在了解虚拟现实的定义前,我们首先应当明确VR的目标。VR的目标是让用户在执行虚拟任务的同时,相信自己是在现实世界中执行任务。为了产生这种感觉,该技术必须“欺骗大脑”,提供与大脑在真实环境中感知到的一致信息。
假如你一直梦想着驾驶一架私人飞机,但从来没有实现过这个愿望,那么,VR系统可以通过模拟飞行体验帮助你虚拟地实现这个梦想。首先,VR系统会对驾驶舱的合成图行再现,之后再现飞行跑道,后再现你将飞越的地区的鸟瞰图。为了给你“在飞机上”的真实感受,这些图像必须是庞大的、高质量的。这样你对真实环境的感知就会被推到背景中,甚至被虚拟环境所取代,这种改变感知的现象,称为沉浸感,它是VR基本原理。
倘若系统也能产生飞机引擎的声音,那么你的沉浸感就会变得更强,因为你的大脑能够感知到这些信息,这就会产生如临其境般的感受。头戴式显示器使用的是音频耳机,因为它可以隔绝环境噪声。真正的飞行员在真实的环境中是使用操纵杆和旋钮来操纵飞机的。如果我们想要模拟现实,在VR体验中再现这些动作是不可缺少的。因此,系统必须提供几个按钮和一个操纵杆来操纵飞机的行为。用户与系统之间的交互机制是VR的第二条基本原理,它将VR与提供良好沉浸感但没有真正交互的应用程序区分开来。例如,电影院可以提常高的视觉感受和听觉感受,但对用户来说只有展开在屏幕上的故事,却没有互动的机会。很受欢迎的“VR”也是类似的,其的交互是提供了可改变的视角(360度)。虽然这类应用程序是有用的,但它们不符合VR体验的标准,因为用户只是体验中的旁观者,而不是参与者。
让我们回到前面的案例中:为了尽可能再现现实,我们必须使用具有能的操纵杆来驾驶在空气阻力中飞行的飞机,通过制造阻力来模拟使用真正的操纵杆的体验,这种触觉信息显著增强了用户对虚拟环境的沉浸感一步推动现实的真实再现。我们可以提供一个真正的配备座椅和控制装置的飞机驾驶舱,这样我们能更好地适应外部屏幕,以确保出现在窗户和飞机的挡风玻璃上的合成图像是自然而又生动的。当我们给大脑额外的视觉信息(驾驶舱的部件)、听觉信息(按钮被点击或按下的声音)和触觉反馈(坐在飞机座位上的感觉)时,这种沉浸感会更强。毫无疑问,这种设备会让任何一个大脑相信,你真的是坐在驾驶舱里驾驶着一架飞机。当然,这些设备在现实中是确实存在的。这些飞机模拟器已经有多年的使用历史,首先用于训练军事飞行员,其次是商业飞行员,现在作为娱乐设备提供给那些想要体验自己是在驾驶飞机的“非飞行人员”。
根据这个例子,我们定义虚拟现实是一种能力,能让一个(或多个)用户在虚拟环境中执行一系列真实任务。用户通过在虚拟环境中与系统互动和交互反馈行沉浸感的模拟。
关于这一定义的一些说明:
(pan>)真实任务:实际上,即使任务是在虚拟环境中执行的,它也是真实的。例如,你可以开始在模拟器中学习驾驶飞机(就像真正的飞行员所做的那样),因为你正在培养将在真正飞机上使用的技能。
(2)反馈:是指计算机利用数字信号合成的感官信息(如视觉、听觉、触觉),即对物体的组成和外观、声音或力的强度的描述。
(3)交互反馈:这些合成操作是由相对复杂的软件处理产生的,因此需要一定的时间。如果持续时间太长,我们的大脑就会感知为一个图片的固定显示,接着是下一个图片。这样会破坏视觉的连续性而破坏运的感觉。因此,反馈必须是交互的和难以觉察的,以获得良好的沉浸式体验。
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