走出技术误区—虚拟现实 VS 全息技术

    2010世界杯， CCTV 5为球迷们献上了精心策划的《豪门盛宴》。《豪门盛宴》在解读本届世界杯的时候，在节目现场展示了3D的南非世界杯的各大球场以及逼真的虚拟球员。许多观众对它是如何做出来的，非常好奇，这到底是怎么一回事呢？网上对此展开了激烈的讨论，有人说是虚拟现实，有人说是增强现实，还有人说是全息技术。那么这几种技术分别是什么意思呢？它们有什么区别呢？

    现在先给大家解释一下每个技术的具体定义，然后在对根据每个技术的最重要的不同，带大家走出技术的误区。

    虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）

    1、定义解释：

    简单的说，虚拟现实是利用计算机模拟现实的场景，使参与者获得与现实一样的感觉，所以最显著的一点就是它是由计算机生成的。

    概括的说，是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

    VR是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域。

    它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。

    该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。

    2 、虚拟现实的基本特征

    1） 多感知性（Multi-Sensory）

    所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。　

    一般来说，一个完整的虚拟现实系统由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备，以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。

    2）浸没感（Immersion）

    又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。

    3）交互性（Interactivity）

    指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（包括实时性）。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

    4）构想性（Imagination）

    强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

    由于浸没感、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为“ I ”，所以这三个特性又通常被统称为 3I 特性。

    全息技术

    1、 定义解释

    全息技术是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

    第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束迭加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片。

    第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。

    2 、全息技术的优势

    1） 再造出来的立体影像有利于保存珍贵的艺术品资料进行收藏。

    2） 拍摄时每一点都记录在全息片的任何一点上，一旦照片损坏也关系不大。

    3） 全息照片的景物立体感强，形象逼真，借助激光器可以在各种展览会上进行展示，会得到非常好的效果。

    3 、全息技术衍生产品

    1) 全息投影

    全息投影是一种无需配戴眼镜的3D技术，观众可以看到立体的虚拟人物。这项技术在一些博物馆、舞台之上的应用较多，而在日本的舞台上较为流行。全息立体投影设备不是利用数码技术实现的，而是投影设备将不同角度影像投影至一种国外进口的全息膜上，让你看不到不属于你自身角度的其他图像，因而实现了真正的全息立体影像。

    2) 360度幻影成像系统

    360度幻影成像是一种将三维画面悬浮在实景的半空中成像，营造了亦幻亦真的氛围，效果奇特，具有强烈的纵深感，真假难辩。形成空中幻象中间可结合实物，实现影像与实物的结合。也可配加触摸屏实现与观众的互动 。

    可以根据要求做成四面窗口，每面最大2-4米。可做成全息幻影舞台，产品立体360度的演示；真人和虚幻人同台表演；科技馆的梦幻舞台等。

    适合表现细节或内部结构较丰富的个体物品， 如名表、名车、珠宝、工业产品、也可表现人物、卡通等，给观众感觉是完全立体的。

    虚拟现实、增强现实与全息技术的概念区分

    增强现实是虚拟现实的技术延伸，增强现实是虚拟现实、现场互动的结合。它需要配合特定的头戴式显示器才能够看到，因此在现场的观众是不能够直接观看到影像。

    全息技术本质上是一种投影技术，在现场的观众是可以直接看到影像的。

    全息技术必须要通过一定的介质，将影像投射到上面，才能显现出来。最理想的介质是空气，由于空气受到温度、湿度等影响，会降低画面的精度和效果，因此现在使用的一般是纱幕等介质。