从理论开始理解虚拟现实VR（二） ——虚拟现实系统的构成和要素（虚拟现实vr技术的理解）

虚拟现实技术，其实就是通过手段来给用户带来尽可能的现实感。我们很难给现实感这一概念做一个精确的定义。在自然界中，我们人类通过接触外界，然后得到外界的反馈，从而认知外界。那么我们通过计算机虚拟的环境，去模拟这一过程，是否就可以给人类带来与现实世界相同的体验呢？于是我们考虑了如下虚拟现实构筑的基本要素（如下图）

1.虚拟现实的基本构成要素

第一，输出系统。输出系统对用户而言，是模拟自然界的感官输入的系统。换句话说，这个过程就是由计算机系统向用户感官传递信息的过程。通常我们通过手机，电脑电视所接收到的，大多是视觉和听觉信息。而在理想化的虚拟现实系统中，为了尽可能的现实感，我们还可能接触到嗅觉，味觉以及触觉，甚至于更深入的前庭感觉、深部感觉等信息。

第二，输入系统。在传统的家用计算机中，我们常用的输入设备主要是鼠标和键盘，除此之外可能还有绘图板、游戏手柄之类。在虚拟现实中，我们同样需要输入，不同的是我们必须要尽可能的考虑自然界中身体的要素。比如位置测量、手势输入、语音识别等等。

下图是今年最新发售的一款V社的VR游戏。

当玩家捡起掉落在前方的武器的时候，游戏中的设定是玩家通过“重力手套”，将物品吸到手中。这一过程不需要专门的操作，也不需要特殊的手势学习，一切都以自然界中人类大脑可以理解的方式进行交互。这一过程相比与其他的VR游戏（按键操作，视线注视等），拥有更少的违和感，更高的沉浸感以及极低的学习成本。

第三，模拟系统。这是虚拟现实世界构成的重要元素，这也是让我们可以感受到现实感所必要的深层逻辑。比如两个虚拟物体相撞，亦或者把虚拟的火把点燃等等……在传统的电子游戏中，也是一定程度利用着物理引擎，来模拟这样的逻辑。在虚拟现实系统中，要尽可能的做到更符合现实自然的逻辑，才是一款优秀的虚拟现实系统。

以上的要素中任何一点，出现了错误的话，都会造成一定程度的违和感。现存市面上的一些劣质VR设备以及VR内容，大多都没有办法满足某些要素的最低标准，所以造成了用户很恶劣的体验感。这也是对VR本质的理解不到位，所带来的一系列问题。

VR的内容，和传统的影视、游戏都不一样。我们不能用传统的标准去评价一款VR内容的好坏。比如广受好评的《上古卷轴5》在移植到VR设备之后，大多人都是感受到一定程度的不适。那我们怎么去评价一款VR内容呢？

2.一款好的虚拟现实产品

在评价之前，我们先来看一下虚拟现实系统，和传统的交互系统方式有什么不同。

A图是传统的人机交互，人和系统是相对的关系。B图是VR世界中，用户是如图所示被系统包含的一个关系。

麻省理工媒体实验室的David Zeltzer提出了一个AIP Cube的模型，如下图

A（Autonomy）自主性，比如上文所说的模拟系统，也就是内在逻辑。

I（Interaction）交互性，即向系统输入的方式或者过程。

P（Presence）存在感，即临场感。

比如说我们看到过的360度球幕电影，根据AIP要素，其所在的位置是（0,0,1）。也就是说球幕电影的临场感是非常高，但是没有自主性和交互性。再比如说传统的电子游戏，其所在位置可以假定为（0.5,0.5,0.5），即拥有一定的，但不是完全的自主性，交互性和存在感。

一个理想化的VR系统，那么他应该是在（1,1,1）。也就是说，应该有电影一般的画面，真实的自然的交互，符合自然界人类思维的逻辑。越接近这一点，越能说明这是一个优秀的VR产品。

虚拟现实的概括大概就讲到这里，VR的历史大概可以上溯到1960年代，也是经过了半个世纪的发展，这里就不细讲了。有有兴趣的读者的话，之后我可以专门写一篇关于VR历史和发展的文章。

接下来会接着开始写一些与虚拟现实相关的，认知科学的内容，如人的听觉和视觉，平衡机能，前庭感觉等等。未来如果情况允许的话会做VR的交互体系以及VR世界的构成手法等的介绍。VR对知识的要求其实非常的混合，涉及到了各个学科方方面面的东西，大多不和规格的产品出现在市面上，使得其热度降至冰点。不过相比于那些浮躁的外壳，脚踏实地的发展也未尝不是坏事。

[参考文献]

[1]日本バーチャルリアリティー学会:”バーチャルリアリティー学”(2016)