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》里的場景正在我們身邊發(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)

聽覺信息是人類僅次于視覺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監(jiān)測識別各種信息源，這對于有視覺干擾的虛擬環(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)，在虛擬場景中，虛擬聲源的位置沒有任何變化，但是它對于用戶頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的位置發(fā)生了變化，那么，用戶聽覺感受方面來說也是不一樣的，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題，讓視覺更加具有沉浸氛圍。

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，有助于增強(qiáng)臨場效果且可以隨用戶的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的臨場反應(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VR愛好者來說，位置跟蹤和手勢跟蹤意味著具備在虛擬世界中提供沉浸式的臨場感和徒手改變虛擬世界的能力。

我們可以通過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，讓你的視覺、聽覺等各種感知抵達(dá)了一個(gè)我們從未到過的神奇世界。

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。因此它對于人眼位置的檢測，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景中使用，并且還要花費(fèi)比較長的校準(zhǔn)和穿戴時(shí)間才能使用。但全身動(dòng)捕在很多場合并不是必須的，而它交互設(shè)計(jì)的一大痛點(diǎn)是沒有反饋，因此用戶很難感覺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模擬真實(shí)感覺需要還有一定的難度。目前的生物技術(shù)水平無法利 用肌肉電刺激來高度模擬實(shí)際感覺。用肌電模擬實(shí)現(xiàn)交互。通過震動(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)合能夠給人們帶來一種錯(cuò)覺，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候產(chǎn)生類似真正場景帶來的“沖擊感”。

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

5、語音實(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)對沉浸感產(chǎn)生影響，這時(shí)如果用戶和VR世界進(jìn)行語音交互，會(huì)更加自然，而且它是無處不在無時(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，中國媒體稱之為“地表最強(qiáng)娛樂設(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景，在場景應(yīng)用的廣泛性上受限。

8、手勢跟蹤實(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)勢在于使用門檻低，場景靈活，用戶不需要在手上穿脫設(shè)備，并且未來在一體化移動(dòng)VR頭顯上直接集成光學(xué)手部跟蹤用作移動(dòng)場景的交互方式是一件很可行的事情。但由于視場受局限，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，使用手勢跟蹤會(huì)比較累而且不直觀，沒有反饋。

數(shù)據(jù)手套的優(yōu)勢在于沒有視場限制，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、視覺傳感器等，能夠通過脈沖電流讓皮膚產(chǎn)生相應(yīng)的感覺，或是把游戲中觸覺、嗅覺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。

面對日益加劇的產(chǎn)品市場競爭的挑戰(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)無縫集成。