分析师解答:一些虚拟现实领域的专业名词你都知道吗?
在21世纪的科技浪潮中,虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术以其独特的沉浸式体验和无限的想象空间,正逐渐从科幻小说中走出,成为现实世界中的一项革命性技术。
随着计算能力的提升、显示技术的进步以及传感技术的突破,虚拟现实行业迎来了前所未有的发展机遇。从游戏娱乐到教育培训,从医疗健康到工业设计,VR技术的应用领域不断拓展,其影响力也日益深远。iiMedia Research(艾媒咨询)数据显示,中国虚拟现实市场规模呈上升趋势,2023年达1126.0亿元,同比上升22.8%;预计2028年中国虚拟现实市场规模可达2125.9亿元。中国虚拟现实产业发展迅速,应用和市场规模持续扩大并深化。
对于想要深入了解虚拟现实领域的读者而言,掌握虚拟现实领域的相关专业术语是至关重要的。为此,艾媒咨询分析师将通过具体案例来科普一下这虚拟现实领域的专业名词[1]帮助大家更好地理解这些词语。
基础定义:
虚拟现实 virtualreality
通过计算机模拟产生三维虚拟环境,进行视觉等感官的模拟,利用头戴虚拟显示器和耳机等设备,让用户获得沉浸感,同时通过各类带有传感器的交互设备,感知用户状态,实现交互功能,从而构建与真实环境相近的虚拟场景。
增强现实 augmented reality
通过将现实世界中难以感知或不存在的信息通过计算机模拟仿真后,与物理世界的信息看加,利用头戴显示器或视频设备展示到同一时空,由人类感官感知,从而实现真实世界和虚拟世界信息有机集成,对现实信息进行增强。
混合现实 mixed reality
通过合并现实世界和虚拟世界产生新的可视化环境,结合VR和AR的优势,在现实世界、虚拟世界和用户之间构建交互反馈的信息回路,实现数字化的物理对象和虚拟对象并存,并可实时互动,实现现实世界和虚拟世界融合。
XR
虚拟现实、增强现实、与混合现实解决方案的统称。比如,国际标准组织W3C成立专门工作组制定基于Web的XR技术方案,国际标准化组织Khronos也在制定设备的0penXR标准。
终端设备相关术语:
当前,虚拟现实终端设备正从概念走向现实,成为连接数字世界与现实世界的桥梁。从笨重的头戴式显示器(HMD)到轻便的智能眼镜,VR终端设备的种类和功能不断演进,为用户带来了前所未有的沉浸式体验。iiMedia Research(艾媒咨询)数据显示,2023年中国虚拟现实终端硬件市场规模为250.7亿元,2025年预计可达563.3亿元。艾媒咨询分析师认为,随着虚拟现实硬件设备的性能不断提升,如分辨率、刷新率、延迟和舒适度等方面的显著改进,用户体验将得到进一步优化。5G、云计算、人工智能等新技术的融合应用,也将为虚拟现实技术提供更加稳定、高速的传输和计算能力,进一步推动终端硬件市场发展。
头戴式显示器 head mounted display
用于显示图像及彩色的设备,通常以头盔的形式佩戴在用户头部,使显示屏贴近眼睛,调整焦距在近距离投射画面,从而提供沉浸式或穿透式的显示效果。
VR头品 VR head mounted display
虚拟现实头戴显示设备,简称VR头显,是一种利用头戴显示设备,引导用户产生身处虚拟环境的感觉。
外接式VR头盔 tethered VR head mount display
虚拟现实头戴显示设备的一类。配备显示屏,可能配备简单的处理器,主要依赖主机系统作为计算平台,能够提供高质量VR体验。
VR -体机/-体式头显integrated VR head mounted display
虚拟现实头戴显示设备的一类。有独立计算能力和追踪系统,摆脱外置设备,是一个整合式独立的计算设备。
手持式VR盒 VR cardboard
是当前初级的虚拟现实头戴显示设备,与智能手机结合,将手机的2D显示转变为3D,对智能手机有很强的依赖性。
主机系统 host system
为头戴式显示器提供各种功能保证的设备,如手机、计算机等。
人机交互 human-computer interaction
一种使得用户可以通过眼睛、手势、耳朵、语言、鼻子和皮肤等感觉器官来和计算机生成的虚拟环境进行交互的技术。
手势识别 gesture recognition
通过数据手套或深度图像传感器等来精确测量手的位置和形状,由此实现环境中虚拟手对虚拟物体的操纵。
面部表情识别 facialexpression recognition
通过图像识别等技术识别人的面部表情。
VR控制器 VR controller
VR系统中实现用户交互的关键设备,一般为手持设备,辅助用户追踪动作和手势。
VR运动台VR motion platform
根据VR世界中的情况,让用户在真实世界对应运动的设备。
跟踪球 tracking ball
用来操纵显示屏上光标移动的设备,包含用手自由推动的球和对应x方向及y方向的轴角编码器。
数据手套 data gloves
一种多模式的虚拟现实硬件设备,可进行虚拟场景中物体的抓取、移动、旋转等动作。
跟踪系统 tracking system
用于追踪用户运动来创造沉浸式体验的系统,可整合在设备之中,也可作为头戴式显示器的外设。
眼动跟踪 gaze tracking
通过测量眼睛注视点的位置或眼球相对头部运动而实现对眼球运动的追踪,也称之为视线跟踪,其可以补充头部跟踪的不足。
头部追踪 head tracking
使用头部追踪传感器追踪定位用户的头部运动,然后根据记录的数据、移动放映的图像,使其和头部运动的位置相匹配。
空间跟踪 space tracking
通过头盔显示器、数据手套、立体眼镜、数据衣等交互设备上的空间传感器,确定用户的头、手、躯体或其他操作物在三维虚拟环境中的位置和方向。
声音跟踪 sound tracking
利用不同声源的声音到达某一特定地点的时间差、相位差、声压差等进行虚拟环境的声音跟踪。
传感器融合 sensor fusion
将从不同传感器获得的数据进行组合,从而使获得的信息更加准确、完整、可靠,或达到新的效果,如立体视觉等。
即时定位与地图构建 simultaneouslocalization and mapping
一项用于解决未知环境中定位导航和地图构建问题的技术,在VR中主要用于定位和追踪。VR设备利用移动过程中重复观测到的地图特征定位自身位置和姿态,再根据自身位置增量式的构建地图,最终实现定位和六自由度的跟踪。
物距调节 materialdistance adiustment调节屏幕和眼睛之间的距离,类似于近视/远视调节。
瞳距调节 interpupillary distance adjustment
对两眼之间的距离进行调节,主要作用是减少重影。
自由视点 free viewpoint
一种VR内容的观看方式,在VR视频或游戏中,用户在一定范围内改变视点的位置和方向,全面观察虚拟世界。
三自由度VR 3 degree of freedom VR
在特定观察位置,当头部左右旋转(yaw),俯仰旋转(pitch),和摇摆旋转(ro11)时,VR头显能正确显示出相应VR内容,其需要VR内容、VR采集和VR显示设备的支持。
六自由度VR 6 degree of freedom VR
在特定观察位置,当头部左右旋转(yaw),俯仰旋转(pitch),摇摆旋转(ro11),以及一定范围内向前后、左右、上下三个方向平移时,VR头显能正确显示出相应VR内容,其需要VR内容、VR采集和VR显示设备的支持。
刷新率 refresh rate
刷新率是指单位时间内电子束对屏幕上的图像重复扫描的次数。刷新率越高,所显示的图像稳定性就越好。
宽高比aspect ratio
观看屏幕宽度和高度的比例,其会影响VR世界如何成像以及图像是否变得扭曲。
显示分辨率 display resolution
描述屏幕上显示多少信息的量,以水平和垂直像素来衡量。
显示频率 frequency
频率表示显示器每秒对整个画面重复更新的次数。
显示色深 color depth
色深是指在某一分辨率下,每个像素点可以由多少种色彩来描述,单位是比特。
角像素密度 pixels per degree,PPD
表示像素密度的一个单位,即在水平或垂直方向上,每度角可以排列多少个像素。10PPD表示每度角里水平或垂直方向上可以排列10个像素。在VR领域一个重要指标是60PPD,一般光照下视力1.0的普通人视网膜能达到60个PPD的分辨度。
内容生成相关术语:
虚拟场景 virtualscene
多个虚拟对象的结合或空间组合,通常可与虚拟环境或虚拟世界两个术语替换使用。
虚拟对象 virtualobject
虚拟对象是计算机生成的具有几何形状、特定格式或特定行为的对象,其原型可以是现实的对象再现,也可以是虚构的对象。
虚拟世界/虚拟环境 virtualworld /virtual environment
虚拟世界/虚拟环境是由计算机生成的具有动态感官信息表现(如双眼立体视觉、三维听觉、触觉、味觉及嗅觉等)的、多虚拟对象构成的环境,可以是某一特定物理世界的虚拟重现,也可以是虚构的世界
动画物体 animated object
动画物体是在组合场景下的数字物体,它的运动、形状等物理特性可以随时间变化。这些变化可以是物体自身发生的变化,也可以是有交互行为发生时物体产生的变化,也可以是数字物体(比如虚拟人物)在一个场景固定轨道上的运动。
全景图像/VR360°图像 panoramic image/全景视频/VR360°视频 panoramic video
一种全景相机进行360°拍摄获得的图像,观看时可以调整图像全景观看。
一种全景摄像机进行360°拍摄获得的视频,观看时可以调整视频全景观看。
鱼眼全向视频 fisheye omnidirectional video
用多个FOV接近半球的鱼眼广角镜头拍摄的、使用圆形画面进行投影呈现的视频。
3D音频 3D Audio /沉浸式音频immersive audio/空间音频 spatial audio
能够对头部运动进行实时反馈,使虚拟场景中用户可以听声辩位,符合现实环境中听力系统要求的技术。
现实捕捉 reality caputure
VR内容中3D模型生成的一种方式。采用相机/摄像机或相机/摄像机阵列拍物体或环境,使用计算机视觉方法将物体和背景分离从而生成任意度的模型并还原动画,确保光影与虚拟环境保持一致。
空间捕捉 volumetric capture
VR六自由度视频内容生成的一种方式。在拍摄平面视频内容的同时通过激光雷达等可测量深度信息的设备记录下环境的深度信息,处理生成简单的环境三维模型,并将平面视频内容映射在环境三维模型上形成有纹理皮肤的三维模型。
光场相机 light field camera
一种四维光场信息的数码相机,其利用感光元件前方微透镜组件的细微调整,记录变化中的所有影像的变化过程,进而整合成一个可在摄影之后再次进行对焦操作的相机。
锚点 anchor
是用于将虚拟对象放置在增强现实场景中的现实世界的位置和方向。
点云 point cloud
在同一空间参考系下表达目标空间分布和目标表面特性的海量点集合,包括三维坐标、颜色、分类值、强度值等,用于还原真实世界。
虚拟现实标记语言 virtualreality markup language,VRML
一种采用描述性的文本语言描述基本的三维物体的技术,通过一定控制,将基本的三维造型组合成虚拟场景。其减少了在互联网上传输的数据量,从而使得需要大量数据的虚拟现实得以在互联网上实现。
虚拟现实内容生成是一个涉及创意和技术的复杂过程,它正在不断演进,以提供更加丰富和沉浸式的体验。当前,资本入局虚拟现实行业,推动VR设备在分辨率、刷新率、交互方式等方面的提升,进一步为用户带来了更加沉浸、流畅的虚拟体验。人工智能技术深度融合于现有技术体系,将革新虚拟现实的内容生态。AI技术能通过算法学习自动化生成复杂场景和逼真角色、优化观看体验,使虚拟体验更具可玩性。
在企业级应用市场中,虚拟现实技术在人员培训中的应用居多。企业级市场实训需求多样,对于虚拟现实的应用场景较为丰富。在消费级应用市场中,虚拟现实技术的普及主要聚焦于休闲娱乐领域,其中游戏行业最为成熟。未来,随着虚拟现实硬件端及内容端的不断进步,虚拟现实将与直播、文旅等多个产业进行深度融合,持续拓宽应用边界。
[1]工业和信息化部:《移动互联网环境下虚拟现实业务术语》 YD/T 4310-2023