虚拟现实游戏
科学家正在不断的发展和探索适合VR用户的生物传感器。生物传感器可以探测和说明神经和肌肉的运动。在一个精准的生物传感器的支持下,电脑可以探测用户是如何在物理空间移动并把它转换成虚拟空间中相对应地运动。生物传感器可以和用户的皮肤直接连接,也可以是通过电子手套或者捕捉服。生物传感器的局限性在于其只能对应某个用户而不能量产。换言之,某个用户的生物传感器如果换成其它用户这没有实际效果。
来自北卡大学教堂山分校的玛丽·慧顿相信娱乐产业是推动VR技术向前发展的最大动力。尤其是电子游戏产业对于工程师们在VR系统中的声音和图形设计做出了巨大贡献。玛丽·慧顿最感兴趣的是搭配任天堂Wii模拟器的手柄。Wii手柄不仅可以实现某些捕捉追踪功能,而且对于那些不怎么玩电子游戏人来说也可以轻松上手。由于捕捉和输入设备这两个领域的发展一直落后其它VR技术的发展,Wii手柄对于VR系统的第一次技术新浪潮具有重大意义。
一些程序师摄像将因特网发展成一个3D的虚拟空间,用户可以通过探索这些虚拟空间来获得信息和娱乐。网站可以以三维坐标的形式呈现,使得用户可以更好的进行探索。计算机程序师为此发展了好几种不同的C预言和浏览器,如下所示:
l 虚拟现实模型语言(VRML,Virtual Reality Modeling Language)—最早的3D网络模型语言
l 3DML—一种通过安装插件以后用户可以使用大多数浏览器浏览网站3D模型语言
l X3D—取代VRML作为创造网络虚拟环境标准的语言
l COLLADA(协同设计作业)—一种允许3D程序呼唤的格式
当然,许多VR专家认为没有头盔显示器的网络虚拟系统不是真正意义上的虚拟环境。它缺乏沉浸感的关键要素,尤其是捕捉并展示实物大小的影像。
虚拟现实应用
在上个世纪90年代早期,公众对于VR的认识有限,无非就是一些被粗糙的翼手龙在棋盘上追逐的简单的块状图像。虽然娱乐产业对于虚拟现实运用的兴趣点仍然停留在游戏和电影领域,VR系统真正有意思的应用却发生在其它领域。
一些建筑师根据他们的建筑计划创建了一些虚拟模型,使得人们可以在建筑物实际建成以前在这些虚拟模型里自由走动。顾客可以在模型里进进出出并提出问题,甚至对建筑设计提出意见。比起微缩模型,虚拟模型可以让你更好的体验建筑物的美感和实用性。
汽车公司已经开始使用虚拟技术来构造新车的虚拟原型,在生产实际的零部件之前进行测试。设计师可以在不破坏整体模型的基础上进行修改,而以前他们只能在实物基础上进行修改,从而大大地提高了效率,降低设计成本。
虚拟环境在军队、太空、医学方面的培训项目中也有应用。军队一直以来都是VR技术有力的支持者和开发者。虚拟训练项目可以包扩从军事驾驶到小组战斗等内容。从整体而言,比起其它培训项目,VR系统不仅更加安全,而且从长远考虑,更加省钱。经过深度VR训练的士兵也比传统军事训练的士兵更有效率。
在医学方面,从业人员可以使用虚拟环境培训从手术治疗到诊断病人的所有项目。外科医生不仅已经使用虚拟现实技术来进行培训和教育还通过机器人装置进行远程手术。世界上第一例1988年发生在巴黎的一家医院。使用VR技术进行机器人手术面临的最大挑战在于潜伏期,因为如此精细的手术过程中任何的延迟对于外科医生来说都是无法接受的。而且这种系统也需要给患者提供良好的手术过程和术后效果。
VR技术在心理治疗方面的应用同样有趣。来自艾莫利大学的芭芭拉·萝特鲍姆和乔治亚理工学院的拉瑞·侯杰是应用虚拟环境治疗恐惧症和其它心理疾病的先锋。他们使用虚拟环境作为一种暴露疗法,病人在受到控制的条件下被暴露在那些使他们感到痛苦的刺激物下。比起传统的暴露疗法,VR技术支持的暴露疗法有两大优点:更加便捷并且病人更愿意尝试这种疗法,因为病人知道他们不是出在真实世界中。他们的研究直接促成了Virtually Better公司的成立,公司已经在14个国家向医生出售VR心理治疗系统。
虚拟现实面临的挑战和问题
虚拟现实领域面临的挑战主要有三方面:发展处更好的捕捉系统,寻找到用户与虚拟环境更自然的交互方式,减少创建虚拟空间的延迟时间。尽管有几家从VR发展早期的捕捉系统公司已经遍布全球,但是大多数公司的规模还是偏小并且昙花一现。同样地,在为VR应用服务的输入设备领域也没有几家公司。大多数的VR开发人员不得不依赖来源于其它行业的技术发展再将其引用到VR领域,因而他们不得不希望这些创造此类技术的公司停留在商业用途。在创造虚拟世界时,需要大量的时间来创造一个可信度高的虚拟环境—虚拟环境越真实,花费的时间就越多。在虚拟空间中精确地复制一个真实的房间通常要花费一个程序小组超过一年的时间。
虚拟环境系统开发者还面临着另外一种挑战:如何避免差劲的人体感知。许多虚拟环境系统依赖各种硬件从而妨碍了用户的体验或者限制了用户的选择。如果没有设计巧妙的硬件,用户的感知会大打折扣,轻则出现迟钝降低临场感,重则伴随着迷失和眩晕的电子病症状。并不是所有的VR用户都有电子病的风险,有些人可能可以在虚拟环境中待几小时啥事没有,有些人可能几分钟就恶心呕吐。
一些心理学家对沉浸在虚拟环境中导致用户出现心理问题表示担忧。他们表示如果虚拟环境系统让用户处在暴力环境中,尤其是长时间处在暴力中,可能导致用户变得麻木不仁。事实上,还有人担忧虚拟环境系统可能培养出反社会的一代。其他人倒是没有这么敏感,不过他们担忧逼真的虚拟体验会导致电子沉迷。毕竟已经出现了不少关于游戏玩家由于沉迷网络游戏而忽略生活的新闻故事。虚拟环境体验显然更容易令人沉迷。
虚拟现实简史
虽然大众直到20世纪90年代才注意到,虚拟现实的概念可以追溯到好几十年前。在20世纪50年代中期,一位名叫摩登·海里戈的摄影师设想一种全新的观影体验:调到观众所有的感官,使得他们更好地融入电影故事。1960年他创造了一种被称为传感影院(Sensorama)包含立体影像、风扇、嗅觉装置、立体扬声器、移动椅的单人用装置。他还发明了一种可以让用户以3D方式观看电视的头戴电视装置。虽然用户使用这些装置只是获得被动的电影体验,但是海里戈的想法成为了以后VR领域的先锋概念。
1961年Philco Corporation的工程师发明了世界上第一个HMD,称之为“Headsight”。这个头盔包含一个电子显示屏和捕捉系统并连接到一个相近的电路摄影系统。他们期望这些头盔可以使用在一些危险的环境中,用户可以通过转动头部调整摄影角度在远处观察这些环境。他们把HMDs和红外相机搭配在一起装在直升飞机的底部,使得直升飞机在黑暗中飞行时也能有一个良好的视野。
1965年,一位名叫伊凡·苏泽兰(虚拟现实之父)的计算机科学家提出了一种被他称为“Ultimae Display”的设想装置。通过这个装置,用户可以看到一个和他居住的真实世界一模一样的虚拟世界。这次预期也成为了VR领域几乎偶有发展的先行概念。苏泽兰的概念包括:
l 一个通过HMD观看和3D音效、触觉刺激增强对任何观察者都看上去真实的虚拟世界
l 一台实时保持这个虚拟世界的计算机
l 用户可以真实直观地操作虚拟物体
1966年,苏泽兰制造了一个和计算机系统连接的HMD。计算机为头盔成像提供所有的图形(在此之前HMD只是和摄像机连接在一块)。它使用一个悬挂装置来承载HMD,毕竟HMD对于用户来说有点过重带起来不太舒适。HMD可以展示立体影像,给予立体感效应,捕捉用户头部运动,从而更具用户视角的裱花给出适宜的影像变化。
虚拟现实开发
NASA,美国国防部和国家科学基金会赞助了大量的虚拟现实研究和开发项目。CIA曾经每年给予苏泽兰80000美元的研究资金。早期的VR主要运用在驾驶操作模拟和训练上。由于模拟器上飞行体验只是和现实相似但不完全一致,美国军方,NASA和航空机构为了防止事故法伤要求飞行员在模拟飞行和实际飞行之间有一个间隔期(最少一天)。
VR技术曾经淡出公众视野多年。直到20实际八十年代VR技术的发展中心一直都在驾驶模拟上。然而到了1984年,一名叫做迈克尔·麦克格里韦的计算机科学家可是实验将VR技术作为人机交互(HCI,human-computer interface)的突破口。人机交互在VR研究中任然扮演着重要角色,并且进一步促使媒体界在几年后开始接纳关于VR的消息。
杰伦·拉尼尔1987年创建了“虚拟现实”这个名词。在20世纪90年代,媒体锁定了VR的概念并持续跟进。这次炒作使得许多人对于虚拟现实产生了不切实际的期望。而当大众意识到虚拟现实并不如报纸上宣传的那么神奇时,他们一下子没了兴趣。虚拟现实也渐渐淡出了公众视线。
到了今天,VR开发者们尽可能地不夸大虚拟环境系统的性能和应用,以避免虚拟现实的重蹈覆辙。