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真实VS虚拟,虚拟现实如何定义

虚拟现实作为当前最火的创投领域和议论话题,它承载了人们对未来的一种期许,但许多人却只是站在门外看,并未深入,只通过网上的碎片信息了解它,这些信息不仅有片面之嫌,分析不到位,而且会对想了解该趋势或产业的人造成不好的导向。本文将为大家拨乱反正,解答虚拟现实的定义是什么,如何才能被称为虚拟现实。

要了解虚拟现实的定义,首先要知道什么是真实,什么是虚拟。
如果说“客观物质”就代表真实,那我们如何去感知这些客观物质呢?中国有句古话叫“眼见为实”,是不是眼睛看到的就是真实的呢?科学家告诉我们,人类看到的、听到的、闻到的、品尝到的、触摸到的东西,都不过是外界刺激的“简化版”。比如一般人只能看到波长在380 ~ 780nm 之间的可见光,而紫外线区、红外线区以及其他区我们则无法看到,如下图所示,但它们却是真实存在的。
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即便是可见光,不同人眼中的景象也完全不同,近视的人看东西模糊不清,色盲的人不能区分特定的颜色。就像曾经在网络上引起争议的蓝白裙子,也许你看到的颜色就和别人不同。动物眼中的世界也是不同的,比如皮皮虾拥有16 种感受颜色的视锥细胞,它们眼中的世界色彩斑斓;猫和狗看到的世界色彩单调,但它们却有出色的夜视能力;有些蛇的视力很弱,但它们能通过红外线感知周围。正因为有着诸多的差异,不同人感受着不同的“真实”“真实”变得更加扑朔迷离。我们看到的、听到的、闻到的、品尝到的、触摸到的东西,仅仅只是一种被“低解析度”的表象,人类所拥有的感官是有限的,还有很多“真实”我们感受不到,“真实”远远比我们能够感知的东西要丰富。
“虚拟”是“真实”的相对概念,但如果虚拟的东西能够给我们足够多的“感知”,那么我们也会认为它是真实的。我们常常做一些奇妙的梦,梦中的故事情景设定很拙劣,情节不连贯,甚至人物的身份都飘忽不定,但我们在梦中却很难意识到这些都是“假”的。我们在梦中或开怀大笑、或泪水涟涟,甚至醒来也无法释怀,为什么大脑会被“梦境”欺骗呢?因为大脑只接收信息,并不辨别这些信息是真的还是假的,只要大脑能完全反映出“真实”,那么梦境就是真实的。
许多人都有过走神、做白日梦的经历,比如身处闹市,但心智却把我们带到了宁静的乡村,大脑甚至屏蔽了周围所有真实的感觉,任由思绪飞舞,直到别人伸手推你一下或是在你眼前挥舞一下才会打断你的思绪。这个过程有时只有几秒,有时却也漫长,这段时间内大脑就算在进行一次虚拟的精神漫游。
欺骗大脑的另一个经典案例:1896 年,美国加州大学伯克利分校的教授乔治·M·斯特拉顿(George M. Stratton)做了一个视觉实验。他戴上一个棱柱眼镜,这个眼镜会让眼睛看到的东西上下颠倒,就像倒立着看世界一样。
但经过短暂的适应之后,斯特拉顿的大脑被彻底欺骗了,即使他戴着棱柱眼镜,大脑也会把倒立的世界处理成正常的方向,就好像没戴眼镜一样。所以,只要给出正确的感知体验,我们很容易就能进入“虚拟”世界。
Oculus 的首席科学家Mike Abrash 曾这样说:“即使我们可以看到很多东西,但是这对于大脑重构整个世界来说信息量还是太少了,所以在几亿年的进化中,大脑会不断地训练它自己,进行‘补充’和‘猜测’,从而用有限的信息来重构整个世界。所以,事实上,人们认为自己看到的东西并不一定就是那个东西真实的样子。”人类就像一个外接多种感应器的CPU,但是充满了BUG,易受干扰还会自我脑补。来自视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等感觉反馈到大脑中,大脑进行编译之后形成了我们认为的“真实”,但这未必就是客观的“真实”。
举两个简单的例子,下面两条线,线条1 和线条2 哪个更长?
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看起来线条二更长,但实际上他们一样长,不相信可以找个尺子量一下,这就是视觉欺骗。
我们看下面这张图,试试用双眼盯着中心的黑点看,然后看周围的色块是否会慢慢消失。
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从例子中可以看出,眼见也会有不为实的时候。

写了这些,就是要告诉大家,虚拟现实之所以能够实现,最大的原因就是我们对“真实”的感知来源于有限的刺激,只要虚拟现实能够让这些“刺激”看上去更真实、交互上更自然,那么我们的大脑融入虚拟现实世界就只是时间问题而已。虚拟现实设备也许并不需要去复制一个真实的世界,只需要输入正确的内容,满足人类感官的需求,模拟大脑重构世界的过程,就能让我们觉得这就是“真实”。未来,当虚拟现实进入神经科学领域,我们也许能创造一个像《The Matrix(黑客帝国)》那样的虚拟世界,甚至创造一个现在根本无法想象的新世界,或许,我们在虚拟世界中是一只蝴蝶也不可知。

这时候我们再来看一下虚拟现实的定义。
虚拟现实最初是由美国VPL 公司创建人Jaron Lanier 在1989 年提出的,之后Aukstakalnis 和Blatner 对虚拟现实做了如下定义:虚拟现实是人们对计算机极其复杂的数据进行可视化以及交互操作的一种方法。
简单地说,虚拟现实就是一种人机接口,通过这个接口,我们能与计算机模拟出的虚拟环境自然交互,透过看到、听到、闻到、触摸到等获得与真实世界相同的感受。如果大脑能够完全得到虚拟环境的反馈,那么我们就能从虚拟世界中获得完美的沉浸感。当我们在虚拟世界中看到一杯红酒,如果我们可以闻到它的气味,触到酒杯的温度,甚至品尝到红酒的味道,那么我们会很容易觉得这就是一杯真实的红酒。虚拟现实就是利用人们大脑的易欺骗性,通过各种交互和反馈技术实现沉浸感。虚拟现实是与传统3D 显示、全息投影完全不同的概念。
美国科学家Burdea G. 和Philippe Coiffet 在1993 年提出,虚拟现实具有三个重要特性:交互性(Interactivity)、沉浸性(Immersion)、想象性(Imagination),简称“3I”特性。
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交互性是指用户通过技术可以与虚拟环境中的对象自然互动,这种互动的准确度和实时度影响沉浸效果;沉浸性是指用户可以完全被虚拟环境所包围,并通过各种反馈强化虚拟环境的真实感;想象性是指用户在虚拟现实中可以再现真实环境,也可以随意构想客观不存在的环境,用户并不只是被动接受信息,还可以产生新意和构想,主动去探索信息。
通俗地说,虚拟现实系统主要由三部分组成:计算渲染层、系统软件层、显示交互层。
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计算渲染层主要负责计算渲染任务,计算机、主机、一体机、手机等终端都可以作为环境构建设备;
系统软件层负责模型的建立、渲染和显示,还负责驱动硬件对追踪信号的分析以及产生各种反馈;
显示交互层主要用来输入/ 输出信号及跟踪人的行为,比如头显设备、位置追踪设备、动作捕捉设备、脑电波捕捉设备等。

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《虚拟现实:你不可不知的
下一代计算平台》
率先立足于虚拟现实普通用户的科普读物
曹雨 编著
2016年7月出版
从读者角度出发的科普类VR(虚拟现实)图书,通过浅显易懂的语言来讲解当前火热但很多人都没有弄清楚的虚拟现实行业和产品的现状、发展以及未来的演进,帮助读者来深入了解并玩转虚拟现实头盔、眼镜等产品,也帮助开发者认识相应的开发规则,为创业者发现创、投行业机会,把握时代脉搏。
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