虚拟现实(VR)技术-它是如何工作的，组件，类型和应用

虚拟现实(VR)技术正在帮助我们实现不可能。用户可以在任何地点、任何时间体验任何东西。这种沉浸式技术可以诱导人类大脑相信一个虚拟世界。在这里，我们将探讨虚拟现实技术的一些关键方面。

什么是虚拟现实(VR)技术

虚拟现实是一种使用交互式软件和硬件的混合将用户带到3D人工环境的技术。这种3D虚拟环境允许用户使用大图像和适当的音频设备与人和物体进行交互。

它使用户能够体验即时和动态的信息。用户戴上特殊的耳机、护目镜和手套来体验虚拟现实技术。所有这些设备都将它们的数据传递给计算机系统。

虚拟现实可以在不同的范围内实现，从桌面显示器，手机或完全沉浸式虚拟环境(IVE)。

图1 -虚拟现实(VR)技术概览

虚拟现实技术的组成

以下是虚拟现实技术中的一些关键元素

• 虚拟世界
• 浸
• 感觉反馈
• 交互性

虚拟现实中的虚拟世界

这是一个主要通过渲染、显示或其他类似媒介实现的3D环境。它允许模拟真实世界体验的用户交互。在这里，视觉视角对运动变化的反应非常灵敏。

图2 -用户在虚拟现实技术中体验虚拟世界

沉浸在虚拟现实中

沉浸在虚拟环境中意味着在非物理或虚拟世界中存在的感知。据说，当足够多的人的感官受到刺激，产生一种存在于虚拟世界中的感觉时，就会出现一种完全沉浸的状态。

沉浸在虚拟现实中的类型

VR中有两种沉浸感:

• 精神沉浸
• 物理浸

精神沉浸

一种深度参与的状态，在这种状态下，我们的大脑暂停了对我们身处虚拟环境的怀疑。

物理浸

在虚拟世界中进行的物理接触让我们的思维暂停了对我们身处虚拟环境的怀疑。

图3 -虚拟现实允许用户的精神和身体沉浸

虚拟现实中的感官反馈

虚拟现实让我们的许多感官发挥作用。这些包括视觉、触觉、听觉等。感官反馈是适当刺激这些感官所必需的。这是通过集成适当的软件和硬件组件来实现的。

头戴式显示器(HMD)、手部配件、手部控制和特殊手套是输入和硬件设备的几个例子。

图4 -使用手动控制的虚拟现实支持感官反馈

虚拟现实中的交互性

交互是VR技术发挥作用的一个非常重要的因素。它为用户提供了舒适、自然的虚拟世界体验。虚拟环境必须足够快地响应用户的动作。

这是保持兴奋感和沉浸感所必需的。如果交互缓慢，就不会产生沉浸感，虚拟体验也就无法激发用户的兴趣。

图5 -使用虚拟现实技术的交互式会话

虚拟现实(VR)技术是如何工作的

虚拟现实的主要目的是刺激视觉。每个VR设备都会在用户眼前放置一个或两个屏幕，从而消除任何可能的现实世界交互。

在眼睛和屏幕之间放置了两个自动对焦的镜头。这些调整取决于用户的定位和眼球运动。屏幕上的视觉效果是通过HDMI电缆或手机呈现的。

创造真正的沉浸式体验有一定的标准:至少60帧/秒的帧率，良好的刷新率和100度的视野。

这些因素中的任何差异都可能导致用户体验延迟。需要20毫秒或更短的反应时间来欺骗我们的大脑，使其相信虚拟现实。

网络病或流泪是虚拟现实技术的另一个令人担忧的原因。由于刷新率和帧率不一致，会导致图像失真。

这可以通过将帧率限制为显示器的刷新率来解决。垂直同步是在这方面使用的技术。

帧率为GPU每秒处理的图像数量。刷新率呈现图像的显示速度是多少现场查看指支撑头部和眼球运动的程度。

虚拟现实技术的类型

VR技术有几种类型。它们的沉浸程度、用例和应用程序各不相同。随着技术的进步，可能会出现更多的类型。然而，总的来说，我们可以将虚拟现实分为三种基本类型:

• 非沉浸式虚拟现实
• 半沉浸式虚拟现实
• 完全沉浸式虚拟现实

非沉浸式虚拟现实

它是在最低层次上实现的虚拟现实。在这里，用户的感官没有得到充分的刺激，从而允许虚拟世界之外的一些外围感知。

用户可以通过窗口或门户进入这些3D环境。具有高质量分辨率和处理能力的监视器用于此目的。

例如，建筑师可能会创建一个结构的3D模型以供客户理解。在台式电脑上，只需点击一下鼠标，就可以探索这些模型。这仍然是虚拟现实，即使它没有让用户完全沉浸其中。

半沉浸式虚拟现实

半沉浸式环境提供了更好的沉浸体验，用户只是部分沉浸在虚拟世界中。它们由高性能计算机系统提供动力，通常与多个投影系统或屏幕投影机相结合。

这有助于适当地刺激用户的视觉效果。半沉浸式虚拟类似并使用飞行模拟中使用的技术。

完全沉浸式虚拟现实

这是对这项技术最身临其境的执行。运动检测工具和硬件如hmd(头戴式显示器)被用来刺激所有用户的感官。

它们通过提供高分辨率、更大的观看区域、更高的刷新率和高对比度来提供逼真的用户体验。

虚拟现实技术中使用的设备

下面提到的是目前使用的一些常见的VR设备。

• 头戴式显示器(hmd)
• 身临其境的房间
• 数据手套

使用头戴式显示器(hmd)的VR

他们使用内置位置传感器、立体声耳机和遮光眼罩创建动态3D图像。

它由两个屏幕组成，每个屏幕都显示不同的立体图像，创造了一个3D虚拟世界的现实视角。然而，头戴式显示器很重，长时间佩戴会让人感到厌倦。

图6 -虚拟现实中的头戴式显示器内部

使用沉浸式房间的VR

作为头显的替代方案，沉浸式房间用于将变化的图像投射到房间的墙壁上。

飞行模拟经常使用这种技术，将城市、风景和机场的图像投影在模拟驾驶舱外的大屏幕上。

图7 -用户体验沉浸式房间技术

使用数据手套的VR

数据手套的目的是允许用户处理虚拟对象。这些只不过是普通的手套，装有传感器，可以检测用户的手部动作。

光纤、压电传感器和应变计是用于制造数据手套的一些技术。

图8 -使用数据手套的虚拟现实技术中的用户交互

虚拟现实的应用

如今，虚拟现实在多个领域得到了应用。我们将举一些例子，了解它是如何帮助这些领域的。

• 汽车
• 医疗保健
• 旅游
• 教育
• 游戏
• 培训

汽车领域的虚拟现实

工程师无需制造多个原型就能体验汽车的外观和感觉。也可以通过模仿外界环境进行安全试验。

医疗保健中的虚拟现实

医疗保健专业人员能够在大手术之前访问人体解剖学的虚拟模型。

这样，他们就能更好地应对在真正的人体上进行手术时可能遇到的任何挑战。

旅游中的虚拟现实

VR提供了世界上每一个地方的导游。游客可以在购买目的地之前体验和探索场地。

酒店公司正在利用香气、风等真正的刺激物来重现住宿体验。

虚拟现实技术的未来

不断发展的技术进步给VR带来了光明的一面。人们对它的兴趣已经发生了转变，许多组织正在大力投资开发和优化这项技术。

因此，我们可以肯定地说，在未来，支持VR的设备将会被精心设计、易于使用和个性化。

据预测，虚拟现实技术也将给消费电子产品的外形带来重大变化。金博宝博彩

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