VR眼鏡
——現實中的虛擬世界

王琦元

大連市第十二中學

VR眼鏡
——現實中的虛擬世界

王琦元

大連市第十二中學

VR是Virtual world的縮寫，中文意思是虛擬現實。這一概念最早在80年代提出，它綜合了計算機圖形技術、傳感器技術等多個領域。近年來，VR眼鏡的風靡再次讓這項技術被熟知，未來VR技術將更廣泛的應用于醫療、航天等各種領域。它的發展和應用前景也更加值得我們期待。

虛擬現實；光學成像；傳感技術

1 VR技術的歷史發展

目前公認的現在所說的“虛擬現實(Virtual Reality)”，是由美國VPL公司創建人拉尼爾(Jaron Lanier)在80年代提出的，也叫靈境技術或人工環境。

20世紀60年代以前VR技術還處在模糊幻想階段階段，在長篇小說《美麗新世界》和小說《皮格馬利翁的眼鏡》等文學作品里面提到頭戴式設備可以為觀眾提供圖像，氣味，聲音等一系列的感官體驗，以便讓觀眾能夠更好的沉浸在電影的世界中。這是對VR眼鏡最早的幻想和描述。

20世紀80年代到90年代，VR技術開始迅速發展，從為NASA服務的虛擬現實設備VIVED VR到后來的裸視3D立體顯示器等各項技術的成熟，虛擬現實技術開始離我們的生活越來越近，但是這項技術的昂貴造價讓它在生活中并不能普及而是主要用于軍事方面。

21世紀以來，手機和智能手機迎來爆發，虛擬現實仿佛被人遺忘。盡管在市場嘗試上不太樂觀，但人們從未停止在VR領域的研究和開拓。到2014年，VR技術出現井噴式爆發，各大公司紛紛開始推出自己的VR產品，短短幾年，全球的VR創業者迅速暴增。

2 VR眼鏡的原理

人之所以能夠看到立體的景物，是因為我們的雙眼可以各自獨立看東西，左右兩眼有間距，造成兩眼的視角有些細微的差別，而這樣的差別會讓兩眼個別看到的景物有一點點的位移。而左眼與右眼圖像的差異稱為視差，人類的大腦很巧妙地將兩眼的圖像融合，產生出有空間感的立體視覺效果在大腦中。由于計算機屏幕只有一個，而我們卻有兩個眼睛，又必須要讓左﹑右眼所看的圖像各自獨立分開，才能有立體視覺。

這時，就可以通過3D立體眼鏡，讓這個視差持續在屏幕上表現出來。通過控制送出立體訊號(左眼-＞右眼-＞左眼-＞右眼-＞依序連續互相交替重復)到屏幕，并同時送出同步訊號到3D立體眼鏡，使其同步切換左﹑右眼圖像，換句話說，左眼看到左眼該看到的景像，右眼看到右眼該看到的景像。3D立體眼鏡是一個穿透液晶鏡片，通過電路對液晶眼鏡開﹑關的控制，開可以控制眼鏡鏡片全黑，以便遮住一眼圖像；關可以控制眼鏡鏡片為透明的，以便另一眼看到另一眼該看到的圖像。3D立體眼鏡就可以模仿真實的狀況，使左﹑右眼畫面連續互相交替顯示在屏幕上，并同步配合3D立體眼鏡，加上人眼視覺暫留的生理特性，就可以看到真正的立體3D圖像。光是由互相垂直的電場和磁場組成的電磁波，自然光是很多電磁波的混合物，它在各個方向的振動是均勻的，當經過特定的物理裝置就可以讓光只在某一個方向上振動，通過在顯示屏上安裝偏振片同時人眼佩戴相應的偏振眼鏡就可以看到3D的圖像。這就是3D眼鏡的一種光學成像方式。

同時，利用仿真技術與計算機圖形學人機接口技術多媒體技術傳感技術網絡技術等多種技術借助計算機及最新傳感器技術就可以創造出一種嶄新的人機交互方式。讓人在虛擬的世界中感受“現實”。

3 VR眼鏡的應用

隨著科學技術的飛速發展，VR技術在近些年也發展迅速，目前更是在各種領域都有廣泛地應用。

娛樂方面，VR眼鏡可以讓游戲玩家在游戲中身臨其境，感受更加逼真的虛擬世界。同時，人們也可以足不出戶利用VR眼鏡看演唱會等。各項體育賽事也可以利用VR眼鏡技術讓直播更加精彩。

教育方面，VR與教育的結合，絕對可以顛覆以往的教學模式，將老師針對全班同學的無差別教學，顛覆為真正的個性化因材施教，每一位學生都可以在虛擬環境中，聽老師為自己講課，還能與老師對話。

醫學方面，借助VR，人們可以建立虛擬的人體模型，借助于跟蹤球﹑HMD﹑感覺手套，學習了解人體內部各器官結構，對虛擬的人體模型進行手術等，觀測手術后的效果，還可以利用VR技術訓練新醫生。

重現犯罪現場，虛擬現實可以將你融入不同的地點和時間中。對于重現犯罪現場來說，這堪稱完美方式，因為它可以幫助找到和分析最初被忽略的東西。警方可使用先進相機拍攝現場照片，并制作成360度全景視頻，隨后一系列事件將被再現。調查人員只需戴上簡單的虛擬現實眼鏡，就可以環顧四周以便發現更多線索。當犯罪現場處于繁忙街區等無法保持完整的地方時，這種技術更加重要。

軍事訓練，虛擬現實可稱為現實世界訓練的有效補充，士兵們可身處安全環境中，但卻可模擬各種可能的戰場形勢和敵人。在飛行模擬和戰場模擬中，虛擬現實技術已被應用其中。更為先進的移動虛擬現實平臺可讓士兵置身于移動平臺上，以便于更好地模擬真實場景。

4 VR技術的前景與展望

VR技術可以說是當前最為熱門的一項技術，在未來的發展中，也將更加廣泛的應用。例如，阿里巴巴在今年提出的VR虛擬購物，未來，人們不再只能在購物平臺上“二維”的選擇購物，VR技術將讓人們可以隨時隨地真實體驗“逛街”的樂趣。未來，也許我們的生活將與VR技術緊密聯系，無論你身在何方，隨時隨地都可以進行各種活動，甚至不用出門就可以“環游世界”。但是VR技術需要用來與計算機連接的“頭盔”，難免在生活的普及中會造成不便利。同時不得不提到的是，另一種技術AR，與VR類似但是與VR不同的是，AR是將“現實”與“虛擬”聯系在一起，未來的透明AR眼鏡有望實現大的突破，就是既能讓用戶隨身攜帶，又能在他眼前顯示超大屏幕，還能把以假亂真的3D內容渲染到他看到的現實世界里。所以，虛擬現實的技術發展不會停步，人類也不會停下探索的步伐。終有一天，在電影里，科幻小說里出現的虛擬與現實完美融合的世界會成為現實！