虛擬現實（VR）帶來的，可以是恢弘、壯觀、嘆為觀止，也可以是刺激、熱血、激情澎湃——2月底，英國廣播公司（BBC）發布的VR紀錄片《筑壩尼羅河》屬于前者，帶觀眾真正鳥瞰尼羅河的現狀，甚至預繪未來，將擬建大壩置于河上；皇馬足球俱樂部日前開播的360°全景虛擬現實頻道屬于后者，期望讓觀眾在場外也能體會到競技現場的血脈賁張。

身臨其境的感覺依賴于虛擬場景的構建能否騙過大腦。“讓觀看者獲得沉浸感是現在VR科技攻關的主課題”，北京理工大學教授黃華說，現在的VR設備很多時候讓人頭暈，也是因為沉浸感不充分，使得大腦“看到”的東西和過往真實的東西不一樣，又被告知是真實的，這種認識上的“分歧”讓大腦感覺“別扭”，引起心理上的不適，表現為頭暈。“不過真實的機理還沒有被科學證明，但如果模擬的水平能達到大腦無法分辨的程度，不適感會消失。”黃華強調。

通俗地說，虛擬現實“擬得不真”是目前VR領域的“痛點”。解決痛點有兩個關鍵，一是頭戴顯示系統，二是內容。在黃華擔任項目負責人的國家重點研發計劃《支持大數據理解的頭戴式無障礙呈現技術、裝備與云服務平臺》中，著重突破的也是這兩個問題。

打開一些VR視頻APP，手機更像一個窗口，能夠隨著轉動探出窗外觀看，但視頻資源相對匱乏，大多十幾分鐘，可選擇片源不多、幾乎無情節。

“使用200毫米焦距的鏡頭拍攝不低于1000張，每張圖片3500萬像素……”VR數字內容制作的復雜程度從這段數字博物院籌備工作的描述中可見一斑。

靜態物體如此，動態的捕捉難上加難。人工徒手的繪制工作復雜繁瑣，“物體的三維立體結構進行數據采集后是一個二維的數字影像，數字影像的平面要在系統中還原為現實中的立體，再根據三維立體結構得到所需視點的影像（不同視點有不同的影像），人腦才會感受到立體。”黃華拆解了立體圖像在虛擬現實中走進人腦的采集、還原、重構的“三步走”。

“如果通過算法讓計算機自行捕捉和計算將大大降低內容制作的難度與工作量。”黃華介紹，“三步走”的高保真需要“兩方面”的支撐。在國家重點研發計劃支持下，項目組將虛實融合的實現分為幾何一致性和光照一致性，即捕捉重構物體，感知重現光線。

黃華解釋：“為了重構逼真的物體，我們的系統支持多源傳感信息的融合，能實現像素級別地精確定位，完成三維空間注冊的精確性與實時性，這是虛實融合景象沉浸感的關鍵。”

重構光線是因為，實體之外，遮擋關系、光線變化等是真實的一部分。“我們研究自然場景重光照方法，簡化虛實物體遮擋關系和復雜材質函數，實現真實感景物的快速繪制計算。”黃華說，項目完成的實時高保真繪制引擎，使得攝像機自己能夠實時地計算出相對位置變化，只要“拍照”不需“畫像”，就能實時自動呈現物體，讓VR內容的制作更簡單。“只有無延時地實時地將虛擬物呈現在真實場景中、并與真實場景互動，才能‘以假亂真’。”黃華強調。

在頭戴顯示系統方面，項目組提出視場無縫拼接方法，克服了傳統頭顯“大視場、高分辨、小畸變”之間的矛盾。沉浸式頭顯雙目視場達到162°，重疊視場90°，預計樣品將在年底完成。新的頭顯甚至可以做到動動眼睛就能實現“交互”。黃華介紹，傳統的基于手柄等外設的交互方式效率低下，項目組研究自動校正及手眼協同交互方法，通過多模傳感數據融合分析獲取用戶的精確交互語義，實現手眼協同交互。

除了具體的技術和產品，國家重點研發計劃中探索往往會為行業形成標準與規范。黃華介紹，如果有一款便捷的虛實融合環境創作“工具”，將高沉浸感的虛實融合環境中幾何、光照、語義等信息的構建工作“模塊化”，將幫助“徒手”的行業開發者提供“趁手”的工具，大大加速VR產業高質量發展。為此，項目還將構建跨平臺、跨服務的虛實融合環境統一描述語言與解析器，并搭建面向不同應用的統一框架。