戴上一副眼鏡，連接電腦或手機(jī)，你就能進(jìn)入一個(gè)全新的虛擬世界，這種類似科幻電影《黑客帝國(guó)》里的場(chǎng)景正在我們身邊發(fā)生，而讓這一切實(shí)現(xiàn)的技術(shù)就是最近火得不行的“虛擬現(xiàn)實(shí)”。

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)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(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中。

三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

聽覺(jué)信息是人類僅次于視覺(jué)信息的第二傳感通道，是增強(qiáng)人在虛擬現(xiàn)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(fù)責(zé)用戶與虛擬環(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(tǒng)的核心，主要體現(xiàn)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(hào)定位到特定的一個(gè)虛擬專用源，使用戶準(zhǔn)確判斷聲音的精確位置。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們都是先聽到聲音采用眼睛去看這個(gè)地方，但是三維聲音系統(tǒng)可以使用戶由眼睛注視的方向和位置來(lái)監(jiān)測(cè)識(shí)別各種信息源，這對(duì)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(dāng)用戶頭部轉(zhuǎn)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(duì)于用戶頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的位置發(fā)生了變化，那么，用戶聽覺(jué)感受方面來(lái)說(shuō)也是不一樣的，三維虛擬聲音系統(tǒng)具備這樣實(shí)時(shí)變化的能力，可以解決看到的和聽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產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)，有助于增強(qiáng)臨場(chǎng)效果且可以隨用戶的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的臨場(chǎng)反應(yīng)和實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。

自然交互與傳感技術(shù)

把語(yǔ)音和虛擬現(xiàn)實(shí)交互在一起，就可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)自然的交互。對(duì)VR愛好者來(lái)說(shuō)，位置跟蹤和手勢(shì)跟蹤意味著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)各種類型的傳感器把現(xiàn)實(shí)中的人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)建的虛擬環(huán)境連接起來(lái)，讓你的視覺(jué)、聽覺(jué)等各種感知抵達(dá)了一個(gè)我們從未到過(guò)的神奇世界。

1、眼球追蹤實(shí)現(xiàn)交互，大多數(shù)人認(rèn)為眼球追蹤技術(shù)是解決虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯設(shè)備眩暈病問(wèn)題的突破之處，被稱之為為“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(duì)于人眼位置的檢測(cè)，能夠?yàn)楫?dāng)前所處視角提供最佳的3D效果，使VR頭顯呈現(xiàn)出的圖像更自然，延遲更小。

2、動(dòng)作捕捉實(shí)現(xiàn)交互，可以讓用戶獲得完全的沉浸感，真正“進(jìn)入”虛擬世界。目前市面上針對(duì)VR的動(dòng)捕系統(tǒng)還不是很多。現(xiàn)有的一些也只能在特定的場(chǎng)景中使用，并且還要花費(fèi)比較長(zhǎng)的校準(zhǔn)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(shè)計(jì)的一大痛點(diǎn)是沒(méi)有反饋，因此用戶很難感覺(jué)到自己的操作是否有效。

3、肌電模擬實(shí)現(xiàn)交互，因?yàn)樯窠?jīng)通道是一個(gè)精巧而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，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(xiàn)交互。通過(guò)震動(dòng)馬達(dá)，產(chǎn)生震動(dòng)感，這個(gè)在一般的游戲手柄中可以體驗(yàn)到，以及肌肉電刺激系統(tǒng)，通過(guò)電流刺激肌肉收縮運(yùn)動(dòng)。兩者的結(jié)合能夠給人們帶來(lái)一種錯(cuò)覺(jué)，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候產(chǎn)生類似真正場(chǎng)景帶來(lái)的“沖擊感”。

4、觸覺(jué)反饋實(shí)現(xiàn)交互，主要是按鈕和震動(dòng)反饋，大多通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)手柄實(shí)現(xiàn)，這樣高度特化／簡(jiǎn)化的交互設(shè)備的優(yōu)勢(shì)顯然是能夠非常自如地在諸如游戲等應(yīng)用中使用，但是它無(wú)法適應(yīng)更加廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

5、語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)交互，用戶在體驗(yàn)時(shí)主要是環(huán)顧四周，不斷發(fā)現(xiàn)和探索。圖形指示可能會(huì)對(duì)沉浸感產(chǎn)生影響，這時(shí)如果用戶和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(xiàn)交互，可用來(lái)控制用戶在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(diào)整方向也可能會(huì)有轉(zhuǎn)不過(guò)去的情況。交互設(shè)計(jì)師給出了解決方案，按下鼠標(biāo)右鍵則可以讓方向回到原始的正視方向或者叫做重置當(dāng)前凝視的方向，或者可以通過(guò)搖桿調(diào)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(xiàn)交互，把虛擬世界構(gòu)建在物理世界之上，讓使用者能夠感覺(jué)到周圍的物體并使用真實(shí)的道具，比如手提燈、劍、槍等，中國(guó)媒體稱之為“地表最強(qiáng)娛樂(lè)設(shè)施”。這種的缺點(diǎn)是規(guī)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(yīng)用的廣泛性上受限。

8、手勢(shì)跟蹤實(shí)現(xiàn)交互，有兩種方式，一種是光學(xué)跟蹤，第二種是數(shù)據(jù)手套。

光學(xué)跟蹤的優(yōu)勢(shì)在于使用門檻低，場(chǎng)景靈活，用戶不需要在手上穿脫設(shè)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，需要用戶付出腦力和體力才能實(shí)現(xiàn)的交互是不會(huì)成功的，使用手勢(shì)跟蹤會(huì)比較累而且不直觀，沒(méi)有反饋。

數(shù)據(jù)手套的優(yōu)勢(shì)在于沒(méi)有視場(chǎng)限制，而且完全可以在設(shè)備上集成反饋機(jī)制。但是用戶需要穿脫設(shè)備，而且作為一個(gè)外設(shè)其使用場(chǎng)景還是受局限。

9、傳感器實(shí)現(xiàn)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(shù)是設(shè)備上的各種傳感器產(chǎn)生的，比如智能感應(yīng)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(yīng)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(yīng)用傳感器的設(shè)備體驗(yàn)度都不高，在技術(shù)上還需要做出很多突破。

面對(duì)日益加劇的產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)，可以預(yù)見，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)必有長(zhǎng)足發(fā)展，最終將與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。