虛擬現實熱

席卷全球的虛擬現實熱潮加速了技術的成熟和商用。虛擬現實會成為下一代計算平臺么？中國在其中能有什么作為？

圍繞著“下一代計算平臺”，國內外興起一股虛擬現實熱，從主機、外設、應用到內容等方方面面，國內外創業者正在打造日益完整的虛擬現實生態鏈。

領先者包括Facebook（Oculus）、微軟（HoloLens）、Google（Magic Leap）以及三星（Gear VR）、索尼（Project Morpheus）、HTC（Vive）等。引領個人計算設備的蘋果還沒有透露出什么動作，這并不意味著蘋果不想或不會有所作為。無論是個人電腦還是智能手機，蘋果都不是第一個進入的，但卻是做出最成功產品的。

目前虛擬現實產業還是處于成長期，擅長拷貝與商業模式創新的中國面對強調技術流的虛擬現實，仍然比較邊緣化。其實，從計算機誕生之日起，大型機、微機、個人電腦、智能手機等一代代計算平臺的演化基本上是美國公司的事。但近年來中國的科技產業發展異常迅猛，創新熱潮涌動，在最有潛力成為下一代計算平臺的虛擬現實領域，中國能否有所作為？

虛擬現實與增強現實

虛擬現實（Virtual Reality， VR）是一種綜合利用計算機圖形系統和現實中各種接口設備，在計算機上生成可交互的沉浸式環境的技術。虛擬現實技術具有三種特征，分別是沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination）：

沉浸性：又稱臨場感，是指用戶感到作為主角存在于虛擬環境中的真實程度，是VR技術最重要的特征。影響沉浸感的主要因素包括多感知性、自主性、三維圖像中的深度信息、畫面的視野、實現跟蹤的時間或空間響應及交互設備的約束程度等。人將從過去只能在計算機系統的外部觀測處理結果，到沉浸到計算機系統所創建的環境中。

交互性：指用戶對虛擬環境中對象的可操作程度和從虛擬環境中得到反饋的自然程度。人將從過去只能通過鍵盤、鼠標與計算環境中的單維數字信息交互，升級為用多種傳感器（眼球識別、語音、手勢乃至腦電波）與多維信息的環境交互。

想象性：指用戶在虛擬世界中根據所獲取的多種信息和自身在系統中的行為，通過邏輯判斷、推理和聯想等思維過程，隨著系統的運行狀態變化而對其未來進展進行想象的能力。對適當的應用對象加上虛擬現實的創意和想象力，可以大幅度提高生產效率、減輕勞動強度、提高產品開發質量。人將不只從定性和定量綜合集成的環境中得到感知和理性的認識，而是能夠實現概念深化和新意萌發。

廣義上的虛擬現實按照與真實世界的聯系可以分為虛擬現實和增強現實兩種。增強現實（Augmented Reality，AR）指的是在現實的基礎上，通過計算機將虛擬的數據疊加在現實環境當中，利用同一個畫面進行顯示而帶來的一種全新交互模式，而這些虛擬數據信息就是用來增強用戶對現實環境存在元素的直觀理解。AR與VR最大的區別在于與現實世界的聯系，AR技術是在現實世界的基礎上疊加部分可交互虛擬影像，而VR則是完全創造出一個與現實世界無關的三維環境以使用戶獲得沉浸感覺。

應用前景廣闊

由于AR將虛擬事物帶入現實世界，而VR則是隔離現實世界并帶領用戶進入虛擬世界，這一差異使得AR應用范圍遠超VR所適用的室內游戲或影視等。根據Digi-Capital的預測，到2020年，AR/VR市場收入達到1500億美元，其中AR市場份額占比80%，達到1200億美元，其中硬件業務占比最高;VR市場收入為300億美元，其中游戲業務占比超過硬件。虛擬現實的應用前景十分廣闊，除了視頻、游戲等個人娛樂，還包括：

營銷展示：在傳統營銷展示模式下，展示商品多以靜態擺放為主，用戶與展示商品之間不存在交互行為，用戶難以全面理解所展示商品的各種特性，因而無法獲得最優化的購物體驗。虛擬現實情形下，用戶通過自主性、交互性和沉浸感實現對展示商品的全面理解。

教育培訓：虛擬現實技術最大的特征便是身臨其境的逼真度和隨時隨意的交互性。因此虛擬現實教學是實踐性、創造性很強的教學活動，教學方式十分靈活，可以應用在飛行訓練、軍事訓練、醫學教學等實踐性強的領域。

設計與創意：虛擬現實不僅僅是演示媒體，而且還是設計工具。它以視覺形式反映設計者的思想，比如裝修房屋之前，你首先要做的事是對房屋的結構、外形做細致的構思，為了使之定量化，你還需設計許多圖紙，虛擬現實可以把這種構思變成看得見的虛擬物體和環境，使傳統的設計模式提升到數字化的即看即所得的境界，大大提高設計和規劃的質量與效率。

技術走向成熟

虛擬現實技術最早起源于上世紀60年代，第一套可應用的虛擬現實設備Sensorama通過三面顯示屏來形成空間感，從而實現虛擬現實體驗，隨后頭戴式的Sutherland顯示器出現，只是礙于技術的限制，體積十分沉重，需要在天花板上設計專門的支撐桿，限制了其應用范圍。上世紀60年代尚無現代計算機圖形學出現，同時計算機的運算能力極為有限，虛擬現實的技術處于十分原始的階段。

進入上世紀80年代后，一系列計算機技術的進步使得虛擬現實的體驗大幅提升，主要包括（1）立體顯示使得近距離下視場的廣度得到保證，使得VR眼鏡成為可能;（2）虛擬畫面生成技術進步，顯卡每秒可渲染的三角形達到四位數，為復雜圖像的展示打下基礎;（3）頭部位置跟蹤設備開發成功，大幅提升了前期以連桿為基礎的跟蹤裝置，為沉浸性提供保證;（4）虛擬環境互動技術產生，帶有關節的動作傳感器的手套出現增加了手勢動作這一重要的VR信息輸入維度。

計算機軟硬件技術的不斷進步提升了VR設備的可操作性和體驗性，1980年美國游戲公司雅達利（ATARI）組建了虛擬現實實驗室用以開發相關硬件;1987年全球首款商用化的VR頭盔產品誕生，成為這一階段的標志，隨后任天堂、索尼等公司均推出了VR游戲機，形成一輪VR商業化熱潮。但因計算機處理能力仍顯不足，此次商業化熱潮并未能夠一直持續，虛擬現實設備主要應用在一些政府和專業機構，比如航空航天局的飛行模擬裝置等;大眾化的虛擬現實設備大多只能面對虛擬現實專業開發者和少數愛好者。

2010年以來，相比于上世紀80～90年代，顯示器分辨率提升、顯卡渲染效果和3D實時建模能力等技術的快速提升帶來了VR設備的輕量化、便捷化和精細化，從而大幅提升了VR設備的體驗。2014年Facebook以20億美元收購Oculus為代表，微軟、谷歌、三星、索尼、HTC等均宣布了VR設備計劃。

大規模商用仍面臨障礙

隨著VR設備的逐漸成熟，其產品進入大眾消費市場的條件已基本具備，2016年初Facebook旗下的Oculus、索尼和HTC三家公司均將推出代表性的大眾版本VR頭盔產品。另一方面，設備硬件的放量增長有望帶動影視、游戲等VR應用產品的爆發，從而帶來用戶增量和提升用戶粘性，提升VR產品需求的同時創造了廣闊的虛擬內容產業發展空間。

根據Digi-Capital的報告，AR/VR設備將于2016年前后開始從早期的實驗室、小規模使用或2B業務轉向大眾消費市場，為達到這一轉變的要求，AR/VR設備應當達到高性能、強續航、優質視覺效果、沉浸感、實用性、靈活性、可穿戴和足夠便宜等七項技術基準。現行VR設備在一些關鍵指標上尚未達到技術標準，未來如何突破這些技術障礙將成為VR硬件能否走向大眾化的關鍵因素。

交互性：現有VR設備基本上涵蓋了所有信息輸入方式，包括觸覺、動作（手勢和體位等）、語言等，未來的發展方向在于提升現有交互設備的精準度，降低其錯誤率，同時開發新的信號識別和輸入模式，有望實現對眼神甚至腦電波的識別和應用。

續航能力：現階段VR產品主要為電腦連接式頭戴VR設備和手機盒子類移動VR產品。內置完整的計算存儲通信交互模塊，可以完全獨立使用的VR產品尚不多見。而前兩種產品中，第一種因與電腦連接，基本不存在續航能力的問題;第二種產品的續航能力在很大程度上決定于手機的電池容量。根據Digi-Capital發布的技術規范，未來移動VR產品的續航能力應當在6個小時以上。此外在衡量產品續航能力的同時應當考慮到設備工作時的發熱所帶來的性能降低和體驗降低問題。

視覺效果：主要應當考慮畫面精細度、視角、幀速率和延遲時間等四個方面的因素。VR內容畫面的精細程度直接關系到其沉浸效果，其決定因素則是硬件的圖形渲染能力和屏幕分辨率。對于前者，設備GPU硬件的性能提升將大幅改善畫面渲染能力;對于后者，屏幕分辨率的提升依賴于更高清顯示屏的開發。現階段VR硬件最高可做到2K分辨率，即屏幕橫向像素達到2000以上，未來技術成熟之后或可達到8K屏幕，徹底解決虛擬現實畫面的像素顆粒化問題。對于視角寬度問題，現有VR產品視角寬度最大可以有120度，而最佳的沉浸感所需視角寬度則為不低于136度。幀速率和延遲時間則主要用于減少用戶的眩暈感，其中已經面世的硬件最短畫面遲時間已經達到技術標準（不高于20毫秒），在幀速率方面尚略有欠缺（技術標準為不低于120幀/秒，實際最高可達到100幀/秒）。

價格：大眾化的VR產品的定價應當在普通消費者的可接受區間范圍，根據Digi-Capital發布的技術規范，高端VR設備應當在1500美元以下，中低端在700美元左右。隨著大眾版VR設備逐步投入量產化，其規模效應有望得以顯現，帶來硬件價格的進一步下降。