VR虚拟现实最全分类 VR虚拟现实分类介绍

技术上有很大提升空间，VR虚拟现实目前有着4种分类：桌面虚拟现实、沉浸式虚拟现实、增强现实性的虚拟现实、分布式虚拟现实，这些VR眼镜头戴式设备都是怎样发展的呢。

VR虚拟现实已经成为未来几年的科技发展趋势，也将是未来发展又一个新领域，VR虚拟现实将为我们带来不一样的观影感受，沉浸式交互、3D环绕，让人分不清现实与虚拟。不过根据目前市场上的技术，现阶段还不能有完美的体验。因此，在技术上还有很大提升空间，VR虚拟现实目前有着4种分类：桌面虚拟现实、沉浸式虚拟现实、增强现实性的虚拟现实、分布式虚拟现实。

(1)桌面虚拟现实桌面式VR系统也称窗口VR，如下图，它是利用个人计算机或图形工作站等设备，采用立体图形、自然交互等技术，产生三维立体空间的交互场景，利用计算机的屏幕作为观察虚拟世界的一个窗口，通过各种输入设备实现与虚拟世界的交互。

桌面式VR系统

桌面式VR系统一般要求参与者使用空间位置跟踪定位设备和其他输入设备，如数据手套和6 个自由度的三维空间鼠标，使用户虽然坐在监视器前，却可以通过计算机屏幕观察360°范围内的虚拟世界。在桌面式VR系统中，计算机的屏幕是用户观察虚拟世界的一个窗口，在一些VR工具软件的帮助下，参与者可以在仿真过程中进行各种设计。使用的硬件设备主要是立体眼镜和一些交互设备(如数据手套、空间位置跟踪定位设备等)。立体眼镜用来观看计算机屏幕中虚拟三维场景的立体效果，它所带来的立体视觉能使用户产生一定程度的沉浸感。有时为了增强桌面式VR系统的效果，在桌面式VR系统中还可以加入专业的投影设备，以达到增大屏幕观看范围的目的。

桌面式VR系统具有以下主要特点：对硬件要求极低，有时只需要计算机或是增加数据手套、空间位置跟踪定位设备等。缺少完全沉浸感，参与者不完全沉浸，因为即使戴上立体眼镜，仍然会受到周围现实世界的干扰。应用比较普遍，因为它的成本相对较低，而且它也具备了沉浸式VR系统的一些技术要求。作为开发者和应用者来说，从成本等角度考虑，采用桌面式VR技术往往被认为是从事VR研究工作的必经阶段。

常见的桌面式VR系统工具有： 全景技术软件QuickTime VR 、虚拟现实建模语言VRML、网络三维互动Cult3D、Java3D 等，主要用于CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、建筑设计、桌面游戏等领域。

(2)沉浸式虚拟现实沉浸式VR系统如下图所示，它提供完全沉浸的体验，使用户有一种完全置身于虚拟世界之中的感觉。它通常采用头盔式显示器、洞穴式立体显示等设备，把参与者的视觉、听觉和其他感觉封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，利用空间位置跟踪定位设备、数据手套、其他手控输入设备、声音设备等使得参与者产生一种完全投入并沉浸于其中的感觉，是一种较理想的VR系统。

沉浸式VR系统的特点

高度的沉浸感。沉浸式VR系统采用多种输入与输出设备来营造一个虚拟的世界，并使用户沉浸于其中，同时还可以使用户与真实世界完全隔离，不受外面真实世界的影响。高度实时性。在虚拟世界中要达到与真实世界相同的感觉，如当人运动时，空间位置跟踪定位设备需及时检测到，并且经过计算机运算，输出相应的场景变化，并且这个变化必需是及时的，延迟时间要很小。

沉浸式VR系统的分类常见的沉浸式VR系统有：基于头盔式显示器的VR系统、遥在系统。基于头盔式显示器或投影式VR系统是采用头盔式显示器或投影式显示系统来实现完全投入。它把现实世界与之隔离，使参与者从听觉到视觉都能投入到虚拟环境中去。遥在系统是一种远程控制形式，常用于VR系统与机器人技术相结合的系统。在网络中，当在某处的操作人员操作一个VR系统时，其结果却在很远的另一个地方发生，这种系统需要一个立体显示器和两台摄像机以生成三维图像，这种环境使得操作人员有一种深度沉浸的感觉，因而在观看虚拟世界时更清晰。有时候操作人员可以戴一个头盔式显示器，它与远程网络平台上的摄像机相连接，输入设备中的空间位置跟踪定位设备可以控制摄像机的方向、运动，甚至可以控制自动操纵臂或机械手，自动操纵臂可以将远程状态反馈给操作员，使得他可以精确地定位和操纵该自动操纵臂。

(3)增强现实性的虚拟现实在沉浸式VR系统中强调人的沉浸感，即沉浸在虚拟世界中，人所处的虚拟世界与真实世界相隔离，感觉不到真实世界的存在;而增强式VR系统简称增强现实(AR)，它既允许用户看到真实世界，同时也能看到叠加在真实世界上的虚拟对象，它是把真实环境和虚拟环境结合起来的一种系统，既可减少构成复杂场景的开销(因为部分虚拟环境由真实环境构成)，又可对实际物体进行操作(因为部分物体是真实环境)，真正达到了亦真亦幻的境界。在增强式VR系统中，虚拟对象所提供的信息往往是用户无法凭借其自身感觉器官直接感知的深层信息，用户可以利用虚拟对象所提供的信息来加强对现实世界的认知，这就是增强式VR系统，如图所示。

增强式VR系统

增强式VR系统有以下3个特点：真实世界和虚拟世界融为一体;具有实时人机交互功能;真实世界和虚拟世界是在三维空间中整合的。增强式VR系统可以在真实的环境中增加虚拟物体，如在室内设计中，可以在门、窗上增加装饰材料，改变各种式样、颜色等来审视最后的效果，以达到增强现实的目的。

常见的增强式VR系统有：基于台式图形显示器的系统、基于单眼显示器的系统(一个眼睛看到显示屏上的虚拟世界，另一只眼睛看到的是真实世界)、基于透视式头盔式显示器的系统。目前，增强式VR系统常用于医学可视化、军用飞机导航、设备维护与修理、娱乐、文物古迹的复原等领域。典型的实例是医生做手术时，可戴上透视式头盔式显示器，这样既可看到做手术现场的真实情况，也可以看到手术中所需的各种资料。

(4)分布式虚拟现实近年来，计算机、通信技术的同步发展和相互促进成为全世界信息技术与产业飞速发展的主要特征。特别是网络技术的迅速崛起，使得信息应用系统在深度和广度上发生了本质性的变化，分布式VR系统(DVR )是一个较为典型的实例。DVR 系统是VR技术和网络技术发展和结合的产物，是一个在网络的虚拟世界中，位于不同物理位置的多个用户或多个虚拟世界，通过网络连接成共享信息的系统。DVR系统的目标是在沉浸式VR系统的基础上，将地理上分布的多个用户或多个虚拟世界通过网络连接在一起，使每个用户同时加入到一个虚拟空间里(真实感三维立体图形、立体声)，通过联网的计算机与其他用户进行交互，共同体验虚拟经历，以达到协同工作的目的，它将虚拟提升到了一个更高的境界。VR系统运行在分布式世界中有2方面的原因：一方面是充分利用分布式计算机系统提供的强大计算能力;另一方面是有些应用本身具有分布特性，如多人通过网络进行游戏和虚拟战争模拟等。

分布式VR系统的特点各用户具有共享的虚拟工作空间;伪实体的行为真实感;支持实时交互，共享时钟;多个用户可用各自不同的方式相互通信;资源信息共享以及允许用户自然操纵虚拟世界中的对象。

分布式VR系统的分类根据分布式VR系统中所运行的共享应用系统的个数，可以把它分为集中式结构和复制式结构2种。

集中式结构集中式结构是指在中心服务器上运行一个共享应用系统，该系统可以是会议代理或对话管理进程，中心服务器对多个参加者的输入和输出操作进行管理，允许多个参加者信息共享。集中式结构的优点是结构简单，同时，由于同步操作只在中心服务器上完成，因而比较容易实现。缺点是：由于输入和输出都要对其他所有的工作站广播，因此，对网络通信带宽有较高的要求;所有的活动都要通过中心服务器来协调，当参加者人数较多时，中心服务器往往会成为整个系统的瓶颈;另外，由于整个系统对网络延迟十分敏感，并且高度依赖于中心服务器，所以，这种结构的系统坚固性不如复制式结构。

复制式结构复制式结构是指在每个参加者所在的计算机上复制中心服务器，这样每个参加者进程都有一份共享的应用系统。中心服务器接收来自于其他工作站的输入信息，并把信息传送到运行在本地机的应用系统中，由应用系统进行所需的计算并产生必要的输出。复制式结构的优点是：所需网络带宽较小;由于每个参加者只与应用系统的局部备份进行交互，所以，交互式响应效果好;在局部主机上生成输出，简化了异种机环境下的操作;复制应用系统依然是单线程，必要时把自己的状态多点广播到其他用户。其缺点是比集中式结构复杂，在维护共享应用系统中的多个备份的信息或状态一致性方面比较困难，需要有控制机制来保证每个用户得到相同的输入事件序列，以实现共享应用系统中所有备份的同步，并且用户接收到的输出应具有一致性。目前，最典型的应用是SIMNET系统，SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成，用于部队的联合训练。通过SIMNET ，位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器运行在同一个虚拟世界中，参与同一场作战演习。