建议收藏!小白都能看懂的虚拟现实技术科普

2023-06-18 0 942

今年贺岁档中美誉度最低的《流浪者火星2》炸出了中国奇幻片的正门,影片中“将火星米饭走”的天马行空预设摒弃了我们对现实生活当今世界的想像,而“位数心灵方案”的奇幻预设,则将观众们对元银河系当今世界的想像化成了具体内容。

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《流浪者地

“元银河系(Metaverse)”那个基本概念源自威尔·加勒特1992年的侦探小说《暴风雪》。在加勒特的设想中,这是两个巨大的VR生活当今世界,现代人如果透过公用出口处相连,就能以位数化身的形像步入元银河系中,迈入不同于现实生活当今世界的另一类一生。

在极短一两年,元银河系那个设想只是一类虚幻,但是随著信息技术的产业发展,特别是XR控制技术的产业发展,它显得无须远方,好似迅速就能转变成现实生活。

那时,今后君就带你看一看,XR控制技术是怎样将虚幻转变成现实生活,为“位数心灵”以及元银河系的同时实现奠定方法论此基础的。

什么是XR?

XR(Extended Reality,扩充现实生活),是指透过计算机系统将真实世界与交互式并重,打造出两个可交互式的程序代码。它是VR生活(VR)、增强现实生活(AR)、混和现实生活(MR)的泛称,透过二者听觉交互控制技术的结合,同时实现交互式当今世界与现实生活当今世界间点对点切换的“沉浸于感”新体验。

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VRVR生活(Virtual Reality)相信我们都不陌生,它是运用计算机系统控制技术创建两个与真实世界当今世界完全不同的VR生活系统。

VR眼镜就是一类最常见的VR控制技术应用,当我们戴上VR头显,外界的听觉、听觉

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AR增强现实生活(Augmented Reality),就是现实生活当今世界的升级版,在已有的现实生活当今世界中增加一些交互式信息(物体、图片、视频、声音等)显示,从而同时实现对真实世界当今世界的“增强”。说得再直白一点,就是位数版的海市蜃楼。

AR控制技术也早已应用在我们的生活当中,例如AR车辆导航系统,将地图、手机摄像头与AR控制技术深度结合,摄像头会将真实世界当今世界中的一切呈现在手机屏幕上,同时指示箭头等交互式模型会叠加在现有图像上,为行人和车辆指引方向,让你能够直观地看到前进路线。

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AR车辆导

MR混和现实生活(Mediated Reality)则是VR、AR的升级版,它结合了两者的优点,允许交互式当今世界与真实世界当今世界产生交互的图形。MR的表现效果更接近AR,不同之处在于空间定位及虚拟物体的真实世界性做得更好。AR眼镜中的交互式物体会跟随使用者一起移动的,但是MR眼镜中的交互式物体是固定位置,它能实时计算交互式物体与使用者在真实世界空间中的定位。

目前工业是对混和现实生活控制技术需求最强烈的行业,如果技术成为现实生活,员工就可以在使用头戴式MR眼镜时,查看数据,并由远程专家指导,完全不影响他们对身边真实世界环境的观察,还能解放出双手的同时进行操作。

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看完以上二者的分析,你可能想说,再真实世界的画面再现,看得见却摸不着,真实世界性还是有所欠缺。

这就需要召唤出XR扩充现实生活,作为二者的集大成者,XR控制技术的产业发展正在步入快车道,麻省理工开发的Sensor Nets控制技术,就能用来制作“电子皮肤”,这项控制技术有望投入到现实生活领域,效果大概就像《头号玩家》里那样,你能感受到交互式游戏角色在抚摸你的肩膀。

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“电子皮肤”

XR是怎样同时实现的?

想要让交互式当今世界既能看得到,也能摸得着,背后其实需要很多务实的控制技术。

例如,想要感受“摸到”那个动作反馈,就需要三维映射标定控制技术。这种控制技术相当于给了计算机系统眼睛,而眼睛就是激光三维传感器。

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激光三维传感器

简单来说,传感器配有摄像机和激光光源,工作时,透过激光扫描和摄像机采集,就能捕捉三维空间中人的轮廓、位移等坐标参数,切换为计算机系统能够识别的二维“映射”。

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那个思路,也可以说是把实体的人转化成位数的,再配合动作跟踪控制技术,电脑能随时知道“人摸到哪”了,也就能让位数的图像跟人展开交互了。

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“摸到”问题解决了,“看到”同样也需要透过控制技术优化。这就少不了实时渲染控制技术。

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实时渲染控制技术

简单来讲,这种控制技术让计算机系统能够随时计算出合理的三维图形,把它们放到正确的位置,与物理空间点对点叠加在一起。

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比如,你在玩《Pokémon Go》时,皮卡丘其实并不知道它是在什么场地里蹦跳,而有了实时渲染,就能控制交互式的位数图像去“配合”场景,让人不至于出戏。

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Pokémon Go

做到了“看得见、摸得着”,再将所有数据交给计算机系统进行建模计算,人就能跟交互式内容、交互式场景融为一体,同时实现真正的现实生活拓展了。

联想的XR应用

当方法论转变成现实生活,XR控制技术真正出现在现实生活中,又会是什么模样?

联想的元银河系“今后教室”就给了我们答案。

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联想今后教室

今后教室能够将交互式的教学内容,以三维全息的方式呈现在投影幕上。教师与学生不需要穿戴和绑定任何设备,就能新体验“裸眼3D”教学,这都得益于全息投影屏、配合边缘消隐控制技术打造出的效果。

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联想今后教室

课堂系统还配备了激光雷达,以及深度摄像头,综合借助三维标定和运动跟踪控制技术,能让老师透过触控和体感,操控仿佛置于银河系中的火星、使用化学实验工具、接住这些自由落体的小球,给我们上一堂虚实互动的大课,这都是传统教学手段无法同时实现的。

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当这样的教室出现在你的学校,是不是上课都不困了?而联想的虚实交互控制技术成果,还远不止于此。

联想的HoloTable,能给我们提供数字医学方案,以前我们作为病人,可能看不懂一格一格复杂的CT造影,现在医生可以透过手势操作,来展现我们身体的三维全息构造,哪里出现了问题,一目了然,医生讲解起来也更加清晰。

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联想HoloTable

虽然,现在很多奇幻设想还处于雏形阶段,XR控制技术也有极短的路要走,但是现代人对于创造交互式当今世界的欲望愈来愈强。相信在不远的今后,交互式和实境、时间和空间,终将同时实现跨越与结合。也许有一天,我们能在打给家人的全息通话中,和他们拥抱,感受他们的体温与心跳。

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