戴上一副眼鏡，連接電腦或手機，你就能進入一個全新的虛擬世界，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，而讓這一切實現(xiàn)的技術(shù)就是最近火得不行的“虛擬現(xiàn)實”。
虛擬現(xiàn)實是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(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，是增強人在虛擬現(xiàn)實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)境中的一個重要組成部分，一方面負責用戶與虛擬環(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)出三個特點：
1、全向三維定位特性，可以在三維虛擬的空間中把實際的聲音信號定位到特定的一個虛擬專用源，使用戶準確判斷聲音的精確位置。在現(xiàn)實生活中，我們都是先聽到聲音采用眼睛去看這個地方，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。
2、三維實時跟蹤特性，可以在三維虛擬空間中實時跟蹤虛擬聲音位置變化而變化的能力。當用戶頭部轉(zhuǎn)動，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)具備這樣實時變化的能力，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，有助于增強臨場效果且可以隨用戶的運動而產(chǎn)生的臨場反應(yīng)和實時響應(yīng)能力。
自然交互與傳感技術(shù)
把語音和虛擬現(xiàn)實交互在一起，就可以實現(xiàn)人機自然的交互。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)實中的人與計算機系統(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了一個我們從未到過的神奇世界。
1、眼球追蹤實現(xiàn)交互，大多數(shù)人認為眼球追蹤技術(shù)是解決虛擬現(xiàn)實頭顯設(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注視點，從而得到虛擬物體上視點位置的景深。因此它對于人眼位置的檢測，能夠為當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、動作捕捉實現(xiàn)交互，可以讓用戶獲得完全的沉浸感，真正“進入”虛擬世界。目前市面上針對VR的動捕系統(tǒng)還不是很多。現(xiàn)有的一些也只能在特定的場景中使用，并且還要花費比較長的校準和穿戴時間才能使用。但全身動捕在很多場合并不是必須的，而它交互設(shè)計的一大痛點是沒有反饋，因此用戶很難感覺到自己的操作是否有效。
3、肌電模擬實現(xiàn)交互，因為神經(jīng)通道是一個精巧而復(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際感覺。用肌電模擬實現(xiàn)交互。通過震動馬達，產(chǎn)生震動感，這個在一般的游戲手柄中可以體驗到，以及肌肉電刺激系統(tǒng)，通過電流刺激肌肉收縮運動。兩者的結(jié)合能夠給人們帶來一種錯覺，在恰當?shù)臅r候產(chǎn)生類似真正場景帶來的“沖擊感”。
4、觸覺反饋實現(xiàn)交互，主要是按鈕和震動反饋，大多通過虛擬現(xiàn)實手柄實現(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、語音實現(xiàn)交互，用戶在體驗時主要是環(huán)顧四周，不斷發(fā)現(xiàn)和探索。圖形指示可能會對沉浸感產(chǎn)生影響，這時如果用戶和VR世界進行語音交互，會更加自然，而且它是無處不在無時不有的，用戶不需要移動頭部和尋找它們，在任何方位任何角落都能和他們交流。
6、方向追蹤實現(xiàn)交互，可用來控制用戶在VR中的前進方向，但很多時候都會受空間的限制，追蹤調(diào)整方向也可能會有轉(zhuǎn)不過去的情況。交互設(shè)計師給出了解決方案，按下鼠標右鍵則可以讓方向回到原始的正視方向或者叫做重置當前凝視的方向，或者可以通過搖桿調(diào)整方向，或按下按鈕回到初始位置。但是這也有可能會使用很累，削弱了舒適性。
7、真實場地實現(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的道具，比如手提燈、劍、槍等，中國媒體稱之為“地表最強娛樂設(shè)施”。這種的缺點是規(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VR頭顯上直接集成光學(xué)手部跟蹤用作移動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現(xiàn)的交互是不會成功的，使用手勢跟蹤會比較累而且不直觀，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)備上集成反饋機制。但是用戶需要穿脫設(shè)備，而且作為一個外設(shè)其使用場景還是受局限。
9、傳感器實現(xiàn)交互，能夠幫助人們與多維的VR信息環(huán)境進行自然地交互。比如，人們進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)實技術(shù)的計算機輔助概念設(shè)計必有長足發(fā)展，最終將與現(xiàn)有計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)實現(xiàn)無縫集成。
