元宇宙“芯”入口——VR

元宇宙是一个在线的3D世界，它结合了各种虚拟空间，允许全球用户一起见面、聊天、工作和游戏。

而VR（Virtual Reality）能够带我们进入一个完全不同的虚拟地带——这在《雪崩》中有所描述。VR眼镜提供了另一个世界的真实3D展示，用户通过投射到眼球上的激光束访问虚拟世界。 

一、从VR到元宇宙

“Hiro实际上根本不在这里。他在一个计算机生成的宇宙中，他的计算机在他的护目镜上和耳机上绘制另一个世界的图像。用行话来说，这个虚构的地方被称为元宇宙。Hiro在大部分时间都待在元宇宙里。”

VR是Virtual Reality的缩写，通常被称为沉浸式虚拟现实。

正如尼尔·斯蒂芬森在其科幻小说《雪崩》中描绘的那样，元宇宙是某种替代现实:一种完全沉浸式的虚拟体验。而VR是我们进入元宇宙世界的最大凭借，它为用户提供了完全沉浸式的体验，使用户有一种置身于真实世界的感觉，是一种高级的、理想化的虛拟现实系统。

VR 技术旨在打造身临其境的虚拟体验。元宇宙将由VR驱动，在这个空间内，用户将自由地控制自己的数字化身。例如：

• 在元宇宙中，我们可以使用VR头盔在虚拟房间中进行完全沉浸式的会议，与其他参与者的数字化身坐在同一张3D桌子上。对比现在的视讯沟通方式，VR能带给我们更真实的会议场景；

• 通过VR技术，元宇宙可以让人们在家中就能到访全球各地的著名景点。我们可以在虚拟世界中真实的漫步，沉浸式的体验你所观看的一切。在未来的元宇宙中，旅游甚至是可以支持多人共同体验的，我们可以邀约朋友通过远程呈现的虚拟世界一起游览某一个景点。

据数据，Facebook已经卖出了大约800万的Oculus Quest 2头盔，还有几十款拟现实游戏的销售额超过了100万美元。与手机和游戏机的销量相比，这是很小的数字，但与10年前几乎不存在的家庭VR市场相比，这是一个巨大的数字。

据报道，苹果正在研发VR / AR头盔，中国公司Nreal已经成功以相对较低的价格推出了成熟的消费者AR眼镜。

而XR作为下一代移动计算平台，也正在促进着现实世界与虚拟世界的融合，从而彻底改变我们工作、生活、学习和娱乐的方式。XR游戏既可以通过VR实现完全沉浸，也可以在现实世界上叠加虚拟影像，实现部分沉浸。用户的现实世界可以变成游戏本身的一部分，创造前所未有的全新游戏体验。 

二、VR的自然交互技术

随着VR时代的来临，传统的交互方式已经远远不能满足人们的需求。因此，模仿人类本能的自然交互技术成为虚拟现实技术的重要基础。

虚拟现实要实现完美的沉浸感，需要用到哪些自然交互技术呢?

1) 动作捕捉

为了实现和虚拟现实世界中场景和人物的自然交互，我们需要捕捉人体的基本动作，包括手势、表情和身体运动等。

实现手势识别、表情、动作捕捉的主流技术分为两大类，一类是光学动作捕捉，一类是非光学动作捕捉。

• 光学动捕技术包括主动光学动捕和被动光学动捕

• 而非光学动捕技术包括惯性动捕、机械动捕、电磁动捕和超声波动捕。

2)眼动追踪

眼动追踪的原理其实很简单，就是使用摄像头捕捉人眼或脸部的图像，然后用算法实现人脸和人眼的检测、定位与跟踪，从而估算用户的视线变化。

目前，我们主要使用光谱成像和红外光谱成像两种图像处理方法，前一种需要捕捉虹膜和巩膜之间的轮廓，后一种则需要距瞳孔的轮廓。

3)语音交互

在和现实世界交互的时候，除了眼神、表情和动作交互外，还有语音交互。

一个完整的语音交互系统包括对语音的识别和对语义的理解两大部分，不过人们通常用“语音识别”一词来概括。

语音识别包含了特征提取、模式匹配和模型训练三方面的技术，涉及的领域包括信号处理、模式识别、声学、听觉心理学、人工智能等。

4)触觉交互

触觉交互技术又被称作所谓的“力反馈”技术,在游戏行业和虚拟训练中一直有相关的应用。具体来说，它会通过向用户施加某种力、震动等，让用户产生更加真实的沉浸感。

触觉交互技术可实现在虚拟世界中创造和控制虚拟的物体，比如远程操控机械或机器人，甚至模拟训练外科实习生进行手术。

5)嗅觉及其他感觉交互技术

在虚拟现实的研究中，对视觉和听觉交互的研究一直占据主流地位，对其他感觉交互技术的研究则相对被忽视。

目前，已经有一些研究机构和创业团队在着手解决这些问题。

6)脑机接口

脑机接口(Brain Computer Interface，BCI) 就是大脑和计算机直接进行交互，有时候又被称为意识-机器交互、神经直连。

脑机接口是人或者动物的大脑和外部设备建立直接连接的通道，分为单向脑机接口与双向脑机接口。

• 单向脑机接口只允许单向的信息通信，比如只允许计算机接收大脑传来的命令，或者只允许计算机向大脑发送信号(比如重建影像)。

• 双向脑机接口则允许大脑和外部计算机设备实现双向的信息交换，比如Neurosky(神念科技)的Brainlink。它可以采集大脑产生的生物电信号，并通过esense算法获取使用者的精神状态参数(专注度、放松度)等，实现基于脑电波的人机交互，或是俗称的“意念控制”。

Neuralink公司属于侵入式技术的代表，其产品通过在大脑中植入微型电极和芯片，收集人1500个点产生的神经元信号。

Neuralink公司使用了一种被称为“神经织网”的技术，该技术通过一种特制的“缝纫机”将只有头发丝1/10粗细的线植入大脑，这种线可以像人的神经一样高速传输各种数据。

虽然植入式技术的难度更大，但在信息的捕捉和传递方面可以更加精准、可靠，发展空间不可限量。

按照马斯克的想法，脑机接口设备的短期目标是治疗一些常见的脑部疾病，终极目标则是让人类和人工智能技术融合，实现人机交互。 

三、小结

近年来，VR技术领域取得了一些令人兴奋的进展，元宇宙世界建设也在不断推进。

VR肯定不会是元宇宙的唯一接入点，随着我们不断创造新形式的连接设备，元宇宙将越来越接近现实世界，可以预见的是，元宇宙将越来越多的与我们的现实生活融为一体。

元宇宙是一个不断扩大的矩阵，随着时间的推移，人们能够在VR和AR的帮助下在虚拟世界和物理空间中来回穿梭。