走在世界前沿,中国VR/AR技术和应用取得重大突破

林美炳 2017-06-02 16:19 VR/AR 来源:创头条 查看原文

   VR/AR概念的兴起促使我国高校、研究机构以及企业加大相关技术研发投入,在企业、高校和研究机构等的共同努力下,我国VR/AR产业在关键核心技术和重点应用领域取得了多项重大突破,有的甚至走在世界的前沿。

 

  显示终端:视场角,轻薄设计引领潮流

  在VR/AR显示终端方面,不管是从部分参数上看,还是按照轻薄设计来衡量,我国企业已经可以和世界巨头比拼。在2016 ChinaJoy上,Hypereal展示的VR头盔Pano,采用2K分辨率的OLED显示屏,拥有110°视场角、90Hz刷新率以及11ms的延迟率,在部分参数上已经超越了Oculus Rift、PS VR。

  同样,我国AR眼镜产品在某些参数上也不输于微软的HoloLens。其中,耐德佳AR眼镜NED+X1视场角(FOV)超过40度,比Hololens视场角提升20%以上;其光学分辨率高达1920×1080,是国际上首款全高清AR智能眼镜。影创一款兼具AR/VR的头盔Halo,70度视场角,整体时延控制在13ms内。

  从轻薄设计上看,我国VR/AR眼镜已经处于世界领先。多哚V1智能眼镜仅重88g,厚度16mm,搭载2K高清解析,实现105度的视角场。悉见科技SeengeneX1的重量为166g,比HoloLens轻410g。

  而且我国虚拟现实眼镜已经应用于航空航天领域。中国航天员科研训练中心与北京理工大学等研制的虚拟现实眼镜,成功应用于33天“太空之旅”中的航天员心理舒缓。

 

  交互技术:技术和理念走在前沿

  在交互技术上,我国企业已经走在世界前列。传送科技的TPCAST是全球第一个无线VR显示商业产品。该设备解决了HTC Vive一直以来被线缆束缚的问题,可以支持2K@90Hz高清内容,传输速度可以达到3.5GB/s,最低延迟可以达到15ms。

  七鑫易维是国内首家拥有自主知识产权的眼球追踪和眼动控制技术的科技公司,去年发布了全球首款VR眼球追踪模组aGlass。其追踪范围是垂直30°和水平50°,追踪速度最高可达380Hz,追踪精度小于0.5°,延迟低于5ms。英伟达全球副总裁兼中国区总经理张建中认为,七鑫易维眼球追踪技术超过全球其他科技公司。

  Hypereal自主研发的激光定位方案,可以让使用者在一个30平方米的范围内,准确定位到头部和双手控制器的位置(毫米级精度)。

  还有Ximmerse和诺亦藤等。前者旗下有VR输入控制设备MACE、VR万向移动平台Teleport以及光学手势跟踪设备和触觉反馈设备。后者开发了具有国际领先水平的“基于MEMS惯性传感器的动作捕捉技术”,并在此基础上形成了一系列具有完全自主知识产权的低成本高精度动作捕捉产品。

  此外,我国交互技术理论的突破也值得关注。中山大学人机互联实验室提出ER(Expanded Reality)即“扩展现实”的概念,为业界首创。VR与物联网样本整合,不但能体验,还能实时操作物理过程。采用第一现场与第二现场之间的主从机器人操控系统,代表未来VR与IoT中的设备联接技术迭代的第一阶段,原则上证明,在网络化VR中生活的人们无需脱离沉浸式虚拟环境就可以完成实质性生产任务。

 

  光场技术:让移动VR也可以体验光场

  在光场技术方面,叠境数字科技(上海)有限公司不仅首创动静结合光场拍摄系统,还实现高精度光场三维器件建模。其中动静结合的光场采集系统包括80个动态PointGray相机和80个静态Canon单反相机,可以同时从360度方向采集同一个物体表面反射光线。动态相机分辨率不低于2K,主要用于动态形变物体的实时建模;静态相机分辨率不低于2K,主要用于实现高质量表面反射特性采集;单帧拍摄累计采集并处理光线数量达到十亿级。运用叠境独创的光场反向追迹算法,可以将实时的动态几何信息与高质量的静态光线信息融合在一起,从而对动态的非刚体模型也能高质量重建。目前国际上类似的技术只能在高质量和高帧率之间做出选择,而叠境的动静态光场采集系统打破了这一限制,实现了我国在VR光场技术上的独立创新和突破。

  而叠境数字的光场三维器件建模重建精度达到亚毫米级,同时还实现了从光场采集到光场模型渲染的端到端系统,减少人工干预程度70%。同时叠境还大力开发了光场压缩技术,实现了当压缩比达到500∶1时,压缩质量PSNR仍保持30dB以上,且编解码速率达到30fps,降低了带宽要求,在手机端可以流畅体验光场VR,实现了真正意义上的“移动VR”。

 

  行业应用:军事、医疗、建筑、教育取得新突破

  在重点应用领域,我国高校和科研机构成功地将VR技术应用到军事、医疗、建筑等领域,有的已经达到世界先进水平。北京大学VSV视景仿真系统是国内唯一全部代码自主编写的视景系统,基本达到了世界一流水平。VSV视景仿真系统由地景数据组织与分发调度服务系统、三维场景动态组织与绘制管理系统、场景绘制引擎、物理仿真引擎和三维视景仿真生成系统等功能模块组成。其绘制引擎支持每帧数万量级的灯光实时绘制,并能真实模拟全球动态海洋、大气散射、光照变化、风雨雪雾等特效。系统绘制帧率可达60FPS以上,能完全满足飞行模拟视景仿真系统的实时动态交互需求。

  北京航空航天大学研发出可支持个性化的经皮冠状动脉成形术(PCI)模拟器。该PCI手术模拟器对心血管结构和心脏等主要器官的建模精细度达到100万面片以上,物理计算单元达到10万个以上,视觉仿真频率达到30帧/秒,力反馈相对误差为5%,虚拟碰撞力的计算效率达到1000HZ。

  据介绍,该PCI手术模拟器的功能和性能指标达到了国外同类商业化产品的先进水平,具有计算效率高、精度高、鲁棒性好等特点,能够将个性化手术预演与模拟训练紧密结合,可为医生提供更多的训练案例,最大程度地降低临床手术风险。

  同济大学软件学院图形图像研究中心开发出一个基于轻量级BIM(Building Information Modeling)的智慧建筑(Smart_Web3D_BIM)可视化服务平台。该平台突破了轻量级Web3D-BIM关键技术(轻量化预处理、细粒度化预处理、渐进式传输、增量式网页级渲染处理等),成功地将大规模BIM场景放置在移动互联网上,用户无需下载安装任何插件,仅仅点击网页即可轻松在线浏览(甚至那些在单机用Revit等也很难打开和浏览的)大规模BIM场景。该技术使得智能城市的规划、设计、施工、审核、养护、竣工、运营等透过轻量级BIM可视化技术在移动互联网有机地“整合”起来了,实现了“Internet+”、“VR+”和“BIM+”的集成,其应用前景无限光明。

  在教育方面,国内领先的AR教育公司幻实科技让孩子和4D立体AR世界亲密接触,将简单的科学知识融入到生动的3D动画之中。AR棒棒涂色、AR魔法百科、AR地球仪有互动游戏、、趣味照相、语音发音、3D动画影像等多种功能,让孩子在3D的世界中激发他们的创造力,让父母和孩子一起快乐成长。

  VR/AR产业还处于发展初期,我国高校、研究机构和企业正在加大技术研发投入,通过多方的技术布局缩短与国外的差距,而且取得了显著的成果,我国在产业发展的部分领域已经引领世界潮流。

  本文来自中国电子报,作者林美炳。

深圳市幻实科技有限公司成立于2013年,由前华为、IBM、腾讯等世界一流企业的技术工程师发起组建,是一家致力于为企业和消费者提供增强现实AR解决方案的高科技公司,主要致力于AR技术的研究和应用,公司的增强现实AR产品和项目涉及玩具、教育、影视娱乐、广告传媒、婚纱摄影、服装、金融、旅游、展览等行业。目前的合作客户有贵州茅台、王老吉、腾讯、阿里巴巴、华为、宝洁、平安等世界500强企业。 AR定制、AR产品代理、商务合作请联系15361450490(同微信)。

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