前沿｜释放官感，VR连结虚拟与现实
要说最近IT界的大事，除了一直站于高位的大数据，其次一定要数VR技术。今天，将从感官世界——视觉、听觉、嗅觉、触觉4个角度，讨论VR带来的独特体验，以及这一前沿科技是如何实现身临其境的感受的。
VR，带你探寻异想世界
VR，即虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），它能够通过模拟各种声、光、色、电信号来还原真实或虚拟的场景，制造逼真的具有代入感的体验，让人轻松感受到超越时空距离的奇幻感受。将体验的重点侧重在重构视觉与听觉上，是目前大部分VR设备的特点，虽然这类设备的用户体验仍有待提高，目前还不完善，然而在学术界，相关的研究已经持续了好几十年。下面，我们一起来细数VR背后的炫酷科技。
1.逼真的视觉效果
想要在VR屏幕上实现逼真的影像，主要的解决方案是通过融合左眼和右眼的图像来获得场景的纵深感。例如在2014 年Google I/O中Google发布的Cardboard，就是一款利用廉价纸板和手机屏幕就可以实现虚拟现实的DIY设备，其形成的场景纵深感，就能获得很好的逼真体验。
很多读者又会感到疑惑，怎样重现不同的场景呢？这里要分两类来看：
1.对于虚拟场景的重现，主要是通过计算机图形学对合成物体作逼真的渲染，然后分别投影到头盔佩戴者的左右眼来实现；
2.对于真实场景的重现来说，则侧重在如何采集现场画面，并且能够完整地记录下场景的几何信息上。这个可以通过体感相机（比如Microsoft Kinect）或者相机阵列进行实现。比如说Google今年推出的Jump就采用了16台GoPro来制作虚拟场景的内容，达到逼真还原现场拍摄的效果，令人震惊。
2.生动的听觉效果
想要淋漓尽致地展现现场效果，怎能少得了声音的配合，这里，我们可以借助三维声音去实现。三维声音，也称为虚拟声（virtual acoustics）和双耳音频（binaural audio），它是利用间隔一个头部距离的一对麦克风，忠实地记录从声音源到双耳的传递过程，从而实现生动的听觉效果的。三维声音的录制方法，可以完整地保存声音源到双耳的信号幅度以及相位的差别，让听众仿佛置身现场一般。
更有意思的是，麦克风的外围采用了人耳的造型以及由类似皮肤的材料构成，这样可以最大限度地保存外部声音导入人耳的整个过程。然而，为什么一定要三维声音？因为，一般的声音录制方法并不能完整地还原环境的三维信息。更有甚者，构建了三维声音阵列，可以将360度全景声音全部录入，然后通过头部的转动选择性地播放出来，让人震撼。如2015年初，Microsoft公开的一款介于虚拟与增强现实的头戴设备HoloLens，它的现场演示，把众人大大地惊艳了一番。
3.形象的嗅觉效果
嗅觉虽然并不是VR必须的输入信号，但它能够极大程度地丰富VR的体验。将嗅觉嵌入到影片里的尝试可以追溯到半个多世纪前（比如Smell-o-Vision）。而通过电子调控方式实现气味合成也已经有好几十年历史，比较著名的比如iSmell公司。
这种合成气味是如何实现的呢？合成气味的方式，通常是由一堆塞满了香料的小盒子组成的，也被称作气味工厂。每一个小盒子可以单独地被电阻丝加热并散发出对应的气味，同时加热多个小盒子就可以将不同的气味混在一起。如最近大热的Kickstarter的FeelReal，它可以提供气味、风、热、水雾、震动。其中的气味体验，FeelReal则宣称是采用了拥有7个小盒子的气味工厂来合成气味的。
遗憾的是，这项技术距离实际应用还有一段距离，它的主要难点在于如何精确地采集、分析、合成环境中的任意气味。
4.动人的触觉效果
想让VR的效果更真实，“摸得着”的体验可少不了，触觉体验，可以帮助我们将虚拟的对象实物化。大圣众包威客平台（http://www.dashengzb.cn/）。
如何模拟不同物体的触感是一个非常热门的研究课题。最简单的触感可以通过不同频率的器件震动来实现，条件是皮肤与头盔或者手套相接触，触感的的获得甚至可以隔空完成。比如UltraHaptics，通过聚焦超声波到人的皮肤来实现触动的功能；再比如迪士尼的Aireal，通过马达机械调整空气漩涡的发送朝向，并使用体感相机（Kinect）来识别定位皮肤的位置，通过精确地压缩和释放空气产生空气漩涡（vortex ring）来“打击”到皮肤表面产生各种触感。类似的触感还可以通过镭射激光来操作。
皆因洞悉了VR的广阔前景，各大公司与游戏厂商都纷纷在VR领域精心布局。除此，VR也可应用在科技、医疗、军事等众多领域，相信，在共享理念的推动下，世界的未来将变得越来越有趣和炫酷，让人十分期待。（更多大数据与商业智能领域干货、兼职机会及行业资源分享等请关注大圣众包微信服务号，或添加大圣妹个人微信号（dashengmeme)，注明“行业+职业”，拉你入big data &BI交流群330648564。）
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VR，即虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），它能够通过模拟各种声、光、色、电信号来还原真实或虚拟的场景，制造逼真的具有代入感的体验，让人轻松感受到超越时空距离的奇幻感受。将体验的重点侧重在重构视觉与听觉上，是目前大部分VR设备的特点，虽然这类设备的用户体验仍有待提高，目前还不完善，然而在学术界，相关的研究已经持续了好几十年。下面，我们一起来细数VR背后的炫酷科技。
1.逼真的视觉效果
想要在VR屏幕上实现逼真的影像，主要的解决方案是通过融合左眼和右眼的图像来获得场景的纵深感。例如在2014 年Google I/O中Google发布的Cardboard，就是一款利用廉价纸板和手机屏幕就可以实现虚拟现实的DIY设备，其形成的场景纵深感，就能获得很好的逼真体验。
很多读者又会感到疑惑，怎样重现不同的场景呢？这里要分两类来看：
1.对于虚拟场景的重现，主要是通过计算机图形学对合成物体作逼真的渲染，然后分别投影到头盔佩戴者的左右眼来实现；
2.对于真实场景的重现来说，则侧重在如何采集现场画面，并且能够完整地记录下场景的几何信息上。这个可以通过体感相机（比如Microsoft Kinect）或者相机阵列进行实现。比如说Google今年推出的Jump就采用了16台GoPro来制作虚拟场景的内容，达到逼真还原现场拍摄的效果，令人震惊。
2.生动的听觉效果
想要淋漓尽致地展现现场效果，怎能少得了声音的配合，这里，我们可以借助三维声音去实现。三维声音，也称为虚拟声（virtual acoustics）和双耳音频（binaural audio），它是利用间隔一个头部距离的一对麦克风，忠实地记录从声音源到双耳的传递过程，从而实现生动的听觉效果的。三维声音的录制方法，可以完整地保存声音源到双耳的信号幅度以及相位的差别，让听众仿佛置身现场一般。
更有意思的是，麦克风的外围采用了人耳的造型以及由类似皮肤的材料构成，这样可以最大限度地保存外部声音导入人耳的整个过程。然而，为什么一定要三维声音？因为，一般的声音录制方法并不能完整地还原环境的三维信息。更有甚者，构建了三维声音阵列，可以将360度全景声音全部录入，然后通过头部的转动选择性地播放出来，让人震撼。如2015年初，Microsoft公开的一款介于虚拟与增强现实的头戴设备HoloLens，它的现场演示，把众人大大地惊艳了一番。
3.形象的嗅觉效果
嗅觉虽然并不是VR必须的输入信号，但它能够极大程度地丰富VR的体验。将嗅觉嵌入到影片里的尝试可以追溯到半个多世纪前（比如Smell-o-Vision）。而通过电子调控方式实现气味合成也已经有好几十年历史，比较著名的比如iSmell公司。
这种合成气味是如何实现的呢？合成气味的方式，通常是由一堆塞满了香料的小盒子组成的，也被称作气味工厂。每一个小盒子可以单独地被电阻丝加热并散发出对应的气味，同时加热多个小盒子就可以将不同的气味混在一起。如最近大热的Kickstarter的FeelReal，它可以提供气味、风、热、水雾、震动。其中的气味体验，FeelReal则宣称是采用了拥有7个小盒子的气味工厂来合成气味的。
遗憾的是，这项技术距离实际应用还有一段距离，它的主要难点在于如何精确地采集、分析、合成环境中的任意气味。
4.动人的触觉效果
想让VR的效果更真实，“摸得着”的体验可少不了，触觉体验，可以帮助我们将虚拟的对象实物化。大圣众包威客平台（http://www.dashengzb.cn/）。
如何模拟不同物体的触感是一个非常热门的研究课题。最简单的触感可以通过不同频率的器件震动来实现，条件是皮肤与头盔或者手套相接触，触感的的获得甚至可以隔空完成。比如UltraHaptics，通过聚焦超声波到人的皮肤来实现触动的功能；再比如迪士尼的Aireal，通过马达机械调整空气漩涡的发送朝向，并使用体感相机（Kinect）来识别定位皮肤的位置，通过精确地压缩和释放空气产生空气漩涡（vortex ring）来“打击”到皮肤表面产生各种触感。类似的触感还可以通过镭射激光来操作。
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皆因洞悉了VR的广阔前景，各大公司与游戏厂商都纷纷在VR领域精心布局。除此，VR也可应用在科技、医疗、军事等众多领域，相信，在共享理念的推动下，世界的未来将变得越来越有趣和炫酷，让人十分期待。（更多大数据与商业智能领域干货、兼职机会及行业资源分享等请关注大圣众包微信服务号，或添加大圣妹个人微信号（dashengmeme)，注明“行业+职业”，拉你入big data &BI交流群330648564。）
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