虚拟现实︓『凭空』造个世界任我行

    虚拟？现实？傻傻分不清

    在近日举办的美国洛杉矶电子娱乐展览会（又称e3游戏展）上，一个头戴科幻感十足的黑色“眼镜”的男子踱步到舞台中央，对着眼前空空的桌面说：“创造一个世界。”

    当着现场几百人的面，一个奇妙的世界从桌底缓缓升起，展现在眼前的是陡峭的悬崖、宏伟的城堡和葱茏的树木。

    一切如乐高积木，有着实物的形体，看起来触手可及，但它们又全是光的幻象。究竟是虚拟还是现实？已经很难分清。

    “凭空造物”的秘密，就藏在工程师头戴的“眼镜”中——微软的最新产品，hololens。

    它是世界上第一款、也是目前唯一一款独立的“全息计算机”：通过不同角度的摄像头检测肢体动作，再由传感器时刻接收数据，最后核心cpu处理信息，让使用者能够在真实物理空间内，看到虚拟的三维全息图像，并且挥挥手，就能与三维投影互动，比如在餐桌上搭建三维房屋，或者在客厅体验火星漫步。

    是不是很炫酷？

    这就是近年来大受青睐的虚拟现实（virtualreality，简称vr）技术。作为一种基于可计算信息的沉浸式交互环境显示技术，我国著名科学家钱学森曾将其翻译为“灵境技术”，这一翻译形象地指出其实质——重建一个真实的世界，并且还要是一个让人能够走进去的世界。

    《连线》杂志记者杰西·亨佩尔是第一个试用hololens的“外人”。去年10月，在一个秘密的地下实验室里，她打了一个向上的手势，一下子，就“实实在在地踏上了火星”。隔壁房间的nasa（美国宇航局）科学家杰夫·诺里斯也加入了她的“火星探索”。他与微软的团队一同开发了此应用。

    “他出现在我的视野里，是一个金色的三维人形。”亨佩尔说。这涉及hololens的一项重要功能：不同使用者之间的远程交流。

    诺里斯能看到亨佩尔眼中的世界，而在亨佩尔看来，“人偶诺里斯”的眼部会射出一道虚线，指向他正在观察的物体。

    顺着这道虚线，亨佩尔蹲下来检查一块岩石碎片，通过几个手势，她向“好奇号”探测器发出指令，搜集这块沉积物。在未来实际的太空探索中，宇航员将能借助这款产品控制真实的探测器。

    这是除了“与全息图像互动”、“多人远程合作”外，该产品的另一个重要应用方式：通过融合虚拟与现实，实现新型的人机互动和人与环境的互动。

    回想起这次“火星漫步”，亨佩尔字里行间透出激动：“我在火星上迈了一步，这实在太真实了，以致我双腿打颤。”

    以假乱真，不仅有三维显示、有声音，还能适时给你反馈

    那么，号称“几乎能模拟一切”的虚拟现实技术究竟是怎么做到的？

    总结来说，虚拟现实系统主要通过显示系统、声音系统和反馈系统来模拟外部世界对人类感官的刺激和输入，达到“以假乱真”的目的。

    首先是显示系统。通过所佩戴头盔上自带的双眼分屏显示模块，三维视觉效果得以成功“迷惑”我们的眼睛。这个原理和现在的3d电影类似，但技术难度更高更复杂，现行的各式虚拟现实可戴式设备中，往往内置了一台高精度高响应能力的定位定向陀螺仪，配以高速三维场景计算系统，力图实现头部活动和眼前画面无缝衔接。

    其次是声音系统。现代虚拟现实声音系统，依靠先进的数字信号处理技术和发声装置制造工艺，将定位、音色、声场等细节复原得淋漓尽致。

    再就是反馈系统。举个例子，我们要模拟端起一杯水，如果伸手去端时，手却一下子穿过了杯子——瞬间感觉被骗了。反馈系统正是为了增加这种触感而产生：当我们戴上“反馈手套”去端杯子时，手套就会在接触“杯子”的一瞬间产生皮肤压力，真实性就大大增强了。

    要做到这些还有一个基础问题，那就是网速。4年前，一个国际专家小组就已实现广域网络中双向每秒186gb传输，这相当于每天传输200万gb信息。现今，美国、中国、日本、欧盟和俄罗斯都在投入巨资研究超级计算机。据预测，到2020年，最强超算的速度比今天最强超算至少快1000倍，网速将得到极大提升突破，虚拟现实技术的系统模拟显示将会做得更出色。