聲學(xué)環(huán)境仿真的實驗研究

假如我們在虛擬現(xiàn)實的世界中模擬開車，我們可以通過視覺技術(shù)看到我們置身于賽車的真實環(huán)境內(nèi)，可以聽到引擎的轟鳴聲，現(xiàn)在就差手握方向盤開動了。這時候就需要動作捕捉和反饋技術(shù)的支撐。如果我們看過一些科幻電影的拍攝花絮就會發(fā)現(xiàn)，他們身體上往往安裝佩戴者一些點狀物的道具，其實這些道具就是用作動作捕捉和復(fù)制，后期再做到電影虛擬人物上。

《猩球崛起》系列在面部表情捕捉

同樣作為VR設(shè)備的虛擬手套，為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，它利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。這種結(jié)合手指彎曲度測試和空間定位測試的數(shù)據(jù)手套被稱為“真實手套”，可以為用戶提供一種非常真實自然的三維交互手段。

以上就是關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)方面的內(nèi)容介紹，下期我們將闡述目前虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用對我們生活的影響以及對于未來元宇宙的建設(shè)還待解決的問題。