VR盛世，體驗造夢空間

虛擬現實（VR）技術是如今最受關注的前沿科技之一，在一些世界級科技巨頭的帶領下，VR技術正在飛速發展著。2016年，來訪中國的Facebook創始人馬克·扎克伯格曾在中國發展高層論壇分論壇中說到，2016年將成為消費者VR之年。現在包括VR硬件設備以及VR內容應用在內的各類VR產品已經逐漸進入了消費市場，意味著VR技術距離消費者已經不遠了。然而我們發現，絕大多數的圈外人士對于VR技術依舊是一知半解，甚至一無所知。

近年來，隨著光學、微電子、圖像、計算機和人工智能等技術的不斷進步，從能夠營造夢幻般舞臺效果的全息投影技術，到已經走人人們日常生活的虛擬現實頭盔，3D成像與顯示技術迎來了全新的發展機遇。在中國雖然相關技術起步較晚，但卻發展迅速，并在影視娛樂、游戲動漫、多媒體、虛擬仿真、數字博物館、智慧城市、醫療可視化、遙感測繪、教學訓練、工業測量、智能制造、國防軍工、探測識別、3D打印等各行業呈現出廣闊的應用前景。

VR技術到底是什么？

VR技術也稱靈境技術或人工環境，其定義是集合仿真技術、計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術以及網絡技術等多種領域技術而開發出來的一種計算機仿真系統，能夠創建并讓用戶感受到原本只有在真實世界才會擁有的體驗。簡單來說，VR技術能夠將用戶的感知帶人由它創建的虛擬世界，并讓用戶以為眼前的一切都是真實的。虛擬現實技術是仿真技術的一個重要方向，是仿真技術與計算機圖形學、人機接口技術、多媒體技術、傳感技術、網絡技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。

日本輕小說作品《刀劍神域》就是以VR為技術背景，作者向我們展現的也是VR技術在游戲領域中的一種終極形態。主人公通過佩戴一個叫做NervGearVR的“頭盔”進人虛擬游戲世界探險，不是隔著屏幕用鼠標鍵盤操控，而是仿佛身處現實世界一樣操控著自己的軀干和行動，所有的感官包括視覺、聽覺、觸覺甚至是味覺和嗅覺都仿佛是真的。這也是虛擬現實技術與現在的計算機最大的不同點，它帶來的是一種身臨其境、更有代人感的體驗方式。

值得一提的是，前不久IBM也正試圖重現《刀劍神域》小說中的場景，打造VR版的《刀劍神域》游戲。目前，IBM已經正式啟動該游戲的初期測試，雖然與完美重現小說中的場景還有一定的距離，但想要實現小說中的科幻場景已經不再是一種遙不可及的目標了。

VR的“前世今生”

VR技術能夠取得如今的成果，可謂是一波三折。不少人認為VR技術是近年來的產物，但實際上它已經默默地發展了半個世紀了。第一個VR原型設備正式出現于1968年，或許不少人會質疑當時的科技水平怎么可能研發出如此超前的產品，但被譽為計算機圖形學之父和虛擬現實之父的著名計算機科學家Ivan Sutherland（伊凡·蘇澤蘭），的確在那個年代研制出了最原始的VR原型機一The Sword of Damocles（達摩克利斯之劍）。可惜后來由于技術上的限制，達摩克利斯之劍并沒有展現出它應有的價值，VR技術也被認為是不切實際的幻想，逐漸沉寂了下去。

那為什么說達摩克利斯之劍是第一個虛擬現實的原型設備呢？因為它定義了虛擬現實的幾個要素：1.立體顯示，原型使用了兩個1寸的CRT顯示器分別顯示不同視角的圖像，來創造立體視覺。2.虛擬畫面生成，視頻中的立方體是實時計算渲染出來的。3.頭部位置跟蹤，原型使用了兩種方式來對頭部位置進行跟蹤，機械連桿和超聲波檢測。沒錯，在1968年，這個看似簡陋的原型有三個超聲波發生器和四個接收器，用來跟蹤頭部運動。4.虛擬環境互動，這一環節上，達摩克利斯之劍稍顯弱勢，因為唯一和這臺設備互動的手段，是雙手操作的手把。5.模型生成，雖然這只是個簡單的立方體，僅有8個頂點，但的確是通過空間坐標建立的模型。

不得不承認，以現代的眼光來看達摩克利斯之劍，的確有些簡陋，但是考慮到這是1968年的原型，就不得不贊嘆這個超越時代的作品。不難想象，在那個連鼠標都還沒被發明的時代，這樣“瘋狂”的構想，也就只能被認為是不切實際。事實上也是如此，伊凡·蘇澤蘭的論文在1968年秋季發表后，影響并不大，因此，虛擬現實在那個時代也并沒有成為話題。

當時間推進到20世紀80年代，科技水平有了一定的進展，VR技術的理論也初步成型，更重要的是，組成虛擬現實體驗的各個設備包括顯示器、顯卡、追蹤設備以及傳感手套等部件也已經可以獨立購買。這時一名著名計算機科學家Jaron Lanier（杰倫·拉尼爾）則借此組裝出了第一款正式投放商業市場的VR頭顯“Eye Phone”，但是價格近1萬美金。

此后陸續有更多的頭顯設備面世，但由于受到各種技術上的限制，并沒有太大建樹。而到了今天，技術層面相比上世紀80年代又有了一個質的飛躍。顯示設備的PPi已經普遍達到了400以上，遠高于上世紀80年代;顯卡性能也獲得了大幅度的提高，能夠更快速地渲染復雜的3D畫面;物理追蹤技術更為精確;互動方式也更加豐富（包括體感控制、手勢識別、語音控制等）。

除此之外，成立于2012年的美國創業公司Oeulus，成功將這些技術融合起來并研發出了近年來最火熱的VR設備：Oeulus Rift（頭戴顯示器設備）。在2014年7月，這家公司陂Facebook以20億美元全資收購，而這一事件也標志著近兩年虛擬現實熱潮爆發的開始。

資本不斷涌入這個市場，科技巨頭開拓VR領域，不斷有新的VR創業公司出現，涉及的范圍從硬件軟件到游戲、社交、影視等各種領域，甚至包括軍事、醫療等專業市場。呈現出了以前從未有過的“VR盛世”，只是這一次虛擬現實技術不會再一次沉淪下去，甚至會成為人類新一波技術革命的中堅力量。

主流的虛擬現實設備

技術上的突破給了人們實現VR夢的信心，許多企業爭相研發VR產品。其中最具代表性的企業巨頭是谷歌、三星以及索尼、Oculus HTC，它們分別研發推出了各自的VR頭顯：移動端的谷歌Cardboard、三星的Gear VR，游戲主機端的索尼PSVR，以及PC端的Oculus Rift和HTCVive。

事實上，這五款VR頭顯分別對應了不同層次的VR體驗。由低到高首先是Cardboard，這也是它們之中最早面向市場的。物如其名，Cardboard的造型設計十分簡單，材料也很普遍，僅靠一塊紙板以及一組透鏡再搭配幾個零件就能組裝完成，因此，如今市面上已經有無數的仿制品出現。移動端的Cardboard通過插入手機來體驗VR應用，體驗效果相當有限，畫面比較模糊，沉浸度也不高。但是相應的，售價也十分便宜，只需要20美元。根據谷歌官方給出的數據顯示，截至去年年底，Cardboard的銷量已突破500萬，其中有一百萬是曾經谷歌與《紐約時報》合作免費送給用戶的。此前谷歌就表示，Cardboard并不是一款盈利性的產品，而是希望讓更多的人接觸到V R領域而推出的一種工具。

然后是Gear VR，這是三星與Oculus合力打造的一款優質移動端VR頭顯，是移動VR頭顯市場中的領導者，售價并不高，只需99美元，但是相比Cardboard而言，體驗卻明顯高了一個檔次，因此它成為了很多用戶的首選VR體驗產品。然而Gear VR目前最大的缺點就是只能支持指定的三星旗艦手機，或許三星研發Gear VR的最初目的之一，就是希望借此推動手機市場的銷量。但據說谷歌等一些巨頭目前也在研發高性能移動VR頭顯，這或許會在將來動搖Gear VR當前的地位。

接著就是PSVR，索尼在發布消費者版的PSVR產品的同時，也公布了售價及發貨日期，最低配套件也需要399美元。相比移動端，以PS4主機作為計算終端的PSVR，在VR體驗上明顯又高出不少。當然，價格上也相差甚遠。PSV R低配套件加上不在套件內的PS攝像頭以及Move手動控制器，還有一部PS4游戲主機，至少需要近900美元，何況Oculus和HTC設備還需要更高的成本。

不過索尼的聰明之處在于PSVR能夠依托于PS4運行，在PSVR推出之前，索尼就已經擁有了近4000萬PS4用戶，如此龐大的潛在用戶群體或許能幫助索尼在早期市場上取得巨大的優勢，更有利于今后的推廣計劃。

然而反觀Oculus Rift 與HTC Vive的情況就不那么樂觀了。調查顯示，擁有能夠支持這兩款設備運行的PC設備的用戶只有2000萬左右，沒有高端電腦的用戶想要體驗這兩款產品則需要花費至少1500美元的價格。再加上兩家同時競爭，早期的業績或許不會太令人滿意。

Oculus Rift 與HTC Vive都是桌面級的高端VR頭顯，二者在各方面的表現相差不大，但在使用方式上又有明顯的區別。Oeulus Rif主要偏向于坐式體驗，初代產品只能追蹤頭部動作;而HTC Vive則配有空間定位追蹤系統，能夠支持使用者在一定區域內進行走動。二者各有優劣，或者說在應用領域上的側重有所不同。HTC Vive鑒于其對空間的要求，更適合企業以及體驗店等B端市場使用，而Oculus Rift則更適合個人玩家以及家庭使用。

此外，除了移動端與主機端頭顯，還出現了許多優秀的介于二者之間的獨立頭顯設備（VR一體機），更有各種體感外設廠商如Leap Motion（體感控制器）、Virtuix 0mni（VR跑步機）、Manus VR（數據手套）也在不斷優化各自的產品，VR體驗正在一步一步變得更加真實。

VR技術的現實應用

VR技術擁有巨大的潛力，它將改變未來的許多領域，包括醫藥、商業和建筑設計等等。

一、幫助癱瘓患者恢復身體機能，美國Duke University（杜克大學）進行了一項為期一年的研究，發現VR技術在治療癱瘓患者方面的巨大好處。研究人員讓患者帶著虛擬現實頭盔，像一名足球運動員那樣穿過一個運動場。研究人員發現，這樣做可以使患者恢復一些與腿部運動有關的大腦功能。在接受測試的8名病人中，每位患者都恢復了一些控制能力，其中有4名患者從完全截癱變成局部藏癱。

二、治療創傷后應激障礙。傳統上，醫生每年使用exposure therapy（暴露療法）治療近800萬成年PTSD患者。暴露療法鼓勵病人講述他們的精神創傷，在想象中將他們的創傷過程形象化，并向醫生解釋在當時的緊張情況下發生了什么。新的療法基本上采用同樣的方法，同時利用虛擬現實頭盔來創建包含定制元素的虛擬世界（例如直升機、機關槍和導彈可以被定制在老兵的經歷中）。然后，病人被要求講述當時發生了什么，以此來進行有針對的治療。

三、培訓醫科學生。虛擬現實技術為醫科和牙科學生提供一個安全、可控的環境來練習手術和治療程序，并準備應對突發狀況。在這樣的環境中，醫學生可以犯錯誤，但不會對實際的患者造成任何影響。學生可以在“動手”的過程中學習，并且能夠與虛擬的患者互動，這樣可以更好地發展醫療技能。

四、減輕疼痛。通過虛擬現實技術，醫生們用“分心療法”幫助病人在接受物理治療時減輕痛苦。2011年的一項針對在戰爭中被燒傷的患者的研究表明，虛擬現實游戲《SnowWorld》——用戶在游戲中可以向企鵝扔雪球的同時聽Paul Simon（保羅·西蒙）的歌曲，在減輕病人痛苦方面比嗎啡更有效。

五、治療焦慮癥。美國有超過4000萬成年人有焦慮癥。據調查表明，虛擬現實游戲《Deep》——“數字化的橫膈運動”，可以幫助焦慮癥患者處理恐懼和焦慮，在游戲中用戶將利用一條腰帶監測呼吸。這個游戲將用戶帶人一種自然環境中，引導他們進行腹式深呼吸練習，可以讓他們在大約5分鐘時間內平靜下來。

六、幫助自閉癥患者發展社交技能。University of Texas inDallas（德克薩斯大學達拉斯分校）的教授們創建了一種治療方法，使用虛擬現實技術幫助自閉癥兒童和青少年發展社交技能。這種治療方法把兒童和青少年自閉癥患者置于一種社交場景中——例如面試或相親，從而使他們學習如何領會社交提示，并做出相應的反應。通過監測患者在治療過程中的腦電波，教授們發現患者的社交能力得到了提高。

七、促進商業發展，視頻聊天就是一種虛擬現實。現在，企業開始在許多方面采用虛擬現實技術：降低成本、減少商務旅行、進行面試、預測趨勢和舉行會議等等。以往，企業管理者經常要外出參加會議或者會談，經常要“面對面”面試應聘者;現在，企業可以利用虛擬會議室完成這些工作。那些生產危險產品的企業，已經開始使用虛擬現實技術來測試產品的安全性和性能，以避免對員工的身體健康產生危害。

八、促進建筑設計。虛擬現實技術將使建筑行業的關鍵參與者——建筑師和設計師受益。虛擬現實技術使用戶可以居住在一個三維空間里。計算機生成的圖像將取代手繪效果圖，從而縮短設計和修改圖紙的時間、有效降低成本和提高安全性。模擬現實世界不僅讓設計人員能夠更輕松地創建建筑物和空間，也可以讓設計者在實際創建之前進行環境測試。例如，他們可以逼真地看到，在緊急的情況下人們能夠以多快的速度離開一幢建筑。

九、測試汽車安全性和促進銷售。虛擬現實技術使汽車工程師可以在實際制造之前測試汽車的安全性。此外，大型汽車公司，如福特、沃爾沃和現代公司，現已使用虛擬現實技術幫助銷售，讓潛在客戶使用虛擬現實頭盔試駕汽車。

十、計劃你的下一次旅游。很快，你就可以通過虛擬現實技術對你的旅游目的地進行試體驗。在預訂開往某個目的地的機票之前，旅客可以先在虛擬現實中觀察這個目的地，包括這個城市的酒店和城市面貌等。例如，正在英國一個商場購物的顧客可以通過虛擬現實技術體驗環繞美國紐約市的直升機飛行或環繞自由女神像的海上航行。

VR技術，努力尋找新突破

虛擬現實技術在未來將會發展成一種改變我們生活方式的新突破。在第一代Oculus Rift的開發者大會上，所有與會者都看到了一個充滿潛力的虛擬現實平臺。但是從現在來看，虛擬現實技術想要真正進入消費級市場，還有一段很長的路要走，包括Oculus公司在內。在Oculus內部，也對虛擬現實技術現在面對的問題進行了討論，并且不斷地在尋找解決方法。雖然所有問題最終都會找到答案，但是都不太可能在一夜之間全部解決。

目前，開發者如何為用戶提供一個真正身臨其境的游戲或應用體驗存在比較大的技術局限性，而一些問題到現在仍然還沒有很好的解決辦法。例如如何真正進人虛擬世界，在Oculus Rif開發圈有一個著名的笑話，每當有人讓使用者站起來走走時，對方通常都不敢輕易走動，因為Oculus Rift還依然要通過線纜連接到計算設備上，而這也大幅限制了使用者的活動范圍。

因此，包括Oeulus Rift在內的各種虛擬現實裝備依然在阻擋著用戶和虛擬世界之間的交流。這些裝置蓋住了我們的眼睛，只是改變了我們的視線，但是并非涵蓋了我們所有的視野范圍。本來笨手笨腳地配合鼠標和鍵盤的使用就已經非常尷尬，而任何嘗試大范圍移動的行為都會被各種線纜束縛。部分開發者曾經考慮專門創建一個房間來供虛擬現實設備使用，但是問題似乎并不會如此簡單地被解決掉。在游戲中真正身臨其境的體驗包括了蹲、躲避甚至是攀爬等動作，而這些目前來看還無法給使用者帶來逼真的沉浸式體驗。雖然現在有一些第三方的解決方案，比如Virtuix Omni跑步機可以讓玩家在固定的空間內安全的模擬移動，但是這些大家伙通常價格昂貴，并不是普通玩家所能承受的。

除此之外，如何“輸入”也是一大困擾。虛擬現實更大的挑戰也許是如何在虛擬世界中與目標進行互動。Oculus Rift只是對用戶的頭部進行跟蹤，但是并不能追蹤身體的其它部位。比如玩家的手部動作現在就無法真正模擬。“輸入是能夠給用戶帶來最重要和明顯的體驗，如果不能模擬動作，用戶總會找不到自己的手在哪里。”Oculus V R創始人PalmerLuckey（帕爾默·洛基）表示。

虛擬現實如何輸入是游戲開發者和硬件制造商目前非常大的困擾。雖然現在Xbox的手柄已經可以成為PC的控制器，但是在實際應用中還缺乏一些經驗。其它控制裝置，比如Razer Hydra和STEM系統，雖然都給出了很多承諾，但是依然不能模擬使用者的雙手。

目前還沒有明確的方法知道如何具體的實現虛擬現實技術在手勢上的追蹤。“我們都知道有些事物不太對勁，他們已經妨礙了我們與虛擬世界之間的溝通。”洛基說。Oeulus似乎依然在開發屬于自己的輸人設備，但是目前還沒有太大的成果。

由此可以看出，雖然如今人們對于VR技術前景的懷疑已經漸漸褪去，有更多的企業想要加入進來，VR技術的發展速度也將會越來越快，但對于已經人局的企業而言，最重要的還是緊跟技術發展的步伐，止步不前就等于后退。而對于新晉的創業者來說，當務之急則是迅速熟悉新環境，然后確認自己的創業方向。在這樣一個新興技術的早期發展階段，任何企業、任何人都有可能成為這場競爭中的主角之一。