18世紀60年代爆發的第一次工業革命到今天已經過去近200多年的時間,這200多年期間人類歷經了三次工業革命,而每次革命的導火索都是生產工具的革新。VR虛擬現實的春天到來,如果還在抱怨生不逢時的你沒有和馬云和馬化騰同年同月同日生,那么面對下一個創業風口你真的準備好了嗎?
今天筆者要淺析VR虛擬現實技術的個人研究心得,為準備要在VR領域涉足或大展伸手的你吹吹氣!
歷史回顧
什么是虛擬現實?
度娘給出的解釋:(Virtual Reality,簡稱VR)虛擬現實技術是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統,它利用計算機生成一種模擬環境,是一種多源信息融合的、交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真使用戶沉浸到該環境中。
根據筆者長久以來對VR領域的關注與研究認為第一款VR頭顯設備應該是Morton Heilig發明的。但大部分關于VR起源的文章都認為1968年的Sword of Damocles是第一款VR頭顯設備。此處僅代表筆者個人觀點,畢竟仁者見仁智者見智;有想了解更多VR起源的讀者可以自行查研究。在八十年代被譽為虛擬現實之父的Jaron Lanier開創了VPL公司,VR虛擬現實的的發展至此已經有了相當長的一段歷史。然而,在2014年Facebook出重金20億美元收購Oculus,VR才似乎真正意義上廣為人知,海內外也迅速掀起了一股VR熱潮,讓沉寂已久的VR虛擬現實技術重新回到我們的視線中來。
行業發展
筆者研究發現VR領域其實很多國內外巨頭很早就開始悄然布局。諸如Facebook、谷歌、三星、HTC、索尼等相繼加入VR領域各顯神通。而國內的BAT三大巨頭和小米等互聯網巨頭也在乘風借勢在國內積極布局,互相廝殺。很多中小創業公司和團隊也紛紛如雨后春筍般生長,這其中包括樂相、蟻視、TVR等呈現出百家爭鳴、百花齊放的態勢。
那么,進入VR虛擬現實產業爆發之年的2014-2016年間,國內外科技巨頭們在VR領域的生態布局情況又是如何呢?筆者在網上搜集整理出了具有代表性的時間戳事件并融合了自己的親身體驗。
2014年Facebook重金收購Oculus Rift
2014年虛擬現實領域的先驅者Oculus被Facebook以20億美元重金收購。這在整個VR界掀起了軒然大波,Facebook的此次收購行為也是積極布局VR領域的第一招棋。Facebook不僅讓VR重新回到人們的視線中來而且激發了很多企業積極加入VR領域的信心,大家都堅信未來VR將是下一個風口。在Facebook收購Oculus后開發了Oculus Rift設備,該設備擁有兩塊獨立的1200×1080像素、刷新率為90Hz的OLED顯示屏,并且內置了陀螺儀和加速度計,還包括了紅外傳感器來360度追蹤頭部的動作。同時Oculus Rift還內置了耳機及麥克風,并且重量上也有非常大的輕量化進步,并且可以任意調整。目前筆者還沒有親身體驗過Oculus Rift的真實效果,但根據網友的測評其好評率和綜合性能還是蠻高的。
2015年HTC與Valve合作推出設備HTC VIVE
在2015年巴塞羅那世界移動通信大會上,HTC公司宣布與著名游戲廠商Valve合作推出虛擬現實設備HTC VIVE。HTC VIVE、Oculus、索尼PS VR被公認為是目前業界最好的三種VR設備,此次HTC VIVE搭載了合作伙伴了Valve的Steam VR技術,可以提供低延遲,高渲染的顯示畫面。HTC VIVE的單目分辨率為1200*1080p,刷新頻率為每秒90幀。筆者第一次親身體驗VR效果就是基于HTC VIVE,作為頭顯其效果是絕對是最佳的。還記得第一次拿起手柄控制器還不知道如何操作,而且當時由于場地大小限制也只是體驗了打僵尸和過山車等游戲的體驗。但是對于第一次沉浸在完全虛擬的世界里感覺非同一般,尤其是感嘆人際交互又上了一個臺階。對于兩年前來說已經是很新鮮的事情了,至今記憶猶新!目前HTC VIVE官網給出的價格是6888元人民幣,這樣算下來連PC主機及手柄全套要在12000元上下,略顯少稍貴。其實價格也一直是制約VR普及的重要原因。
2015年SONY傾力打造PS VR
2015年SONY公司為PS4游戲機打造虛擬現實頭戴設備“Project Morpheus”(墨菲斯計劃)。索尼在發布會上宣布 “Project Morpheus”的正式名稱確定為PlayStation VR,簡稱PS VR。與其他虛擬現實設備不同的是,PS VR是通過PS4游戲機進行使用并綁定銷售。國行版一共有三個版本,分別為:裸機版:只包含PS VR眼鏡,2999元人民幣;基礎套裝版:包含 PS VR 和一個 PS 攝像頭,3299元;精品套裝版:包含 PS VR、PS攝像頭和兩只MOVE熒光手柄,3699元。PS VR配備了5.7英寸單塊OLED顯示屏,分辨率為1080p(左右眼各顯示960×1080的影響),刷新率有120Hz和90Hz兩種,可視角度大約為100度。玩家能夠擁有更加真實的游戲體驗,如果玩射擊游戲,你會感覺到置身于戰場之上,沉浸感相比較強。PS VR被業界譽為配戴舒適性最好的VR頭顯,因為PS VR采用的是一個可以調節并能禁錮頭部的設計,你可以隨意地將箍帶放松或扎緊,很輕松地就能完成佩戴或移除的操作,而且頭顯的重量都集中在了你的頭上部所以并不會感到沉墜的感覺。
應用領域
娛樂
VR目前最多的應用莫過于游戲和視頻,豐富的感知能力與沉浸式顯示環境使得VR成為理想的VR游戲與視頻平臺。目前各大廠商和VR巨頭都在投資游戲開發領域;色情視頻處于資源最豐富的頂端。
地產
隨著房地產業競爭的加劇,傳統的展示手段如平面圖、表現圖、沙盤、樣板房等已經遠遠無法滿足消費者的需要。由外而內表現項目的整地產建筑表現整體風格,并可通過鳥瞰、內部漫游、自動動畫播放等形式對項目逐一表現,增強了講解過程的完整性和趣味性。
家居
以往家居體驗設計都是通過設計師制作高保真效果圖為客戶展示設計效果,由于只是2D視覺效果其體驗并不是十分良好。但是運用虛擬現實技術,用戶完全可以對自己的家居飾品的空間位置,造型及顏色提供自己的私人定制意見供設計師參考。沉浸式的體驗效果能給家居業及用戶帶來全新的用戶體驗及營銷方式。
教育
虛擬學習環境虛擬現實技術能夠為學生提供生動、逼真的學習環境,如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結構顯示等,在廣泛的科目領域提供無限的虛擬體驗,從而加速和鞏固學生學習知識的過程。親身去經歷、親身去感受比空洞抽象的說教更具說服力,主動地去交互與被動的灌輸,有本質的差別。虛擬實驗利用虛擬現實技術,可以建立各種虛擬實驗室,如地理、物理、化學、生物實驗室等等,擁有傳統實驗室難以比擬的優勢。
醫療
VR在醫學方面的應用具有十分重要的現實意義。在虛擬環境中,可以建立虛擬的人體模型,借助于跟蹤球、HMD、感覺手套,可以很容易了解人體內部各器官結構,這比現有的采用教科書的方式要有效得多。外科醫生在真正動手術之前,通過虛擬現實技術的幫助,能在顯示器上重復地模擬手術,移動人體內的器官,尋找最佳手術方案并提高熟練度。在遠距離遙控外科手術,復雜手術的計劃安排,手術過程的信息指導,手術后果預測及改善殘疾人生活狀況,乃至新藥研制等方面,虛擬現實技術都能發揮十分重要的作用。
工業
虛擬現實已經被世界上一些大型企業廣泛地應用到工業的各個環節,對企業提高開發效率,加強數據采集、分析、處理能力,減少決策失誤,降低企業風險起到了重要的作用。虛擬現實技術的引入,將使工業設計的手段和思想發生質的飛躍。筆者在大學學習工業設計的時候最新的技術也無非是將工業品(汽車外型)制作成3D模型并通過機械臂立體雕成油泥模型供設計師體驗產品的各項性能。但是現在隨著VR技術的引用設計師完全可以沉浸在虛擬環境中用手柄實時全方位塑造產品模型。
軍事
模擬訓練一直是軍事的一個重要課題,這為VR提供了廣闊的應用前景。美國國防部高級研究計劃局DARPA自80年代起一直致力于研究稱為SIMNET的虛擬戰場系統。虛擬戰場可以為士兵提供高度真實的作戰環境,對于團隊配合作戰和全地形作戰有積極的幫助。目前最新的VR虛擬技術已經可以將其他戰友的位置和建筑地圖實時呈現在單兵頭盔顯示儀上,此技術目前還只能呈現灰度圖像,彩色圖像依然在開發階段。
缺陷障礙
技術欠缺
無論是一體機還是需要頭顯連接PC機對硬件的計算能力都是很大的考驗。長時間運行機器就會發燙(筆者的手機連接盒子20分鐘就熱的不行),顯卡對圖形圖像的處理能力等都需要技術提升。我們在網上下載的高清電影基本都是4-5GB之間甚至更大,由于VR電影需要光場攝影機打包記錄拍攝環境的所有光源信息,所以和我們現在看的2D電影完全是兩個概念。那么一部真正的時常在一小時左右的VR電影大小可想而知,這就嚴重限制了VR內容的存儲與傳輸。
對安卓和IOS系統底層的研究不足也會造成視頻播放卡頓、延遲嚴重。延遲高導致暈動癥是影響VR視頻體驗的常見現象。所以通過解決安卓和IOS底層系統的技術難題,使畫面延遲降低到20ms以下水平,可以有效提升VR播放體驗。
此外,筆者認為聲音也是VR開發的一個難點。很多人會認為現在的立體聲環繞技術已經做的很好了,我們在影院觀影的時候立體聲是從不同方向依次傳遞到耳朵里,給我們造成一種立體音環繞的聽覺沖擊。但是在虛擬現實世界中,我們的視角不會像現在觀看2D電影一樣是固定不動的,我們的身體和頭部的自由擺動都會對聲音的定位造成影響和重新計算,這相比2D電影的立體聲需要更復雜的計算處理能力來實時判斷用戶即時方位和頭部角度等信息。
價格高昂
筆者認為目前除了技術方面還存在缺陷外,阻礙VR普及的另外一大痛點就是高昂的價格。筆者身邊有很多游戲發燒友都被強大的VR游戲所帶來的沉浸感所癡迷,但一看與之對齊的價格之后都唏噓不已。那么到底目前用戶能接受的VR設備價格是多少呢?
文友曾經寫道:據外媒研究70%以上的用戶可以接受200-400美元的價格,認為設備應該在100美元以下的并不是多數。原因是太便宜的VR設備可能會在性能和體驗上較差。不過遺憾的是,目前一款性能優良的VR設備價格都在5000元以上,你還得買臺高端游戲PC。但三星的Gear VR和谷歌的Cradboard價格較便宜,但兩者的體驗欠佳;還得為它們搭配智能手機。
內容缺失
現在VR硬件設備可以說是百花齊放、百家爭鳴,但優質的VR內容仍然是稀缺資源。視頻和游戲目前是VR內容的兩大核心陣地,但就筆者親身體驗而言很多視頻還處于粗糙的轉制階段而且時常也就控制在幾分鐘之內,真正的VR電影目前也都是預告片,受上文提到的存儲和傳輸的限制所以距離影院級VR體驗還有很長的路要走。游戲方面,游戲廠商開發的游戲數量非常有限,而且受游戲大小和硬件支持能力的限制也都是一些小游戲類,并不能給用戶很好的沉浸感和粘性。
眼肌疲勞
筆者第一次體驗VR設備的時候半個小時左右就會有眩暈和不適感。經查詢造成暈眩主要是因為人眼看到的VR畫面與耳內的前庭系統所感受到的真實位置信息不匹配。另外,在VR眼鏡中觀察到的運動效果可能會存在遲延現象;還有就是由于每個人的瞳距不一樣,從而會出現重影現象,看久了人也會非常容易頭暈。
佩戴VR眼鏡時間久了不僅會造成眩暈而且眼部周圍的肌肉也會產生疲勞。筆者的親身體會就是畫面太亮會感到刺眼而且長時間沉浸勢必會對視力造成影響。所以少兒不宜長時間佩戴VR眼鏡體驗,老年人的眩暈感可能會更明顯一些。目前還沒有太好的技術解決辦法,這也造成了部分人群短時間內難以接受VR的原因。
雖然有消息稱HTC Vive二代頭顯的重量減輕了15%,但由于頭顯及線纜等原因還是會給我們頸部肌肉造成負擔。對于處于發育期的兒童不利于頸椎的正常發育生長。所以頭顯的重量及體積問題還是目前面臨的重要難題。
未來展望
根據Digi Capita預估,2020年VR的市場價值將達到1,500億美元。根據高盛的報告,VR硬體產值1,100億美元,市場規模達720億美元,總體規模達1,820億美元。未來也將納入更多感官的體驗,利于味覺或嗅覺,企圖讓消費者進入更擬真的世界。內容生態系統搭建,虛擬現實產品完全融入社會生活,有望成為下一代基礎設施。任何技術的發展都會經歷各種陣痛,PC在出現10年后才流行起來,智能手機用了5年時間才成為真正的移動主宰,但它們已經變得不可或缺,原因很簡單,因為它們給了人們前所未有的、神奇有用的體驗;VR也將如此,因為它代表著未來。
筆者堅信:
虛擬現實+大數據+人工智能=未來