技术详解 | 沉浸式VR世界

前不久，国产首部3A游戏大作《黑神话悟空》正式发售，很多小伙伴上班当吗喽，下班做天命人。没有玩上的也在直播间跟随着主播一起观看了游戏精良的画面内容。

悟空褶皱清晰的服装，花纹精美的金箍棒，还原度极高的古建筑。如果不是隔着屏幕，这些极其细腻逼真的画面一眼看去仿佛自己正站在真实世界的寺庙前。如果此时我们戴上一副技术成熟的VR设备，以第一人称的视角进入3D虚拟的游戏世界，那么除了呼吸的空气，脚踩的土地，触摸的实物，我们与实地探访也就几乎没有任何区别了，这就是VR技术的魅力。

VR，即虚拟现实（Virtual Reality），是一种利用计算机技术生成的虚拟世界，通过特定的设备让用户沉浸其中，获得身临其境的感受。与XR技术中的其他两种技术相比不同的是，VR是完全虚拟的世界。

VR 设备通常采用头戴式显示器，为用户提供高分辨率的立体视觉体验。这种显示器通过两个独立的屏幕分别为左右眼提供图像，利用视差原理创造出深度感，让用户仿佛置身于一个真实的三维空间中。再利用UE等虚拟引擎软件实时渲染出逼真的场景和物体。从细腻的纹理到复杂的光照效果，从动态的阴影到真实的物理模拟，这些技术的结合使得虚拟环境栩栩如生。

为了增强沉浸感，VR 系统通常配备耳机或扬声器，提供 3D 环绕音效。通过音频处理技术，可以模拟声音在不同环境中的传播和反射，让用户感受到声音来自不同的方向和距离。例如，在一个虚拟的森林场景中，用户可以听到鸟儿的叫声从远处传来，风吹树叶的声音在身边环绕，仿佛真的置身于大自然之中。

传感器技术是实现 VR 交互的核心。常见的传感器包括头部追踪、手部追踪和身体追踪等。这些传感器可以实时检测用户的动作和位置，并将其反馈给计算机系统，从而实现用户与虚拟环境的交互。比如用户可以通过转动头部来改变视角，通过手柄或手势控制来与虚拟物体进行交互，如抓取、投掷、操作等。这种自然而直观的交互方式让用户更加深入地沉浸在虚拟世界中。

VR 常见设备类型主要有头盔/眼镜、手柄等。头盔/眼镜等由外壳、显示屏、光学透镜、传感器等部件组成。显示屏负责呈现高分辨率的虚拟图像。光学透镜位于显示屏前方，其作用是将显示屏上的图像放大并投射到用户的眼睛中，营造出沉浸式的视觉体验。传感器则包括头部追踪传感器、眼球追踪传感器等，它们可以实时检测用户的头部运动和眼球位置，从而调整虚拟图像的视角，使用户在移动头部时能够自然地观察虚拟环境。

VR 手柄配备有多个按钮、摇杆、触摸板等操作部件，以及传感器和指示灯。用户可以通过按钮和摇杆控制虚拟角色的移动、选择菜单选项、进行交互等操作。利用传感器来实现手势识别、动作捕捉等高级交互功能。触摸板则可以用于滑动、点击等操作，提供更加灵活的交互方式。

目前市场上主流头显设备产品有Meta公司的 quest 2、字节的PICO NEO 4，以及苹果公司的Apple Vision Pro，Vision Pro已经拥有超过2000款App，150万个兼容的iPhone和iPad应用程序，应用涵盖社交、视频娱乐、购物、以及办公协作等多个方面。

VR技术的革新可以运用在多个领域，如游戏、教育培训、旅游观光、艺术创作等。VR 技术目前应用最多的是游戏领域，VR为游戏带来了全新的体验方式，玩家可以完全沉浸在虚拟的游戏世界中，以第一人称的视角，与游戏角色和环境进行更加自然和直观的交互。

VR 在教育培训领域可以为学生提供生动、直观的学习体验，帮助他们更好地理解抽象的知识和概念。在历史教学中，学生可以通过 VR 技术穿越到不同的历史时期，亲身体验历史事件的发生过程；在医学教育中，学生可以360度观看学习医学理论，通过虚拟手术模拟进行实践操作，提高技能水平。

VR 为旅游行业带来了新的营销和体验方式。游客可以通过 VR 设备提前领略旅游目的地的风景和文化，为实际旅行做好准备。也可以用于保护和展示历史遗迹和文化景观。通过数字化重建，游客可以在不破坏文物的情况下，近距离欣赏珍贵的历史遗迹，感受文化的魅力。

视觉呈现在元宇宙时代将迎来重大变革。VR技术的特色在于完全虚拟，不需要考虑现实世界的物理规则，这对于视觉呈现可以最大限度得发挥视觉内容的创意性。

HMS团队一直以来秉承探索视觉科技，点亮无限想象的创作理念，紧跟技术发展的同时，更注重于视觉内容形式的创意表达。团队对于元宇宙与相关的XR技术等一直保持着探索与沉淀，从以往普通的TVC视频、二维、三维动画到裸眼3D，VR/AR视频，视觉呈现的形势载体一直在变化，创意表达和内容叙事的核心从古至今没有变过，技术总是为我们的故事服务着。而VR技术作为一种当下的前沿媒介之一，将视觉创作从二维世界带到了更高维度。

世界顶流考古IP三星堆，通过大空间VR技术，呈现的《奇遇三星堆》VR沉浸探索展，已经在多个城市展出。游客们头戴VR头显，在可爱的面具小人儿“堆堆”的指引下，不仅能在神鸟背上俯瞰文物瑰宝、体验穿越祭祀坑的快感，一览三星堆遗址的美丽风光，也能在恢宏神殿里见证神秘盛大的祭祀仪式、在远古村落学习青铜器与玉器的制作过程，同时还能体验到行走在悬崖边缘的刺激感。VR技术让观众跨越时空，以全新方式与三星堆相遇，也让文化遗产以另一种不同的视角呈现在大众面前。

舞蹈作品《看不见的城市》（Invisible Cities）VR影像作品片段《威尼斯石头记》中，根据VR设备独特的环境特性进行了叙事内容和形式的重新打造。《威尼斯石头记》通过舞蹈、视觉动画以及声音来引导观众进入剧情。随着故事的进行，主人公马可波罗（第一人称视角）有不同的站位，分别对应了耳机的左右声道，同时表现出了声音的远近，画面中的建筑被解构、方位被颠倒、变化的速度也很快，视觉体验十分刺激。