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VR技术:“出生”自军营“成长”于航天
来源:中国航天报·飞天科普周刊     日期:2016年06月14日    字体:【】【】【

真假世界的灵动之桥

VR 是由美国VPL公司创建人拉尼尔在20 世纪80 年代初提出的概念。这是一种计算机仿真系统,通过对三维世界的模拟,创造出一种崭新的交互系统。通俗来讲,就是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统,使用户产生“看、听、触、闻”等这些如同在真实世界中才有的体会。

在产业界,将虚拟现实定义为三类技术应用方式:虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)。

其实,早在20世纪90年代就已经有3D游戏问世,虚拟现实在当时也引发了类似于当前的关注度。

例如,游戏方面有Virtuality 的虚拟现实游戏系统和任天堂的VortualBoy 游戏机;电影方面有《异空间》《时空悍将》和《捍卫机密》;书籍方面有《雪崩》和《桃色机密》等。但是,当时的虚拟现实热潮还没火起来就销声匿迹了。究其原因,客户体验不佳是其中一个很大的因素。比如,3D游画质较差,价格高,时间延迟,设备计算能力不足等。最终,这些产品以失败告终。

2014 年,Facebook 让类似的虚拟现实热再次袭来。与上世纪90 年代的失败相比,当前计算机的运算能力足够强大,足以用于渲染虚拟现实世界。总之,当前的技术已经解决了上世纪90年代的许多局限。正因如此,VR技术进入了一个蓬勃发展期。

谁是第一个吃螃蟹的

许多新技术诞生后,最愿意做“第一个吃螃蟹”的还要数军事领域。VR技术也不例外。

虽然,大家知道目前VR 可广泛地应用于城市规划、室内设计、工业仿真、地质灾害、教育培训等众多领域。但研究程度最深、应用时间最早、发展速度最快的依然是军事,并且该技术逐渐成为国防科技领域的又一潜在颠覆者,因为VR 技术和战争在本质属性上惊人地相似。

从某种程度上可以说,现代战争就是一场按钮游戏。战争和游戏本质上并无不同,游戏就是虚拟的战争,战争也可以视为残酷的游戏。VR 技术的进步使人们拥有功能更丰富和更智能娱乐设备的时,也使军事装备日益智能化。

我们可以大胆地预测:或许军事领域才是VR 技术应用前景最广阔的舞台。目前,VR技术在国防科技领域的应用主要集中在以下几个方面:一是虚拟真实战场环境。通过VR 技术制成的作战背景、战地场景、各种武器装备和作战人员等战场环境图形、图像库,为使用者创造一种险象环生、逼近真实的战场环境。2013 年6 月5 日,在美军格拉芬沃尔训练基地内,士兵进入战场前利用当地的虚拟地图进行了针对性的演练。同时,阿联酋和英国也都利用3D虚拟训练为新招募的士兵提供军事虚拟现实体验。

二是让战争走入虚拟现实世界。通过VR 技术构建和选择三维实战环境,逼真地模拟实车、实兵、实人,渲染出生动的视觉、听觉和触觉效果,使士兵和指挥员像在野外参加实战一样,在室内感受“真实”的战场对抗场面。

在海湾战争期间,美军就曾用VR技术和分布式交互仿真技术进行攻击前的模拟预演,以验证其作战计划并提高其攻击效能。

2013 年12 月11 日,美国陆军开始在德国使用虚拟士兵训练系统,这是第一个步兵全感觉虚拟系统。该系统将和美国的欧洲盟国一起使用。英国则准备把虚拟现实头盔应用于医务人员的战争培训和士兵如何应对简易爆炸装置等方面。

三是将VR 打造为新型战略威慑手段。优势作战对手可以利用VR 技术逼真地虚拟出战争中惨烈的攻防场景以及特殊的作战手段、先进的武器使用给对方带来的巨大损失,并通过电视、互联网等体,将这种具有强烈视觉和听觉冲击效应的宏大和残酷战争画面,渗透到对方政府和民众中,从而给对方造成巨大心理震撼,让对手不战而屈。

四是可以为部队提供新技术装备的研发试验平台。在技术研发过程中大量采用VR 技术,设计者可方便自如地介入系统建模和仿真实验全过程,这样既缩短了武器系统的研制周期,还能对武器系统的作战效能进行合理评估,从而使武器的性能指标更接近实战要求。

除此之外,VR技术还可以在武器远程控制、武器平台操作使用、武器毁伤效应展示、战争场景拍摄再现、军事灾难预测、军事地图制作、战场医疗救助等诸多方面发挥重要作用。

航天领域的新宠

Mars 2030 是一款新的VR 虚拟现实体验项目,它逼真还原了火星表面,让体验者可以和航天员一样体验踏足火星的感觉。该项目能够在虚拟现实中将人们运送到火星,身临其境地过一把身处太空的瘾。在这款产品的应用中,体验者可以探索外太空、感受逼真的火星环境、驰骋于火星表面,还可以钻入火星远古的湖床以下……

其实,作为国家战略性科技领域,航天是最早捕捉并应用VR 技术“商机”的先行者之一。美国宇航局是研发VR 技术的鼻祖之一。其实,美国宇航局已使用VR技术超过25年。

“模拟环境在航天员训练中一直很重要,”美国宇航局高级探索系统分部主任Jason Crusan说。过去,无论是水星计划、双子星计划还是阿波罗计划等太空探索计划,航天员都要至少花费1/3 的训练时间在模拟器上。目前,航天员则可以使用VR来模拟训练国际空间站的任务。

VR 在火星探测试验中也大放异彩。美国宇航局和微软一起开发了一款名为OnSight的软件,能让航天员在地球上使用探测器的数据开展虚拟的火星工作。

另外,太空旅游概念也乘上了VR技术的快车。虽然轨道·ATK 公司、蓝源公司等航天企业推出了不少所谓“廉价”的太空旅游项目,却也需要几十万美元,这不是普通老百姓能消费得起的。

但VR 技术的发展似乎能够解决这一难题。目前,一家叫做SpaceVR的公司,他们的目标就是让普通人也能够享受去太空探索的乐趣。他们计划在近地轨道发射卫星,这颗卫星能够用广角镜头和4K 的传感器拍摄360°的太空全景视频。之后,卫星会将这些视频信号实时传回地面,然后传输给所有SpaceVR 的用户,人们就可以足不出户,欣赏到太空美景了。

然而,SpaceVR 的计划还不止于此。除了近地轨道的直播以外,他们还计划制作火箭发射时的VR 体验视频。SpaceVR 的创始人甚至还说,如果美国宇航局能够在Mars 2020上安装一台VR 摄像机,他们甚至可以让所有人都能体验到探测器降落火星时的“恐怖七分钟”。(辰浩宇)

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