5 Futuristic VR Technology Inventions Coming in 2017
ifanr
本文共梳理與虛擬現實相關的 15 項核心技術。
VR 價值論（價值菌：微信號勾搭：vr-jzj）都將為從業者，梳理一份與虛擬現實相關的資料。
今天，我們將呈現，當前虛擬現實系統的核心技術，其中包括：與交互體驗相關的力回饋技術、動作捕捉技術，3D 立體技術等，共計 15 項。
如果您對虛擬現實系統感興趣，並想瞭解、學習與虛擬現實相關的核心技術，本篇梳理值得您收藏。
電腦圖形學
電腦圖形學主要研究，如何在電腦中表示圖形、以及利用電腦進行圖形的計算、處理和顯示的相關原理與算法。
處理技術上，圖形主要分為兩類：
一類是由線條組成的圖形，如工程圖、等高線地圖、曲面的線框圖等；
另一類是類似於照片的明暗圖 (Shading)，也就是通常所說的真實感圖形。
仿真技術
以控制論、系統論、相似原理和資訊技術為基礎，以電腦和專用設備為工具，利用系統模型對實際的 或設想的系統進行動態試驗。
如：汽車或飛機的駕駛訓練模擬器，即應用仿真技術。
三維虛擬聲音的實現技術
三維虛擬聲音在虛擬場景中，使用戶能夠準確地判斷出聲源的精確位置，符合人們在真實境界中聽覺方式。
虛擬環繞聲技術價值在於：使用兩個音箱模擬出環繞聲的效果，不過無法和真正的家庭影院相比，此外，該技術普遍對聽音位置要求較高。
碰撞檢測技術
在虛擬世界中，由於用戶與虛擬世界的交互，及虛擬世界中物體的相互運動，物體之間經常會出現發生相碰的情況。
所以，碰撞檢測經常用來檢測兩對象是否相互作用，以保證虛擬世界的真實性，並及時更新場景輸出，否則就會發生穿透現象。
由於虛擬現實系統中，有較高即時性的要求，要求碰撞檢測必須在很短的時間（如 30～50ms）完成，因而碰撞檢測，成了虛擬現實系統，與其他即時仿真系統的瓶頸，碰撞檢測是虛擬現實系統研究的一個重要技術。
三維建模技術
三維建模一般主要是三維視覺建模。三維視覺建模可分為幾何建模、物理建模、行為建模。
常見有 Autodesk 旗下的 3DMAX、MAYA 以及工業領域常用的法國達索集團的 CATIA 和 SolidWorks、美國 PTC 公司的 Pro/Engineer、西門子公司的 UG（Unigraphics NX）等。
三維顯示技術
三維顯示技術更多的是硬體相關的，如立體投影設備、立體顯示器、VR 頭盔、VR 眼鏡等。
力反饋技術
與交互體驗相關的技術。
力反饋主要通過各種高精尖馬達，和傳感器配合，來進行觸覺的模擬。
初級比如遊戲手柄的震動反饋，進階級比如用於物理康復訓練的相關設備，工業級用於裝配維修，模擬的力反饋設備，甚至是用於遠端醫療和醫療科研，相關的力反饋設備。
動作捕捉技術
這是與交互體驗相關的技術。
動作技術涉及尺寸測量、物理空間裡物體的定位，及方位測定等方面，可以由電腦直接理解處理的數據。在運動物體的關鍵部位設置跟蹤器，由 Motion capture 系統，捕捉跟蹤器位置，再經過計算機電腦處理後，得到三維空間坐標的數據。
常用的運動捕捉技術，從原理上說可分為機械式、聲學式、電磁式、主動光學式和被動光學式。
環境建模技術
即虛擬環境的建立，目的是獲取實際三維環境的三維數據，並根據應用的需要，利用獲取的三維數據，建立相應的虛擬環境模型。
立體聲合成和立體顯示技術
技術在虛擬現實系統中，消除聲音的方向，與用戶頭部運動的相關性，同時在複雜的場景中，即時生成立體圖形。
立體顯示是虛擬現實的關鍵技術之一，它使人在虛擬世界裡，具有更強的沈浸感，立體顯示的引入，可以使各種模擬器的仿真更加逼真。
目前，立體顯示技術主要以，佩戴立體眼鏡等輔助工具，來觀看立體影像。隨著人們對觀影要求的不斷提高，由非裸眼式向裸眼式的技術升級，成為發展重點和趨勢。
比較有代表性的技術有：分色技術、分光技術、分時技術、光柵技術、全像顯示技術。
交互技術
在電腦系統提供的虛擬空間中，人可以使用眼睛、耳朵、皮膚、手勢和語音等各種感覺方式，直接與之發生交互，這就是虛擬環境下的人機自然交互技術。
在虛擬現實領域中，較為常用的交互技術，主要有手勢辨識、臉部表情的辨識、眼動跟蹤，以及語音辨識等。
系統整合技術
由於虛擬現實系統中，包括大量的感知資訊和模型，因此系統的集成技術為重中之重：包括資訊同步技術、模型標定技術、數據轉換技術、辨識和合成技術等等。
動態環境建模技術
虛擬環境的建立，是虛擬現實技術的核心內容。
動態環境建模技術的目的，是獲取實際環境的三維數據，並根據應用的需要，利用獲取的三維數據，建立相應的虛擬環境模型。
三維數據的獲取，可以採用 CAD 技術（有規則的環境），而更多的環境，則需要採用非接觸式的視覺建模技術，兩者的有機結合，可以有效地提高數據獲取的效率。
即時三維圖形生成技術
三維圖形的生成技術已經較為成熟，但何時達成實時是關鍵。
為了達到實時的目的，至少要保證圖形的刷新率，不低於 15 楨/秒，最好是高於 30 楨/秒。
在不降低圖形的品質和複雜度的前提下，如何提高刷新頻率是該技術的研究內容。
立體顯示和傳感器技術
虛擬現實的交互能力，依賴於立體顯示和傳感器技術的發展。
現有的虛擬現實，還遠遠不能滿足系統的需要，例如，數據手套有延遲大、分辨率低、作用範圍小、使用不便等缺點；虛擬現實設備的跟蹤精度和跟蹤範圍，也有待提高，因此有必要開發新的三維顯示技術。
真實感即時繪製技術
虛擬世界的產生，不僅需要真實的立體感，而且虛擬世界還必須即時生成，這就必須要採用真實感即時繪製技術。
真實感即時繪製，是在當前圖形算法，和硬體條件限制下，提出的在一定時間內完成，真實感繪製的技術。
「真實感」的涵義包括幾何真實感、行為真實感和光照真實感。
「即時」的涵義，則包括對運動對象位置和姿態的即時計算，與動態繪製，畫面更新達到人眼觀察不到閃爍的程度，並且系統對用戶的輸入，能立即做出反應，並產生相應場景，以及事件的同步。
要求當用戶的視點改變時，圖形顯示速度也必須跟上視點的改變速度，否則就會產生遲滯現象。
按此回今日3S Market新聞首頁本篇梳理部分資料參考來源：知乎作者 世界兩側 就《想要學下虛擬現實技術需要學習哪些方面的知識？》的回答；百度知道用戶 經期衛士、甘景鋒；婁岩《虛擬現實與增強現實技術概論》；百度百科。
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