關(guān)鍵詞： Oculus , 虛擬現(xiàn)實技術(shù) , 視覺體驗 , 傳感器 , Facebook

在經(jīng)歷了兩年的原型機開發(fā)和測試后，Oculus在本周四終于對第一次對外展示了他們的Oculus Rift消費者版虛擬現(xiàn)實（VR）頭盔（Consumer Version 1，CV1）。Oculus Rift是一種在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域使用的顯示器，能覆蓋佩戴者的全部視野，目前主要應(yīng)用于電子游戲中。此次的Oculus Rift CV1依舊非常輕便，能提供360度的VR音效，支持瞳距可調(diào)，相比第二代開發(fā)者版來說具有更廣闊的視野和更可靠的頭部追蹤系統(tǒng)。

去年，F(xiàn)acebook斥資20億美元收購了Oculus。讓很多人認(rèn)識了這家公司和Oculus Rift這個產(chǎn)品，也讓虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)迅速成為科技業(yè)的新熱點。

事實上虛擬現(xiàn)實并不是一種新技術(shù)，但是在Facebook等科技巨頭的關(guān)注之下，其正在煥發(fā)出新的生命。今年晚些時候到明年下半年，索尼等多家公司也將對外發(fā)布或者開售虛擬現(xiàn)實頭盔。有業(yè)內(nèi)人士指出，2016年將是“虛擬現(xiàn)實元年”。三星、HTC、谷歌、索尼、微軟等公司也將在智能手機之后的另外一個計算平臺展開新的爭奪。

什么是虛擬現(xiàn)實（VR）？

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality），簡稱VR技術(shù)VR，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三度空間的虛擬世界，提供用戶關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓用戶如同身歷其境一般，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。用戶進行位置移動時，電腦可以立即進行復(fù)雜的運算，將精確的三維世界視頻傳回產(chǎn)生臨場感。該技術(shù)集成了計算機圖形、計算機仿真、人工智能、傳感、顯示及網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，是一種由計算機技術(shù)輔助生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。
從技術(shù)的角度來說，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)具有下面三個基本特征：即三個“I”immersion-interaction-imagination（沉浸—交互—構(gòu)想），它強調(diào)了在虛擬系統(tǒng)中的人的主導(dǎo)作用。從過去人只能從計算機系統(tǒng)的外部去觀測處理的結(jié)果，到人能夠沉浸到計算機系統(tǒng)所創(chuàng)建的環(huán)境中，從過去人只能通過鍵盤、鼠標(biāo)與計算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生作用，到人能夠用多種傳感器與多維信息的環(huán)境發(fā)生交互作用；從過去的人只能以定量計算為主的結(jié)果中啟發(fā)從而加深對事物的認(rèn)識，到人有可能從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感知和理性的認(rèn)識從而深化概念和萌發(fā)新意?？傊?，在未來的虛擬系統(tǒng)中，人們的目的是使這個由計算機及其它傳感器所組成的信息處理系統(tǒng)去盡量“滿足”人的需要，而不是強迫人去“湊合”那些不是很親切的計算機系統(tǒng)。

現(xiàn)在的大部分虛擬現(xiàn)實技術(shù)都是視覺體驗，一般是通過電腦屏幕、特殊顯示設(shè)備或立體顯示設(shè)備獲得的，不過一些仿真中還包含了其他的感覺處理，比如從音響和耳機中獲得聲音效果。在一些高級的觸覺系統(tǒng)中還包含了觸覺信息，也叫作力反饋，在醫(yī)學(xué)和游戲領(lǐng)域有這樣的應(yīng)用。人們與虛擬環(huán)境相互要么通過使用標(biāo)準(zhǔn)裝置例如一套鍵盤與鼠標(biāo)，要么通過仿真裝置例如一只有線手套，要么通過情景手臂和/或全方位踏車。虛擬環(huán)境是可以是和現(xiàn)實世界類似的，例如，飛行仿真和作戰(zhàn)訓(xùn)練，也可以和現(xiàn)實世界有明顯差異，如虛擬現(xiàn)實游戲等。就目前的實際情況來說，它還很難形成一個高逼真的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，這主要是技術(shù)上的限制造成的，這些限制來自計算機處理能力，圖像分辨率和通信帶寬。然而，隨著時間的推移，處理器、圖象和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)變得更加強大，并具有成本效益，這些限制將最終被克服。         

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是如何運作的？

虛擬現(xiàn)實有三個獨立的步驟。

第一步，追蹤。例如，利用頭盔式顯示器追蹤一個人在現(xiàn)實世界中的運動軌跡，當(dāng)他(她)走動時，我們可以追蹤到他(她)的位置，不斷測量他(她)在物理世界中的運動軌跡。

第二步，透視投影。這個詞指的是重新繪制一個場景，并利用計算機圖像將抽象信息從代碼轉(zhuǎn)化為有形的顯示單元(如像素)。
第三步，展示。當(dāng)他(她)處于新位置時，我們可以改變他(她)眼中看到的信息，耳中聽到的聲音，有時候我們還會做出虛擬接觸效果改變他(她)的手的位置，偶爾也會做出虛擬嗅覺。大腦的前部會告訴他(她)這不是真實的場景，而大腦后部卻會說這是真的。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)包含哪些關(guān)鍵技術(shù)

1、實時三維計算機圖形技術(shù)

關(guān)鍵是實時。例如在飛行模擬系統(tǒng)中，圖像的刷新相當(dāng)重要，同時對圖像質(zhì)量的要求也很高，再加上非常復(fù)雜的虛擬環(huán)境，問題就變得相當(dāng)困難。

2、廣角(寬視野)的立體顯示

雙目立體視覺起了很大作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像是分別產(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上。有的系統(tǒng)采用單個顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，一只眼睛只能看到奇數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差就產(chǎn)生了立體感。

3、立體聲

在水平方向上，我們靠聲音的相位差及強度的差別來確定聲音的方向，因為聲音到達兩只耳朵的時間或距離有所不同。常見的立體聲效果就是靠左右耳聽到在不同位置錄制的不同聲音來實現(xiàn)的，所以會有一種方向感?，F(xiàn)實生活里，當(dāng)頭部轉(zhuǎn)動時，聽到的聲音的方向就會改變。但目前在VR系統(tǒng)中，聲音的方向與用戶頭部的運動無關(guān)。

4、用戶(頭、眼)的跟蹤

在人造環(huán)境中，每個物體相對于系統(tǒng)的坐標(biāo)系都有一個位置與姿態(tài)，而用戶也是如此。用戶看到的景象是由用戶的位置和頭(眼)的方向來確定的。

5、觸覺與力覺反饋

在一個VR系統(tǒng)中，用戶可以看到一個虛擬的杯子。你可以設(shè)法去抓住它，但是你的手沒有真正接觸杯子的感覺，并有可能穿過虛擬杯子的“表面”，而這在現(xiàn)實生活中是不可能的。解決這一問題的常用裝置是在手套內(nèi)層安裝一些可以振動的觸點來模擬觸覺。

6、跟蹤頭部運動的虛擬現(xiàn)實頭套

利用頭部跟蹤來改變圖像的視角，用戶的視覺系統(tǒng)和運動感知系統(tǒng)之間就可以聯(lián)系起來，感覺更逼真。另一個優(yōu)點是，用戶不僅可以通過雙目立體視覺去認(rèn)識環(huán)境，而且可以通過頭部的運動去觀察環(huán)境。

7、語音輸入輸出

在VR系統(tǒng)中，語音的輸入輸出也很重要。這就要求虛擬環(huán)境能聽懂人的語言，并能與人實時交互。而讓計算機識別人的語音是相當(dāng)困難的，因為語音信號和自然語言信號有其“多邊性”和復(fù)雜性。         

現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實設(shè)備涉及的領(lǐng)域有哪些？

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用在游戲領(lǐng)域是廣為人知的，該領(lǐng)域的產(chǎn)品也是最為人們所熟悉的，索尼的Project Morpheus就是一款虛擬現(xiàn)實設(shè)備。Facebook為什么收購Oculus？主要原因之一就是它開創(chuàng)了一種新的產(chǎn)品：體感虛擬現(xiàn)實裝置，它的出現(xiàn)將更多不為人知運用虛擬現(xiàn)實設(shè)備的領(lǐng)域突顯出來。

屬于汽車領(lǐng)域的福特公司也開始涉獵其中。在福特的虛擬環(huán)境實驗室里，采用Oculus Rift眼鏡來評估還不存在于物理世界的虛擬汽車的外觀和內(nèi)部裝置。通過佩戴頭戴式設(shè)備Oculus Rift，佩戴者可以在實驗室體驗駕駛車輛的感覺。此外，虛擬環(huán)境實驗室還可以營造一種視覺效果——看到和真實車廂外幾乎一樣的景象。

美國國家航天航天局（NASA）之前就制造出虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)以讓人們體會火星漫步的感覺?，F(xiàn)在NASA 又結(jié)合微軟的Kinect與Oculus Rift，讓航天員能以第一人稱視角遠(yuǎn)距離操縱機器人進行各種危險工作，未來可以應(yīng)用在太空站、航天飛機上。

還有房地產(chǎn)領(lǐng)域廠商為了方便顧客看房買房，也運用起了虛擬現(xiàn)實技術(shù)。其他如醫(yī)學(xué)、工業(yè)、教育等領(lǐng)域也都采用過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，只不過我們以前沒有關(guān)注罷了。相信在未來十多年的時間里，虛擬現(xiàn)實技術(shù)肯定會成為下一個重要的技術(shù)平臺，屆時會有更多的領(lǐng)域使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)。

未來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將在有哪些領(lǐng)域獲得應(yīng)用？

案例NO.1：強化凝視

如果我凝視著你，你的心跳會加速，你會記住更多我所傳達的內(nèi)容。但要同時與200人保持眼神交流幾乎不可能。而虛擬現(xiàn)實的魅力在于，我可以通過電腦，將虛擬化身顯示在每個學(xué)生的顯示屏上，每個學(xué)生都可以與我進行眼神互動交流，覺得我一直凝視著自己。在過去15年中，我們對幾百名學(xué)習(xí)者做過試驗。結(jié)果顯示，如果學(xué)生認(rèn)為他(她)一直是老師目光的焦點，他聽課會更認(rèn)真，成績也會相應(yīng)地得到提升。

案例NO.2：動作和相貌模仿

心理學(xué)家認(rèn)為一個人的受歡迎程度與他(她)的模仿能力成正比。例如在面試中模仿面試官的姿勢、動作，對方會更喜歡你。現(xiàn)在如果我要模仿你們，只能選擇其中一人的動作來模仿，但虛擬現(xiàn)實可以改變這一狀況。創(chuàng)建一個老師的虛擬鏡像，電腦會根據(jù)每個學(xué)生的動作創(chuàng)造出一個與學(xué)生的相貌及行為舉止更為類似，更具親和力的老師，讓學(xué)生覺得老師跟自己相像，從而更認(rèn)真地聽講。同樣，人們對于相貌更像自己的人也更有好感。

案例NO.3：身份的轉(zhuǎn)變

一個人走近一面虛擬鏡子，看到了他的化身，發(fā)現(xiàn)鏡中的自己是一名白人男性。這時突然有人按下按鈕，鏡中的形象變成了一名黑人女性，例如非裔美國人。這種虛擬化身與本體的不一致對他將有何影響?我們知道有個詞叫做“設(shè)身處地”，如果你和某人有類似的感覺，你的同理心反應(yīng)會更強。

案例NO.4：美麗的化身

社會心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，有魅力的美麗女孩通常更自信、更外向、求職成功率也更高。在虛擬現(xiàn)實中，美麗唾手可得，每個人都可以擁有完美的化身。當(dāng)你的化身是美女時，你在上前與他人交流時會站在一個離對方相對較近的地方。此外，你的講話方式、語音語調(diào)、詞匯的選擇，都會因為你的虛擬化身而發(fā)生變化。美麗的虛擬化身能激發(fā)你的信心。

案例NO.5：高大的化身

在現(xiàn)實世界中，一個人的地位高度通常與收入、信心成正比，這是一種重要的社會暗示。在虛擬現(xiàn)實中，高大的形象也垂手可得，它甚至?xí)绊懙侥愕默F(xiàn)實財務(wù)狀況。

那么這種美麗和高大的感覺會持續(xù)多久?有的人摘除頭戴式設(shè)備回到現(xiàn)實后，虛擬現(xiàn)實仍會持續(xù)對他們產(chǎn)生影響。擁有美麗虛擬化身的女孩在現(xiàn)實生活中會更加積極地參與各類社交活動，擁有高大虛擬化身的男性在現(xiàn)實世界里也會變得更為自信，擁有更強的領(lǐng)導(dǎo)能力。

案例NO.6：同理心和利他主義

在虛擬現(xiàn)實中，如果你的化身是視覺障礙者或殘障人士，你會體會到各種不便，也會更加了解這些人的不易。對這種角色的扮演會提升你的同理心。而且人們在虛擬世界中更愿意幫助別人。

案例NO.7：環(huán)境保護

人類的特定行為所造成的結(jié)果無法立刻呈現(xiàn)在人們面前，如氣候變化。然而如果使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行模擬，無形的事物——如碳分子——就可以變成有形的，給人一種更直觀的感受。在美國，廁紙通常是不可循環(huán)再利用的。為了減少這類紙張的使用率，我們做了一個實驗，將測試對象分為三組：第一組成員拿到了一篇紐約時報的文章，講述的是伐木的場景;第二組成員在視頻上看到了樹木砍伐的過程;第三組成員在虛擬現(xiàn)實中身臨其境地體驗了砍樹的過程。一段時間后，我們對這三組成員進行了后續(xù)追蹤調(diào)查，其中第三組成員的用紙量下降了20%，而其他兩組成員的行為基本沒有改變。所以虛擬現(xiàn)實技術(shù)在一定程度上有助于加強人們的環(huán)保意識。

案例NO.8：養(yǎng)老金產(chǎn)品

在中國，可能20多歲的年輕人都會進行儲蓄;但在美國，人們更傾向于“及時行樂”，很少往銀行存錢。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓一名20多歲的年輕人看到自己被老化處理后65歲的樣子。當(dāng)年輕人看到栩栩如生的老人形象后，會開始考慮現(xiàn)在應(yīng)該如何為今后舒適的晚年生活做準(zhǔn)備。我們與美國銀行合作開發(fā)的“人臉退休”(Face Retirement)產(chǎn)品，也是為了改變?nèi)藗兊挠^念。

案例NO.9：減肥產(chǎn)品

用虛擬化身來改變行為在健康領(lǐng)域同樣適用。在美國，肥胖已成為一種流行病，很多人都知道不運動、飲食不健康的生活習(xí)慣不對，但卻難以改變。在虛擬現(xiàn)實中，你做三次抬腿運動，就會明顯發(fā)現(xiàn)自己的化身輕了一磅。之前可能你不相信自己能做到，但虛擬化身給你的感覺是，只要我運動，我是真的可以瘦下來的，這就是社會認(rèn)知理論中的“自我效能”概念。

案例NO.10：體驗式學(xué)習(xí)

如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。這里要講的是建構(gòu)主義，即“做中學(xué)”(learn by doing)。比如老師今天講物理學(xué)中的重力章節(jié)，可以讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實中往深坑跳下去，真真切切地去體驗和感受重力。如果小孩想探秘海底動物之間的關(guān)系，可以通過虛擬現(xiàn)實創(chuàng)造出一片海洋，讓孩子們在海底暢游，去探索海底動物關(guān)系及海流變化等。這種學(xué)習(xí)體驗是非常棒的。

虛擬現(xiàn)實硬件工程師需要哪些技能？

了解了這么多關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的信息，若要最終實現(xiàn)，那就需要做成產(chǎn)品，這其中需要設(shè)計師、工程師們的不斷努力。那么，面對這樣一個看上去稍顯陌生的領(lǐng)域，工程師需要掌握哪些技能呢？這里直接給出兩個例子。

下面是一家公司的虛擬現(xiàn)實技術(shù)硬件工程師的招聘要求。

首先，工作說明：通過不斷地進行產(chǎn)品原型迭代，探索和完善機械和電氣的設(shè)計。通過技術(shù)制造和產(chǎn)品開發(fā)指導(dǎo)來保證高水平的制造工藝。理想候選人應(yīng)該具有較硬的工程背景，優(yōu)秀的原型設(shè)計技巧以及設(shè)計和制造高技術(shù)產(chǎn)品的經(jīng)驗。

主要職責(zé)是：領(lǐng)導(dǎo)整個產(chǎn)品生命周期中的工程活動；開發(fā)系統(tǒng)、板級設(shè)計和低水平的嵌入式軟件支持；開發(fā)嵌入式電子設(shè)計PCB布局以及元件布局分析；創(chuàng)建技術(shù)規(guī)范和產(chǎn)品定義；采購產(chǎn)品和服務(wù)，包括材料成本分析賬單；提供跨職能領(lǐng)導(dǎo)能力以及發(fā)展方向。

技能要求：電氣、電子、機械或計算機工程專業(yè)，或類似經(jīng)驗；擁有硬件設(shè)計和電子產(chǎn)品工程的專業(yè)知識；擁有產(chǎn)品制造只是以及快速原型制造的經(jīng)驗；具備把設(shè)備與嵌入式電子系統(tǒng)結(jié)合的能力；精通三維建模和設(shè)計分析技術(shù)。

加分技能: 光學(xué)系統(tǒng)和機制設(shè)計經(jīng)驗；嵌入式固件開發(fā)的經(jīng)驗；多傳感器的單片機和微處理器的對接經(jīng)驗；Unity引擎或虛幻引擎的經(jīng)驗；VR或AR系統(tǒng)以及應(yīng)用程序開發(fā)的工作經(jīng)驗；對其他的原理例如工業(yè)設(shè)計和質(zhì)量控制感興趣。

再來看看Oculus團隊的

我們從Oculus官網(wǎng)看到Oculus硬件工程目前有7類工程師的需求，分別是：電氣驗證主管、機械工程師、 Soft Goods工程師、光學(xué)工程師、先進制造工程師、RF工程師、產(chǎn)品設(shè)計工程師。

電氣驗證主管需要測試和驗證交到消費者手中的產(chǎn)品，需要和電氣、機械和固件工程師合作，以確保新產(chǎn)品質(zhì)量。主要負(fù)責(zé)：測試和驗證硬件產(chǎn)品、設(shè)計和構(gòu)建的自動測試系統(tǒng)的硬件和軟件接口、驗證固件的協(xié)議和接口等等。要求獲得電氣工程學(xué)士學(xué)位（碩士學(xué)位優(yōu)先考慮），擁有豐富的實驗室設(shè)備（如示波器，高速數(shù)字測試設(shè)備，邏輯分析儀和函數(shù)發(fā)生器）使用經(jīng)驗，和測試設(shè)備自動化經(jīng)??驗，具備測試UI設(shè)計能力；擁有I2C，SPI和USB等測試和調(diào)試知識；熟悉python腳本語言和LabVIEW這樣的的工具以及較強的數(shù)據(jù)挖掘分析能力和經(jīng)驗。

RF工程師則主要負(fù)責(zé)電路設(shè)計和天線設(shè)計；負(fù)責(zé)屏蔽設(shè)計、干擾抑制；負(fù)責(zé)一個射頻系統(tǒng)從概念原型到最終的生產(chǎn)實施；負(fù)責(zé)射頻架構(gòu)的未來產(chǎn)品原型。要求獲得電氣工程或相關(guān)技術(shù)學(xué)科的學(xué)士學(xué)位；6年以上的射頻設(shè)計經(jīng)驗；熟悉PCB布局原理和天線設(shè)計；擁有無線電校準(zhǔn)、匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、負(fù)載牽引分析和傳輸線理論設(shè)計等等的無線設(shè)計知識；擁有豐富的射頻測量設(shè)備使用經(jīng)驗。

產(chǎn)品設(shè)計工程師是領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計開發(fā)生產(chǎn)新的硬件產(chǎn)品的牽頭人，除了要求具備豐富的機械專業(yè)知識和經(jīng)驗外，光學(xué)系統(tǒng)經(jīng)驗也會是加分技能。

這里還看到要求能推動中國供應(yīng)商，會普通話或者粵語也是加分項。看來Oculus對中國市場是相當(dāng)關(guān)注的啊。
想必，不久之后，也會有不少中國工程師投身到這一領(lǐng)域吧。

資料來源：
1. Oculus官網(wǎng)
2. 維基百科
3. 騰訊科技, Oculus正式發(fā)布消費者版頭盔 兼容Xbox游戲
4. 虎嗅, 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在未來有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？
5. yivian, 看看人家的虛擬現(xiàn)實技術(shù)硬件工程師的招聘要求