随着新冠疫情席卷全球，我们美好的出行计划只能纷纷泡汤。然而, VR技术却给这枯燥的居家生活带来了无限生机。仅仅一副VR眼镜，便可让我们足不出户，来一场身临其境的大冒险。VR旅游、VR看房、VR云办公、VR学习、VR游戏……自20世纪发展以来，VR取得了巨大进步，再配合上其他相关的技术和体验设备，已成为我们生活中必不可少的科技产品。可是，你真的了解VR技术吗？

VR与3D、4D电影的区别

VR全称为虚拟现实，是一项融合了计算机科学、人工智能、光学、等等的综合技术，它是通过“欺骗”人类的大脑和感知系统，来让我们拥有身临其境的体验。在了解VR的原理之前，我们不妨先来了解一下3D和4D电影技术。3D电影是由两台放映机将电影画面以极小的偏差，一左一右投射在大屏幕上。我们戴上3D眼镜后，由于镜片的特殊光学性质，左右眼只能分别看见左右放映机投射的画面，而这两个画面是由拍摄现场处于左右不同位置的摄像机拍摄的，这就相当于人的左右眼。如此一来, 我们便可以看见栩栩如生的立体画面。4D电影便是在3D电影的基础上, 用其他的技术手段如烟雾、喷淋、振动、闪光等等来模拟电影中的环境, 从而实现逼真的观影效果。

VR的原理和技术

然而，VR技术的原理与3D和4D电影都截然不同。当戴上VR眼镜环顾四周，所有的景物都会随着我们视角的变化而变化，好似我们 真正来到了另一个环境。而实现效果极佳的VR,需要多项关键技术的结合。第一便是3D图像技术，事实上，我们的左右眼各自看到的画面是不一样的，正是因为有这样的差异，我们才会感受到景物距离的远近，从而看到“立体”的画面。根据这种视觉差异，VR设备会给我们双眼分别播放不同的画面，让人们的左右眼拥有观察真实景物的视觉, 从而让我们看到立体的画面。

除了立体的表现外，一个成熟的VR设备还需要有头部追踪系统和眼球追踪技术。头部追踪系统可以检测到我们头部的运动，从而渲染出相应的画面。例如，当我们向右侧扭头观察时，设备能够识别这一动作，从而渲染出右侧的场景，让我们有身临其境的感觉。此外，眼球追踪技术可以实时追踪我们眼球的运动信息，利用先进的算法，根据我们眼球注视的景物情况来变换图像的景深信息。通俗来说，就是当我们注视远方时，近处的景物会变得模糊；相反，当紧盯近处景物时，视角中远处的景物也会不清晰。正是这样的变化，才更让我们拥有观察实际景物的感受，这与3D电影的观影感觉是完全不同的。

可是要实现完美的虚拟现实画面，以上的技术还远远不够。事实上, 虚拟现实技术的核心是动态建模技术，主要是针对现实环境或项目模拟进行计算机模拟实现，其最终目的就是借助计算机强大的数据处理能力，将真实客观环境和虚拟环境数据转化为三维立体的虚拟性环境。综合以上种种技术手段，一台VR设备才能发挥它应有的功效，为我们带来一幅幅生动的画面。

VR的应用

VR既然这么高科技，它又有哪些应用呢？其实正如大多数人所想的那样，VR最广泛的应用之一便是影音娱乐了。近年来，以VR技术为载体的游戏层出不穷，一副VR眼镜、一套穿戴设备或是一台专业的4D游戏座椅，便可以将我们带入游戏中的世界。VR游戏能大大还原游戏中的真实场景，一草一木、一山一景都极度逼真，其带来的体验感，远远超过了对着电脑屏幕打游戏。此外，VR技术渲染出的场景感，让我们能够实现“在家就能看大片”。VR眼镜自带专业的立体声设备，让人们足不出户就能体验到影院的震撼效果。

但你如果认为VR技术仅仅是用来娱乐的，那就大错特错了。事实上，影音娱乐只是虚拟现实技术应用的冰山一角。我们不妨先从学习教育开始谈起，如今的虚拟现实技术为新型教育模式提供了可能。借助VR强大的场景渲染力和3D效果，教师可以利用其打造更为形象逼真的学习环境；VR模型也可以帮助学生们快速理解繁杂难懂的数学和物理知识，课堂不再枯燥乏味，教学效果也随之大大提升。在生活方面，VR让我们在家就可以看房、看车、购物……除了省去了出行的不便，VR带来的场景体验让人们可以更加直观了解到商品的更多细节, 这是任何平面广告图和视频所不能比的。在医疗方面，VR可以精细构建出人体的组织模型，医学生和大夫可以提前利用相关设备进行医学操作演练，这不仅极大促进了医学教学的发展，更提高了临床手术的成功率。

如今，VR仍然在高速发展着，它的应用为更多的领域带来了福音。与此同时，以VR为技术支持的“元宇宙”也成了当下最热的话题之一。让我们一起为VR点赞，为科学点赞！

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XR技术开辟新世界

VR技术其实仅是目前正在发展的XR（扩展现实）技术的一部分。XR技术的出现旨在为人们提供身临其境地感受虚拟世界的机会，它是指通过计算机将真实与虚拟相结合，打造一个可人机交互的虚拟环境，它是包括了AR（增强现实）、VR（虚拟现实）、MR（混合现实）等多种技术的统称。

如果说VR技术是纯粹构建一个新的数字世界，那么AR技术则是一种将真实世界和虚拟世界“无缝”衔接的技术，就如同科幻电影中的智能眼镜，在我们眼看着外面的时候还能同时看见眼睛上弹出的一 个一个数据框，及时地告知我们视野之外的各种信息技术则是虚拟现实技术的又一个深入发展的结果，它通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈信息的桥梁，从而增强用户体验的真实感技术的关键点就是与现实世界进行交互和信息的及时获取，也因此它的实现需要在一个能与现实世界各事物相互交互的环境中。简单来说MR技术就是AR技术的升级版，在成熟的MR技术中，用户难以分辨出真实世界与虚拟世界的边界。

来源: 江苏青少年科学素质手册

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