虛擬現(xiàn)實（VR）帶來的，可以是恢弘、壯觀、嘆為觀止，也可以是刺激、熱血、激情澎湃——2月底，英國廣播公司（BBC）發(fā)布的VR紀錄片《筑壩尼羅河》屬于前者，帶觀眾真正鳥瞰尼羅河的現(xiàn)狀，甚至預(yù)繪未來，將擬建大壩置于河上；皇馬足球俱樂部日前開播的360°全景虛擬現(xiàn)實頻道屬于后者，期望讓觀眾在場外也能體會到競技現(xiàn)場的血脈賁張。

身臨其境的感覺依賴于虛擬場景的構(gòu)建能否騙過大腦。“讓觀看者獲得沉浸感是現(xiàn)在VR科技攻關(guān)的主課題”，北京理工大學(xué)教授黃華說，現(xiàn)在的VR設(shè)備很多時候讓人頭暈，也是因為沉浸感不充分，使得大腦“看到”的東西和過往真實的東西不一樣，又被告知是真實的，這種認識上的“分歧”讓大腦感覺“別扭”，引起心理上的不適，表現(xiàn)為頭暈。“不過真實的機理還沒有被科學(xué)證明，但如果模擬的水平能達到大腦無法分辨的程度，不適感會消失?！秉S華強調(diào)。

通俗地說，虛擬現(xiàn)實“擬得不真”是目前VR領(lǐng)域的“痛點”。解決痛點有兩個關(guān)鍵，一是頭戴顯示系統(tǒng)，二是內(nèi)容。在黃華擔(dān)任項目負責(zé)人的國家重點研發(fā)計劃《支持大數(shù)據(jù)理解的頭戴式無障礙呈現(xiàn)技術(shù)、裝備與云服務(wù)平臺》中，著重突破的也是這兩個問題。

打開一些VR視頻APP，手機更像一個窗口，能夠隨著轉(zhuǎn)動探出窗外觀看，但視頻資源相對匱乏，大多十幾分鐘，可選擇片源不多、幾乎無情節(jié)。

“使用200毫米焦距的鏡頭拍攝不低于1000張，每張圖片3500萬像素……”VR數(shù)字內(nèi)容制作的復(fù)雜程度從這段數(shù)字博物院籌備工作的描述中可見一斑。

靜態(tài)物體如此，動態(tài)的捕捉難上加難。人工徒手的繪制工作復(fù)雜繁瑣，“物體的三維立體結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)采集后是一個二維的數(shù)字影像，數(shù)字影像的平面要在系統(tǒng)中還原為現(xiàn)實中的立體，再根據(jù)三維立體結(jié)構(gòu)得到所需視點的影像（不同視點有不同的影像），人腦才會感受到立體?！秉S華拆解了立體圖像在虛擬現(xiàn)實中走進人腦的采集、還原、重構(gòu)的“三步走”。

“如果通過算法讓計算機自行捕捉和計算將大大降低內(nèi)容制作的難度與工作量?！秉S華介紹，“三步走”的高保真需要“兩方面”的支撐。在國家重點研發(fā)計劃支持下，項目組將虛實融合的實現(xiàn)分為幾何一致性和光照一致性，即捕捉重構(gòu)物體，感知重現(xiàn)光線。

黃華解釋：“為了重構(gòu)逼真的物體，我們的系統(tǒng)支持多源傳感信息的融合，能實現(xiàn)像素級別地精確定位，完成三維空間注冊的精確性與實時性，這是虛實融合景象沉浸感的關(guān)鍵?！?/span>

重構(gòu)光線是因為，實體之外，遮擋關(guān)系、光線變化等是真實的一部分?！拔覀冄芯孔匀粓鼍爸毓庹辗椒?，簡化虛實物體遮擋關(guān)系和復(fù)雜材質(zhì)函數(shù)，實現(xiàn)真實感景物的快速繪制計算?！秉S華說，項目完成的實時高保真繪制引擎，使得攝像機自己能夠?qū)崟r地計算出相對位置變化，只要“拍照”不需“畫像”，就能實時自動呈現(xiàn)物體，讓VR內(nèi)容的制作更簡單。“只有無延時地實時地將虛擬物呈現(xiàn)在真實場景中、并與真實場景互動，才能‘以假亂真’?！秉S華強調(diào)。

在頭戴顯示系統(tǒng)方面，項目組提出視場無縫拼接方法，克服了傳統(tǒng)頭顯“大視場、高分辨、小畸變”之間的矛盾。沉浸式頭顯雙目視場達到162°，重疊視場90°，預(yù)計樣品將在年底完成。新的頭顯甚至可以做到動動眼睛就能實現(xiàn)“交互”。黃華介紹，傳統(tǒng)的基于手柄等外設(shè)的交互方式效率低下，項目組研究自動校正及手眼協(xié)同交互方法，通過多模傳感數(shù)據(jù)融合分析獲取用戶的精確交互語義，實現(xiàn)手眼協(xié)同交互。

除了具體的技術(shù)和產(chǎn)品，國家重點研發(fā)計劃中探索往往會為行業(yè)形成標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。黃華介紹，如果有一款便捷的虛實融合環(huán)境創(chuàng)作“工具”，將高沉浸感的虛實融合環(huán)境中幾何、光照、語義等信息的構(gòu)建工作“模塊化”，將幫助“徒手”的行業(yè)開發(fā)者提供“趁手”的工具，大大加速VR產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。為此，項目還將構(gòu)建跨平臺、跨服務(wù)的虛實融合環(huán)境統(tǒng)一描述語言與解析器，并搭建面向不同應(yīng)用的統(tǒng)一框架。