视觉绑架身心VR如何让身体进入虚拟空间

技术宅

现在VR已经成为时下最热门的概念，不过很多低端VR设备只是让我们在戴上这些设备后能够让眼睛沉浸在虚拟真实的环境里，戴上后可以在我们眼前显示VR环境，整体感觉就像是将电视画面移动到我们的头部。但是一些高端的VR设备如Oculus Rift， HTC Vive，则致力于将我们整个人（而不仅仅是头部、眼睛）带入到虚拟现实之中，这些设备是依靠什么技术实现这个功能的呢？

虚拟还是现实

VR设备的一个重要特性就是沉浸感，这个感觉可以让人们分不清楚是处于虚拟还是真实的环境中。那么这些设备是如何实现这种效果的呢？

大家知道我们对真实环境的感知主要是依靠视觉、听觉、触觉、嗅觉味觉和运动感知这五大身体感知系统。比如我们到了麦当劳，麦当劳能够让我们觉得这是一家餐厅，首先是我们的眼睛可以看到麦当劳的标志，同时在进入餐厅后看到麦当劳员工、食品、餐桌等餐厅元素，耳朵可以听到顾客的声音，手可以触摸到麦当劳的食品，口可以感受到鸡翅等的味道等。这些完整的感知就会让我们知道这是一家麦当劳餐厅。

VR设备要让我们有全身心的沉浸感觉，这些设备就是通过各种部件来模拟人的上述五大感知系统，使得人们可以获得和在现实环境中一样的感知。比如对于视觉感知，为了让用户在视觉上拥有真实的沉浸感，高端VR设备都会配备一个特定的球面弧度镜片，比如Oculus的虚拟现实头盔的镜片就是球形畸变，它通过特定的算法生成一整套立体图像，从而让人眼感觉到真实的位置投射以及大视角范围的覆盖，让大脑“误认为”看到的就是一个真实的生活场景（图1）。

对于触觉感知，VR设备通过配备的传感器来实现。比如Finch的手指传感器，它像可穿戴设备一样可以戴在人的食指、拇指和中指上，食指的传感器上还配备了触摸板（图2）。用户通过这套设备获得触摸反馈可以无延迟地传输到VR中，这样我们在VR环境中就可以获得和现实世界中一样的反馈，如接触到虚拟物体就会有现实中的触摸感觉。当然一些高端的VR设备的传感器甚至还可以让我们获得冷、热、痛感等感觉，能够让我们在虚拟世界里获得更为真实的触觉感知。

对于运动感知则通过追踪设备和摄像头捕捉来实现。根据运动学原理，任何运动都可以拆分成上下、左右、前后这6种基本运动方式，而这6种基本运动方式又可以分为位移和旋转。这样对于人类运动感知的模拟，VR设备就是通过追踪人类运动并分解为这些基本运动实现运动感知的捕捉。比如HTC Vive的追踪系统可以在人们操控手柄的时候获得运动的感觉（图3）。

另一方面对于运动感知的模拟，VR设备还会通过一个或多个摄像头持续不断地追踪物体上的标记点，然后通过一系列的算法来判断出物体的位置，从而可以让人们在虚拟世界里实现空间定位。比如Sensics dSight头盔显示器上就有很多用于捕捉标记点的红外Mark点，通过这些Mark点的捕捉实现虚拟空间的定位（图4）。

至于对于人类比较主观的味觉、嗅觉的模拟则借助数码味觉接口系统来实现这类感知的数字化转换，这套系统包含两个主要模块。一个是控制系统，可以通过配置不同的电流、频率和温度的大小，让用户有味觉体验；另一个则为“舌头接口”，它是两片薄薄的金属电极。这样通过电刺激模拟出酸甜苦辣等味觉效果并传输到VR环境中，从而让人拥有各种不同的味觉感知（图5）。

当然，除了这些客观的模拟感知外，现在VR厂商们还在VR中导入人类主观的感受，比如在VR游戏中的虚拟化身、故事叙述、触觉以及其他微妙的视觉、听觉和感官线索来让你彻底认为你就是处在一个真实的环境中。这样VR设备通过模拟人类的客观和主观的感知，让身体完全融入一个虚拟真实的空间。

全身心感受 VR可以给我们带来更多

如上所述，随着VR技术的发展，VR设备可以让我们获得更为真实的全身心感觉，这些技术的发展必然会给我们的生活带来很多的便利。

比如对于游戏迷来说，借助VR设备就可以给我们提供极度真实的游戏环境，显然可以让我们拥有更好的游戏体验。当然类似的VR效果还可以用在生活中的很多地方。比如对于方兴未艾的远程教育，VR技术可以采用Kinect这样的VR设备对老师进行实时扫描，这样我们在现实教室中就可以看到远程老师“出现”在我们眼前，而且可以实现学生和老师们面对面的交流，感觉就像在现在学校的课堂中上课。这种远程教育的效果相信远比现在单纯的视频画面要好得多。

可以相信，随着VR技术的发展和VR设备的普及，VR一定会给我们的生活带来意想不到的各种便利。