Virtual Reality 虛擬現實







virtual reality 虛擬現實


虛擬現實
Virtual Reality


手眼虛擬現實
虛擬現實跳傘訓練
         Virtual Reality 虛擬現實,縮寫為 VR,簡稱虛擬技術,也稱虛擬環境或虛擬實境,是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關於視覺等感官的模擬,讓使用者感覺仿佛身歷其境,可以及時、沒有限制地觀察三維空間內的事物。使用者進行位置移動時,電腦可以立即進行複雜的運算,將精確的三維世界影像傳回產生臨場感。該技術整合了電腦圖形、電腦仿真、人工智慧、感應、顯示及網路並列處理等技術的最新發展成果,是一種由電腦技術輔助生成的高技術模擬系統。


目錄

        1.概述
        2概念來源
        3歷史
        3.11950 年之前
        3.21950 年至 1970 年
        3.31970 年至 1990 年
        3.41990 年至 2000 年
        3.52001 年至 2016 年
        4技術與裝置
        5使用
        5.1教育和培訓
        5.2娛樂
        6健康疑慮
        7.參見


概述

        從技術的角度來說,虛擬現實系統具有下面三個基本特徵:即三個“I”immersion-interaction-imagination(沉浸—互動—構想),它強調了在虛擬系統中的人的主導作用。從過去人只能從電腦系統的外部去觀測處理的結果,到人能夠沉浸到電腦系統所建立的環境中,從過去人只能通過鍵盤、滑鼠與計算環境中的單維數字資訊發生作用,到人能夠用多種傳感器與多維資訊的環境發生互動作用;從過去的人只能以定量計算為主的結果中啟發從而加深對事物的認識,到人有可能從定性和定量綜合整合的環境中得到感知和理性的認識從而深化概念和萌發新意。總之,在未來的虛擬系統中,人們的目的是使這個由電腦及其它傳感器所組成的資訊處理系統去儘量“滿足”人的需要,而不是強迫人去“湊合”那些不是很親切的電腦系統。
        現在的大部分虛擬實境技術都是視覺體驗,一般是通過電腦螢幕、特殊顯示裝置或立體顯示裝置獲得的,不過一些仿真中還包含了其他的感覺處理,比如從音響和耳機中獲得聲音效果。在一些高階的觸覺系統中還包含了觸覺資訊,也叫作力反饋,在醫學和遊戲領域有這樣的應用。人們與虛擬環境相互要麼通過使用標準裝置例如一套鍵盤與鼠標,要麼通過仿真裝置例如一隻有線手套,要麼通過情景手臂和/或全方位踏車。虛擬環境是可以是和現實世界類似的,例如,飛行仿真和作戰訓練,也可以和現實世界有明顯差異,如虛擬實境遊戲等。就目前的實際情況來說,它還很難形成一個高逼真的虛擬實境環境,這主要是技術上的限制造成的,這些限制來自電腦處理能力,圖像解析度和通訊頻寬。然而,隨著時間的推移,處理器、圖象和資料通訊技術變得更加強大,並具有成本效益,這些限制將最終被克服。


概念來源

《世界之表象(World Skin)》(1997)莫里斯·貝納永的虛擬現實作品
        術語"人造現實",由邁倫·克魯格創造,並從20世紀70年代使用至今。然而,術語“虛擬現實”的起源可以追溯到法國劇作家,詩人,演員,和導演安托南·阿爾托。在他知名著作《戲劇及其重影(The Theatre and Its Double)(1938),阿爾托將劇院描述為“虛擬現實(la réalité virtuelle)”,a virtual reality in which, in Erik Davis's words, "characters, objects, and images take on the phantasmagoric force of alchemy's visionary internal dramas". Artaud claimed that the "perpetual allusion to the materials and the principle of the theater found in almost all alchemical books should be understood as the expression of an identity [...] existing between the world in which the characters, images, and in a general way all that constitutes the virtual reality of the theater develops, and the purely fictitious and illusory world in which the symbols of alchemy are evolved".
        這個詞也被用在達米恩·布羅德里克(Damien Broderick)於1982年出版的科幻小說《The Judas Mandala》中,但其中使用的範圍與上述定義有些不同。由牛津詞典列舉的最早使用是在1987年的一篇題為“Virtual Reality”的文章,但講的卻不是如今意義上虛擬實境技術。現在用法的虛擬現實是由杰倫·拉尼爾和他的公司VPL Research創造並推廣的。VPL Research持有許多 80 年代中期的 VR 技術專利,他們開發了第一個被廣泛使用的頭戴式可視裝置(Head Mount Display,HMDEyePhone和觸覺輸出裝置資料手套虛擬實境的概念是由電影比如《頭腦風暴(Brainstorm)》、《割草者》才逐漸向大眾普及的。20世紀90年代的VR研究熱潮是伴隨著霍華德·萊恩格爾德的非小說類書籍《虛擬實境》(1991)。這本書將這個名詞去神秘化,使得更易於初級技術者和愛好者理解。


歷史

        1950 年之前
        虛擬現實的概念首先來自於斯坦利·G·溫鮑姆(Stanley G. Weinbaum)的科幻小說《皮格馬利翁的眼鏡(Pygmalion's Spectacles)》,被認為探討虛擬實境的第一部科幻作品,簡短的故事中詳細地描述了包括嗅覺、觸覺和全息護目鏡為基礎的虛擬現實系統。

        1950 年至 1970 年
Sensorama裝置被發佈於1950年代。
        莫頓·海利希(Morton Heilig)在50年代創造一個“體驗劇場”,可以有效涵蓋所有的感覺,吸引觀眾注意螢幕上的活動。1962年,他建立一個原型被稱為Sensorama,五部短片同時進行多種感官(視覺,聽覺,嗅覺,觸覺)。Sensorama是機械裝置,據說今天仍在使用。大約在同一時間,道格拉斯·恩格爾巴特使用電腦螢幕當作輸入和輸出裝置。
        1968年,伊凡·蘇澤蘭與學生Bob Sproull創造第一個虛擬現實及擴增實境頭戴式顯示器系統。這種頭戴式顯示器相當原始,也相當沉重,不得不被懸掛在天花板上。該裝置被稱為達摩克利斯之劍(The Sword of Damocles)。

        1970 年至 1990 年
        早期的虛擬現實中,值得注意的是阿斯電影地圖(Aspen Movie Map),它由麻省理工學院於1978年創建,背景是科羅拉多州阿斯彭,用戶可以徜徉在三種街頭模式:夏季、冬季和三維模式。前兩個模式由研究人員實際拍攝城市街道每一個運動,無論春夏秋冬。
        Atari公司在1982年成立虛擬現實研究實驗室,但是兩年後關閉。然而湯姆·齊默爾曼,斯科特·費舍爾,賈瑞恩·拉尼爾仍持續對虛擬現實相關技術的研究和開發。
        到了80年代,賈瑞恩·拉尼爾(Jaron Lanier)使“虛擬現實”廣為人知。拉尼爾於 1985 年創辦 VPL Research研究幾種虛擬現實裝置,如資料手套、眼睛電話、音量控制。
        在此期間,虛擬現實並不廣為人知,媒體報導在80年代末逐漸增加。虛擬現實來自邊緣文化,例如賽博朋克視為社會變革的潛在手段,毒品文化則稱讚虛擬現實不僅是一種新的藝術形式,更是一個全新的領域。虛擬現實開始吸引媒體的報導,人們開始意識到虛擬現實潛力。有些媒體甚至將虛擬現實與萊特兄弟發明飛機相比。
        1990 年,Jonathan Waldern在倫敦亞歷山德拉宮舉行的電腦圖形90展覽會展示「虛擬性」(Virtuality)。這個新系統是種街機,使用虛擬耳機。

        1990 年至 2000 年
        1991 年,SEGA發行SEGA VR虛擬實境耳機街機遊戲和Mega Drive。它使用液晶顯示螢幕,立體聲耳機和慣性傳感器,讓系統可以追蹤並反應用戶頭部運動。
        同年,遊戲Virtuality推出,並成為第一大多人虛擬實境網路娛樂系統。它在許多國家發行,包括舊金山內河碼頭中心一個專門虛擬實境商場。每台Virtuality系統成本為 73,000 美元,包含頭盔和外骨骼手套,是第一個三維虛擬實境系統。
        麻省理工學院科學家安東尼奧·梅迪納設計一個虛擬現實系統,從地球“駕駛“火星車,儘管信號嚴重延誤。該系統被稱為“電腦模擬遙控操作”,是虛擬現實的延伸。
        1991年,羅萊·克魯茲·內拉(Carolina Cruz-Neira),丹尼爾·J·桑丁和Thomas A. DeFanti在電子可視化實驗室創建第一個可視化立方房間,人們可以看到周遭的其他人。
        1994年,SEGA發行SEGA VR-1運動模擬器街機,它能夠跟蹤頭部運動並製造立體3D圖像。
        1994年,蘋果發布QuickTime VR格式。它是與VR廣泛連結使用的產品。
        1995年7月21日,任天堂完成Virtual Boy並在日本發布。
        1995年,西雅圖一個組織創造一個“洞穴般的270度沉浸式投影室”,稱為虛擬環境劇場。1996年,同一系統在Netscape Communications主辦展覽會中發表,首次展示虛擬現實連接到網路,內容提要與VRML 3D虛擬世界相連結。
        1995年,個人電腦供電的虛擬現實耳機VFX1 Headgear出現,它支援遊戲包含天旋地轉、星球大戰:黑暗力量、System Shock和雷神之鎚 (遊戲)。
        1999年,企業家菲利普​​·羅斯戴爾(Philip Rosedale)組織林登實驗室(Linden Lab),最初的重點是硬體,使電腦用戶完全沉浸在 360 度虛擬現實中。

一個2013年版本的Oculus VR公司的 Oculus R ift裝置, 這家公司於2014年被Facebook以20億美元收購。
        2001年-2016年
經濟實惠和方便的Google Cardboard
        2001年,SAS3或SAS Cube成為第一個桌上型電腦立體空間,由Z-A生產,2001年4月在法國拉瓦爾完成。
        2007年,Google推出街景視圖,顯示越來越多的世界各地全景,如道路,建築物和農村地區。一個立體3D模式在2010年推出。
        2010年,帕爾默·拉奇創辦歐酷拉,設計虛擬實境頭戴式顯示器Oculus Rift。
        2013年,任天堂申請專利,提出使用虛擬現實技術概念使 2D 電視擁有更逼真的3D效果。
        2015年7月,OnePlus成為第一家利用虛擬現實推出產品的公司。他們用虛擬現實的平台推出OnePlus 2,在Google應用程式Play商店,YouTube上發布。
        2015年,Jaunt開發照相機和雲端平台。
        2016年4月27日,Mojang提供宣布Minecraft可以在三星Gear VR上使用。
        2016年7月,HTC推出VIVE虛擬實境產品。


技術與裝置

        一般的虛擬實境裝置至少包含一個螢幕、一組感測器及一組計算元件,這些東西被組裝在這個裝置中。螢幕用來顯示仿真的影像,投射在使用者的視網膜上、感測器則用來感知使用者的旋轉角度、計算元件則收集感測器的資料,決定螢幕顯示的畫面為何。
        額外的裝置可能包括一台高階電腦,用以補充計算元件的不足. 也可能有一對把手及定位器,用以偵測使用者的位置。
        對螢幕最重要的要求是反應時間,目前電腦、手機等裝置所使用的螢幕多為 TFT-LCD,反應時間太長難以滿足虛擬實境的要求,這也是行動虛擬實境最大的挑戰。當前所知效果最好的螢幕為 OLED,但全世界能夠達到足夠品質要求的公司寥寥無幾。


使用

        教育和培訓
        已經有對虛擬實境學習所做研究,因為它身臨其境的品質可以加強學習。

        娛樂
        帶給人身臨其境的遊戲和觀影體驗


健康疑慮

        過度使用可能對身體健康造成傷害。 目前最廣為人所知的是一種稱之為 “VR 暈 ”的症狀,意思就是連續使用 VR 產品超過一段時間 (也許 20 分鐘),即會產生類似暈車般頭暈目眩的效果.這種症狀是由於視覺所看到的影像與身體內部感知道的狀況不一緻所造成,也就是身體覺得往前跨了一步,但視覺上影像並沒有如預期般後退,這樣不一致的狀況維持超過一段時間就會產生頭暈的症狀。


參見

        ● 細節層次