虚拟现实技术的三大技术瓶颈

Posted 2020-10-12

　　虚拟现实（VirtualReality，简称VR）技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真。

　　虚拟现实技术经过近几年的快速发展，各方面性能逐步完善，但仍然面临着一些关键技术有待改进和突破。主要可以概括为下列3个方面。

　　大范围多目标精确实时定位。

　　当前，VR产品的定位主要依靠Light House来完成。Light House包括红外发射装置和红外接收装置。红外发射装置沿着水平和垂直两个方向高速扫描特定空间，在头盔和手柄上均布有不少于3个红外接收器，且头盔（手柄）上所有的红外接收器之间的相对位置保持不变。当红外激光扫过头盔或手柄上的红外接收器时，接收器会立即响应。根据多个红外接收器之间的响应时间差，不仅可以计算出头盔（手柄）的空间位置信息还能得出姿态角度信息。

　　目前VR产品只能工作于一个独立的空旷房间中，障碍物会阻挡红外光的传播。而大范围、复杂场景中的定位技术仍需突破。多目标定位对于多人同时参与的应用场景至关重要。当前的虚拟现实系统主要为个人提供沉浸式体验，例如单个士兵作战训练。当多个士兵同时参与时，定坤丹的功效与作用彼此希望看见队友，从而到达一种更真实的群体作战训练，这不仅需要对多个目标进行定位，还需要实现多个目标的数据共享。

　　感知的延伸。

　　视觉是人体最重要、最复杂、信息量最大的传感器。人类大部分行为的执行都需要依赖视觉，例如日常的避障、捉取、识图等。但视觉并不是人类的唯一的感知通道。虚拟现实所创造的模拟环境不应仅仅局限于视觉刺激，还应包括其他的感知，例如触觉、嗅觉等。

　　减轻眩晕和人眼疲劳。

　　目前所有在售的VR产品都存在导致佩戴者眩晕和人眼疲劳的问题。其耐受时间与VR画面内容有关，且因人而异，一般耐受时间为5～20min；对于画面过度平缓的VR内容，部分人群可以耐受数小时。

　　上述的技术瓶颈中，大范围多目标精确实时定位已经取得了一定的突破，在成本允许的情况下，通过大面积的部署传感器是可以解决这一问题的。感知的延伸还存在较大的技术难度，尤其是触觉；但当前的VR应用对感知的延伸并没有迫切的需求。相比之下，眩晕和人眼疲劳却是一个到目前为止还没有解决但又迫切需要解决的问题，是现阶段虚拟现实的技术禁地。

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