廈門(mén)南洋學(xué)院，福建省廈門(mén)市 361102

一、VR技術(shù)現(xiàn)狀

1、VR技術(shù)發(fā)展概要

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代[1]，VR一詞是由美國(guó)VPL公司創(chuàng)建人拉尼爾（Jaron Lanier）在20世紀(jì)80年代提出的。VR技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感器技術(shù)、動(dòng)力學(xué)、光學(xué)、人工智能及社會(huì)心理學(xué)等研究領(lǐng)域，是多媒體和三維技術(shù)發(fā)展的新方向，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境，是一種新的人機(jī)交互接口。具體地說(shuō)，就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境（Virtual Environment，簡(jiǎn)稱(chēng)VE），用戶(hù)借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。

VR早期主要用在軍事領(lǐng)域[1]，近幾年來(lái)隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、傳感器、5G技術(shù)的發(fā)展，VR逐漸應(yīng)用在軍事航天、演播室、游戲等領(lǐng)域，目前有走向大眾化的趨勢(shì)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為[2]：20世紀(jì)80年代是個(gè)人計(jì)算機(jī)的時(shí)代，90年代是網(wǎng)絡(luò)、多媒體的時(shí)代，而21世紀(jì)則將是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)代。

2、VR市場(chǎng)主要產(chǎn)品

自從2014年3月25日，F(xiàn)acebook以20億[3]美元收購(gòu)Oculus VR之后，全球VR市場(chǎng)逐 漸升溫，微軟、三星、HTC、索尼、雷蛇、佳能等科技巨頭進(jìn)軍VR領(lǐng)域，整個(gè)行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，推出了一批初級(jí)階段的產(chǎn)品。

從市場(chǎng)來(lái)看VR產(chǎn)品主要有硬件設(shè)備和內(nèi)容兩大類(lèi)，其中硬件主要有頭戴設(shè)備（眼鏡、頭盔、一體機(jī)）、非頭戴設(shè)備和手套；其中內(nèi)容主要有場(chǎng)景、游戲、分發(fā)平臺(tái)等。

（1）頭戴設(shè)備

頭戴VR設(shè)備是虛擬現(xiàn)實(shí)的主要形式，通過(guò)沉浸式的頭盔或者VR眼鏡，用戶(hù)可以直接置身于虛擬世界中，這種體驗(yàn)是最為直觀和徹底的，也將是未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)，表1是主流廠商的和種頭戴設(shè)備。

表1 頭戴設(shè)備類(lèi)產(chǎn)品

（2）非頭戴設(shè)備

非頭戴產(chǎn)品以體感類(lèi)設(shè)備為主，由于技術(shù)條件限制，該類(lèi)產(chǎn)品在過(guò)去一段時(shí)間，是大家體驗(yàn)VR的基本方法，但是相對(duì)于頭戴類(lèi)VR設(shè)備，非頭戴設(shè)備并不能達(dá)到其身臨其境的體驗(yàn)，在未來(lái)這類(lèi)產(chǎn)品或?qū)⒅饕鳛轭^戴類(lèi)VR的配件使用，市場(chǎng)上主流產(chǎn)品有NextVR（圖2）、微軟Kinect、索尼PS4、享動(dòng)體感游戲機(jī)XD3188-2、幻影手電腦體感游戲棒等。

（3）手套

手套作為頭戴VR的配套產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)就是為了更好地體驗(yàn)頭戴VR產(chǎn)品，通過(guò)數(shù)據(jù)手套，用戶(hù)可以通過(guò)感官體驗(yàn)更加真實(shí)的馳騁于虛擬現(xiàn)實(shí)中，市場(chǎng)主流產(chǎn)品有5DT（圖3）、Immersion CyberGrasp、DGTech、Fakespace、Measurand等數(shù)據(jù)手套。

二、VR技術(shù)瓶頸

1、人才

當(dāng)今世界市場(chǎng)和科技的競(jìng)爭(zhēng)就是人才的競(jìng)爭(zhēng)，目前VR人才嚴(yán)重缺乏，有限的VR人才集中美國(guó)、英國(guó)、加拿大等以IT高科技為主導(dǎo)的創(chuàng)新型國(guó)家和地區(qū)。根據(jù)領(lǐng)英發(fā)布全球VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）人才報(bào)告中數(shù)據(jù)顯示[4]，美國(guó)VR人才占全球總數(shù)40%，而中國(guó)VR人才數(shù)量占全球2%，比印度還低。從VR職位需求量來(lái)看，美國(guó)獨(dú)占近半，中國(guó)則約占18%緊隨其后(圖4)。

2、硬件瓶頸

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G技術(shù)的發(fā)展基本上可以保證在輕便的硬件上實(shí)現(xiàn)足夠的計(jì)算速度、存儲(chǔ)空間、傳輸速率和續(xù)航能力。目前最需要解決的是圖像技術(shù)瓶頸[5]。圖像識(shí)別技術(shù)不成熟，特別在復(fù)雜圖形、動(dòng)態(tài)圖像、特殊場(chǎng)景（如夜間）等方面，信息篩選、識(shí)別的正確率和精確率均較低，遠(yuǎn)不足以支撐一款消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品；實(shí)時(shí)三維建模技術(shù)缺乏；精確定位技術(shù)誤差大，遠(yuǎn)未到商用階段，還需要時(shí)間研究。

3、內(nèi)容瓶頸

目前市場(chǎng)上是硬件品種多而內(nèi)容少，高清高質(zhì)量的內(nèi)容更少，主要原因一方面是內(nèi)容制作成本很高，內(nèi)容制作必備“人才、相機(jī)、軟件和平臺(tái)”，人才的缺乏、相機(jī)的昂貴、軟件和平臺(tái)剛剛上線，都需要人力和資金的投入；另一方面市場(chǎng)的硬件技術(shù)還不夠成熟，沒(méi)有足夠的信心讓企業(yè)家或投資者向內(nèi)容上投入大量的資金。因此簡(jiǎn)化內(nèi)容制作技術(shù)，確保對(duì)用戶(hù)而言虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容觸手可及，同時(shí)提高內(nèi)容質(zhì)量這是推廣虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵之一。

三、VR發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用領(lǐng)域

據(jù)2015高盛VR報(bào)告中預(yù)計(jì)[6]，到2020年，全球頭戴VR設(shè)備年銷(xiāo)量會(huì)達(dá)4000萬(wàn)臺(tái)，硬件市場(chǎng)規(guī)模至少￥400億元，加上內(nèi)容、企業(yè)級(jí)市場(chǎng)，將是千億以上；長(zhǎng)遠(yuǎn)看，VR產(chǎn)業(yè)規(guī)模萬(wàn)億可期。

經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)分析 VR主要應(yīng)用在十大應(yīng)用領(lǐng)域，包括教育、工程、電影、旅游、軍事、房產(chǎn)、醫(yī)療、直播、游戲、購(gòu)物等。

1、實(shí)體店般的體驗(yàn)-- VR在購(gòu)物平臺(tái)領(lǐng)域的應(yīng)用

VR購(gòu)物，是打破物理限制，讓商家把整個(gè)店鋪帶到消費(fèi)者眼前，感覺(jué)就是在逛實(shí)體店，隨手可以觸摸產(chǎn)品的質(zhì)感和試穿戴體驗(yàn)，VR購(gòu)物有望成為繼電商和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)之后的新一代購(gòu)物方式。但目前階段，VR購(gòu)物仍然只是一種吸引眼球的營(yíng)銷(xiāo)手段，是一種行業(yè)的探索性實(shí)驗(yàn)。然而，如果VR購(gòu)物取得突破性進(jìn)展，制作成本大幅度下降，那么越來(lái)越多的購(gòu)物中心和購(gòu)物平臺(tái)將面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的挑戰(zhàn)。圖5 為淘寶移動(dòng)平臺(tái)工作人員演示VR購(gòu)物場(chǎng)景

2、身在其中的刺激-- VR在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用

對(duì)于游戲玩家而言，大概沒(méi)有什么比戴著VR頭盔“走進(jìn)”游戲場(chǎng)景，隨著音樂(lè)手舞足蹈，或握著手柄做出射箭、射擊的動(dòng)作，體驗(yàn)一場(chǎng)身在其中的刺激。近兩年虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備及內(nèi)容、移動(dòng)游戲操控設(shè)備等細(xì)分領(lǐng)域正在順勢(shì)蓬勃發(fā)展。圖6為網(wǎng)易推出的首款VR游戲《破曉喚龍者》。

3、感受現(xiàn)場(chǎng)的氛圍--VR在事件直播領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)看球賽、演唱會(huì)或國(guó)慶閱兵等國(guó)家重大事件時(shí)，除了觀看主角的精彩表現(xiàn)或表演，同時(shí)感受現(xiàn)場(chǎng)的氛圍，觀眾的歡呼聲與吶喊聲，甚至還能見(jiàn)到一些小插曲，讓你回味無(wú)窮。以上感覺(jué)在VR直播中都能體味到，目前電視直播的觀看體驗(yàn)根本無(wú)法與沉浸式VR體驗(yàn)相提并論。圖7是VR直播的中國(guó)國(guó)家足球隊(duì)的比賽。

4、醫(yī)學(xué)界的良方--VR在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用

VR在醫(yī)療保健領(lǐng)主要有兩方應(yīng)用，一方面是用于醫(yī)療教育培訓(xùn)，讓臨床醫(yī)生在練習(xí)外科手術(shù)時(shí)可以享有視覺(jué)及觸覺(jué)上的雙重體驗(yàn)，從而提高實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；另一方面是用于治療，主要是針對(duì)那些因?yàn)闊齻笥袕?qiáng)烈痛感以及長(zhǎng)期處于恐懼和害怕?tīng)顟B(tài)的病人，VR技術(shù)能夠幫助醫(yī)生循序漸進(jìn)地去刺激患者，讓患者慢慢恢復(fù)創(chuàng)傷處的知覺(jué)，實(shí)現(xiàn)痊愈的目的。

5、房產(chǎn)中介的殺手--VR在房產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

在房產(chǎn)銷(xiāo)售時(shí)VR為用戶(hù)提供360°全景沉浸式看房體驗(yàn)，勢(shì)必進(jìn)一步推進(jìn)房產(chǎn)發(fā)展并提高交易效率。購(gòu)房者戴上虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡后，配合開(kāi)發(fā)的VR虛擬現(xiàn)實(shí)樣板房系統(tǒng)，便可置身在新房之中，房屋結(jié)構(gòu)、效果一目了然，并且還可以前進(jìn)、后退隨意移動(dòng)感受房屋效果，突破以往看宣傳冊(cè)和模型的局限，將來(lái)在線遠(yuǎn)程買(mǎi)房成為可能，房產(chǎn)中介公司可能會(huì)消失。

6、VR技術(shù)的發(fā)源地--VR在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

VR 技術(shù)就是在軍事領(lǐng)域誕生與應(yīng)用，VR技術(shù)的仿真模擬場(chǎng)景能夠很好地讓軍事訓(xùn)練達(dá)到預(yù)期效果，而且盡可能讓士兵避免死亡的威脅或是嚴(yán)重的傷害。在現(xiàn)代看似和平年代，但各國(guó)的較量除了經(jīng)濟(jì)就是軍事能力，訓(xùn)練有數(shù)的軍隊(duì)對(duì)捍衛(wèi)國(guó)家主權(quán)至關(guān)重要。

7、環(huán)游宇宙的夢(mèng)想--VR在旅游領(lǐng)域的應(yīng)用

VR旅游的出現(xiàn)就是借助VR頭戴式顯示器，將景色以3D交互視頻的形式、360度全景式呈現(xiàn)在用戶(hù)眼前。虛擬現(xiàn)實(shí)將成為未來(lái)旅行、觀光的重要發(fā)展方向之一。用戶(hù)可以借助虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、規(guī)劃、演示的目的，更輕松制定行程和計(jì)劃。同時(shí)，探索一些無(wú)法到達(dá)的星球。全新的虛擬現(xiàn)實(shí)旅游體驗(yàn)?zāi)Ｊ?，將改變?nèi)藗兊穆糜畏绞?，顛覆人們?duì)旅游的認(rèn)知，成為未來(lái)旅行、觀光、文化導(dǎo)覽的一種重要發(fā)展方向。圖8為福建首部旅游VR全景延時(shí)視頻。

8、顛覆電影的大師--VR在電影領(lǐng)域的應(yīng)用

相對(duì)于3D、巨幕電影等圍繞著平面銀幕做出的革新，VR電影對(duì)視聽(tīng)語(yǔ)言和敘述方式的改變堪稱(chēng)一場(chǎng)革命性的再創(chuàng)造。傳統(tǒng)影院電影是在二維平面上呈現(xiàn)影像，而VR電影由于360度視點(diǎn)的存在，能用影像構(gòu)建一個(gè)三維空間。VR電影更像是一個(gè)電影的游戲化，觀眾可以選擇不同的視角，以一個(gè)“局內(nèi)人”的身份完全沉浸并參與到故事中，去體驗(yàn)感知不同的故事進(jìn)展與結(jié)局。

9、身臨其境做設(shè)計(jì)--VR在工程領(lǐng)域的應(yīng)用

利用工程分析軟件模擬的結(jié)果數(shù)據(jù)與可視化開(kāi)發(fā)包AVS/Express，結(jié)合數(shù)據(jù)手套和位置跟蹤器在AVS[6]平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了工程分析數(shù)據(jù)的交互式可視化。將工程分析數(shù)據(jù)和真實(shí)感模型結(jié)合起來(lái)，且利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供給用戶(hù)交互式的可視化環(huán)境。交互式可視化能夠準(zhǔn)確直觀地展示工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變分布情況，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，并且可以實(shí)現(xiàn)交互式操作，使可視化具有"沉浸感"，從而大大提高工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提供了一種新的工程分析數(shù)據(jù)可視化實(shí)現(xiàn)模式。

10、創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)環(huán)境--VR在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

VR與教育的結(jié)合，改變抽象理論課和實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)模式，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?yàn)閷W(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，如建造人體模型、電腦太空旅行、化合物分子結(jié)構(gòu)顯示等，在廣泛的科目領(lǐng)域提供無(wú)限的虛擬體驗(yàn)，從而加速和鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程[8]。一方面把人體結(jié)構(gòu)、材料結(jié)構(gòu)等抽象知識(shí)三維化，讓學(xué)生直觀理解知識(shí)點(diǎn)，另一方面在化學(xué)反應(yīng)、外科手術(shù)等高危險(xiǎn)試驗(yàn)中虛擬化，讓學(xué)生反復(fù)實(shí)驗(yàn)，提升技能。圖9為北京培新小學(xué)的VR課堂。

四、VR產(chǎn)業(yè)鏈

VR產(chǎn)業(yè)鏈中主要分為供應(yīng)商、交易平臺(tái)、用戶(hù)三個(gè)主體，供應(yīng)商有硬件設(shè)備研發(fā)及制造商（VR頭盔、VR眼鏡等）和內(nèi)容制作商（游戲、視頻等）；用戶(hù)有企業(yè)用戶(hù)和個(gè)人消費(fèi)者，VR在軍事、教育、醫(yī)療、工程領(lǐng)域的應(yīng)用主要是企業(yè)客戶(hù)，VR在購(gòu)物、電影、旅游、直播、游戲、房產(chǎn)主要是個(gè)人消費(fèi)者；交易平臺(tái)有硬件銷(xiāo)售渠道和內(nèi)容分發(fā)平臺(tái)及服務(wù)等，詳見(jiàn)圖10。

五、總結(jié)

設(shè)想很美好，現(xiàn)實(shí)太骨感，目前VR產(chǎn)品的體驗(yàn)仍有很多局限，還不足以進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)；可喜的是投資機(jī)構(gòu)普遍重視、企業(yè)研發(fā)極其活躍，已啟動(dòng)VR技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮。從市場(chǎng)來(lái)看，硬件方面的發(fā)展短期內(nèi)將會(huì)呈現(xiàn)百花齊放的姿態(tài)，隨著Oculus Rift、三星 Gear等主流頭顯的推出，多數(shù)人的目光開(kāi)始轉(zhuǎn)向了內(nèi)容制作部分，當(dāng)前市場(chǎng)內(nèi)容的匱乏也是影響VR技術(shù)的重要瓶頸之一。隨著資本市場(chǎng)的投入， 相信VR技術(shù)的硬件、內(nèi)容、人才瓶頸都會(huì)得以解決； 相信VR技術(shù)除了在本文提出的游戲等十個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用之外[7]，還會(huì)產(chǎn)生新領(lǐng)域的應(yīng)用，期待讀者的拓展；相信業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是對(duì)的，20世紀(jì)80年代是個(gè)人計(jì)算機(jī)的時(shí)代，90年代是網(wǎng)絡(luò)、多媒體的時(shí)代，而21世紀(jì)則將是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的時(shí)代。