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深度分析我國虛擬現實的機遇與挑戰!_0

未知 2019-06-04 11:29

  Facebook CEO扎克伯格稱虛擬現實(VR,Virtual Reality)為下一代計算機平臺,而VR這個在世界突然火熱的話題,早在1935年的《皮格馬利翁的眼鏡》這部小說中就有所提及,文中描述戴上這種眼鏡后,就能看到、聽到、摸到各種東西。1957年,Morton Heilig發明的Sensorama提出了VR的概念,從上世紀60年代到80年代的早期探索,從80年代末到90年代初的爆點和沉寂,到今天全面進入大眾視野。2016年可以說開啟了VR潮流的第三個元年。

  VR是人類夢想的實現,而很多富有想象力的作家則是預言家。雷布萊伯利在他1951年發表的小說《大草原》講述了一對嬰孩和一個虛擬育兒所的故事,而弗雷得里克波爾1955年的小說《地底下的隧道》則提到了一個永遠重復體驗同一天的男人,這個男人最后發現自己原來被困在了一個可怕的行銷虛擬體驗中。簡單來說,虛擬現實技術是指利用計算機生成一種模擬環境,并通過多種專用設備使用戶投入到該環境中,實現用戶與該環境直接進行自然交互。VR讓用戶使用人的自然技能對虛擬現實中的物體進行操作,并能提供視覺、聽覺、觸覺等直觀自然的實時感知。

  開啟VR潮流第三個元年

  不可否認,作為第三個元年,2016年是VR快速發展的一年。VR是一項融合了計算機圖形學、人機接口技術、傳感技術、心理學、人機工程學及人工智能的綜合技術。它帶給人們的感受是:虛擬和現實之間已沒有明顯界限。通過某種方式,比如佩戴VR設備,來使用戶產生處于虛擬世界的感覺,包括視覺聽覺,甚至延伸到觸覺及嗅覺。VR技術可以直接將我們投入虛擬的三維空間中,與交互的環境融為一體。或者說,讓我們主觀感受到我們本體是沉浸于一個三維的虛擬空間的。例如,可以通過眼睛看到三維立體圖像,通過手和空間的物體進行操作支配,通過在真實世界的行走實現在三維虛擬世界的移動。顯然,這樣的技術具備三個主要特征:

  沉浸感:用戶能夠沉浸于由高性能處理器產生的逼真的三維畫面中。這需要一個封閉的視野范圍,才能夠使用戶沉浸于構建的虛擬世界中,并不會有明顯的虛擬和現實的差別。這也是許多VR設備都需要讓用戶佩戴一個封閉小盒子的原因。但單純滿足于沉浸感,把左右格式的3D視頻搬到眼罩上,并不屬于VR范疇。

  交互性:用戶與環境之間的交流可以被視作交互。利用傳感器、眼球識別、動作捕捉等實現人機交互。VR系統可以說就是一種高級的人機交互系統,因此人機交互是虛擬現實的核心,同時也是VR技術的突破口和技術難點。

  構想性:用戶能構想客觀不存在或者不可能發生的事情,通過想象與虛擬現實的結合來提高效率。虛擬現實技術給我們描繪的是一個充滿想象的第二個世界,在這個虛擬的世界中,一切都是剛剛開始,目前社會中所有的商業模式和社交行為,在虛擬的空間中都可以得到復制甚至增強的體驗。

  基于以上三個特點,VR技術阻斷了人原有的視覺輸入,達到沉浸性;用虛擬構想的影像光線占據全部視覺,實現與影像的交互,達到欺騙大腦的效果。實際上,VR技術的本質是連接方式,處于不同空間位置的用戶可以通過VR,與其他用戶連接在一起,多人同時出現在所構想的虛擬世界中。

  實際上早在20世紀90年代,VR的概念就已經出現在軍事、工業、科研、醫療等領域。然而由于當時的技術條件有限,對于VR的理解還局限在平面模擬的層面,雖然有一定的促進作用,但是整體上不能算是革命性質的變革。

  從技術發展的本質上看,虛擬現實經歷了下面幾個階段的演進:第一,桌面虛擬現實:這個階段是以電腦仿真和顯示為基礎的相關應用;第二,沉浸的虛擬現實:包括頭顯顯示、虛擬空間的內容消費;第三,增強現實性的虛擬現實:頭顯和相關體感設備的使用,讓虛擬現實有了初步的交互體驗;第四,分布式虛擬現實系統:前面的所有虛擬現實場景都是單人單用戶的虛擬場景,虛擬現實的目標是連接人和人,因此多用戶協同共享虛擬現實才是虛擬現實的未來。

  核心技術難點在于實現VR交互

  人們想要進入虛擬現實的VR世界,終端設備是一個重要工具。當下,谷歌、微軟、Oculus、三星、索尼、HTC已率先占據市場的一席之地,在中國大陸,暴風影音、樂相科技等也搶先推出了自己的相關設備。隨著終端設備的市場逐步成熟,將會呈現千軍萬馬過獨木橋的特點,而最后勝出的往往是擁有強悍的技術和芯片能力的公司。所以,終端設備已成紅海,市場很快趨于飽和,終端設備的體驗和成本問題在硬件巨頭入局的情況下會逐步得到解決。目前虛擬現實產業標準嚴重缺失,導致產業鏈發展不健全,硬件制作五花八門。不過此問題已經引起國際各方關注,行業標準將會逐步出臺。

  筆者認為,當下VR發展的核心技術難點在于實現VR交互。考慮到各種VR設備的推出以及VR內容制造商的逐步統一,步入2016年,VR的交互性將會成為核心。VR作為新一代多媒體手段,將帶給人們更真實的視覺體驗。不同的應用場景將存在不同的應用界面以供選擇,而且在各個場景中也有很多的人機交互需求。VR的多維特點決定了它的交互要比平面圖形交互擁有更加豐富的形式。目前市面上VR交互方式大致有以下幾種:動作捕捉、觸覺反饋、眼球追蹤、肌電模擬、手勢跟蹤、方向追蹤、語音交互、傳感器這幾個方面,其中手勢追蹤、眼球追蹤、動作捕捉均是目前VR主流的交互方式。

  然而交互方式各有優缺點,在短期內很難實現統一。首先,VR設備和手機、PC等不一樣,它還不是一個標準化的交互載體,所以交互模式很難達到標準化;其次,VR是三維世界,這必將提高交互的復雜性與多樣性。若想在三維世界實現沉浸感,VR交互自然應該包含現實世界所有的交互方式。著眼于現實,現有的VR技術主要仍依賴于手柄來進行界面選擇和交互操作,同時運用各種傳感器和機械器件來實現人體動作的捕捉和識別以及人體運動的采集。然而這種交互方式很難讓人擁有最好的體驗和最高的用戶普及使用率。

  對于創業者來說,應該提供差異化的服務和創造新的需求,以此來面對新的挑戰。殊途同歸,大家的目的都是能夠理解用戶并使用戶擁有更加方便的體驗。與所有高新技術的發展趨勢一樣,解放雙手永遠是人們追求的目標。沉浸在虛擬現實體驗中的用戶,現在主要靠手柄來實現VR界面選擇和交互操作,而通過手柄進行交互操作會有很強的帶出感,并且長時間的手柄操作將帶來較強的疲勞感和束縛感。

  而通過動作捕捉來取代手柄解放雙手,將現實中手的動作導入虛擬界面之中,用戶仿佛置身現實一般,通過自己的雙手選取界面,參與交互。眼球識別追蹤則可以獲知人眼的真實注視點,使得用戶獲得更加真實的視覺體驗,另外通過眼球運動調整視界,選取功能將會更加便捷。這種基于視頻圖像處理的動作捕捉和眼球追蹤則能很好地提高用戶的參與度和沉浸感,甚至未來可以通過腦電波識別來統一用戶的意識和VR交互操作,以便獲得更具沉浸性的交互體驗。VR交互手段將不斷向著更現實化更簡潔的操作模式邁進,人的機體將更多地參與交互,浸入感將不斷增強。

  關注全新的硬件構架和軟件語言

  縱觀當下VR市場,硬件部分格局顯現,內容部分即將爆發。將VR運用到各個領域中,即VR+行業模式潛力巨大。游戲、開發者服務、周邊產業、影視、直播、房產、社交,醫療、教育等領域將是很好的切入點。高盛的分析中指出:VR可應用的幾個領域,從視頻游戲到零售。其中視頻游戲占比最大,但從醫療到房地產的各行各業都可能受到沖擊。伴隨著VR頭顯以及游戲內容分發平臺等的成熟,標志著VR整體技術進入了成熟期,并且用戶社交習慣已經養成,對內容的需求會更加旺盛,將推動電影、短視頻、直播、房產、教育等品類逐漸成熟。

  鑒于終端移動化和網絡速度的提升,互聯網未來的數據80%都會集中在視頻上,它是整合了文字、圖片、音頻的綜合信息形式。所以,視頻VR,也就是虛擬現實視頻,將會改變整個產業。視頻技術將是VR行業的核心基礎技術。目前行業中存在浮躁的現象,我們不能草率地認為內容是VR的核心競爭力。因為從行業來看,內容畢竟屬于少數具有內容創造能力的團體所具有的能力,潛力有限。我們對VR的看法是,VR作為文字、圖片、視頻之后新的一種信息傳遞的載體,其關鍵屬性是連接人和人的工具。如何在連接人和人上面實現高效浸入式的交互是VR最核心的未來。可以預計,當VR連接了醫生和病人,這個在線醫療的體驗將會超越目前所有的互聯網醫療產品;當VR連接了老師和學生,再偏遠的山區的孩子也可以跟最優秀的教師一起上課,在線教育的愿景會再次被改寫。

  基于以上的市場分析,我們認為,提升終端計算力并不是目前科技發展的主流趨勢,大家更希望借助于速度越來越快的網絡,將主要計算放在云端進行,而直接向終端下發計算結果。與此同時,減小計算量、應用更有效的視頻處理及壓縮算法也是同樣的道理。我們可以以視頻視覺技術為切入口,以云計算和高并發的處理平臺為依托,以視頻分析、視頻感知技術為交互方式入局VR。VR背后的技術,代表的是在網絡中直接向人類或者機器人提供感官輸入,這個感官輸入需要更高數量級的計算能力、更高數量級的數據傳輸能力,自然也會要求全新的硬件構架和軟件語言。

  目前,電子科大成立的MediaLab就是專注于VR交互的研究和演進,提供在虛擬環境中人和人連接的最高效交互方式,其形態包括了視頻交互、全景交互、VR交互等擁有極大潛力的交互方式。同時,作為VR的基礎核心技術,視頻技術的研究不容忽視。例如視頻壓縮、視頻處理、視頻無線網絡自適應編碼、視頻存儲優化等方面的技術仍可繼續深入優化。目前VR的終端產品一般需要插入手機、PC或者用手柄操作,筆者認為這只是階段性的。未來的VR眼鏡應該是一體式的,直接和云端的內容、應用和計算能力相連。所以,交互云平臺的搭建也是一個重要環節。比如,實現云平臺動態負載均衡、服務器端多碼率轉碼,提供移動端流暢度,實現錄播云存儲,提供實時錄播發布等,這些都是云平臺的搭建指標,可以作為我們攻克的方向,同時也是入局VR的機會。

  虛擬現實是一場交互方式的新革命,人們正在實現由界面到空間的交互方式變遷。在基礎設備端,與智能手機和平板電腦的采納過程相比,我們必須承認VR在一兩年內難以走向大眾,但我們堅信它會在5年內像當年的智能手機一樣實現井噴。分析師指出:隨著科技進步、零售價下降以及出現全新的企業和個人應用市場,我們相信VR有望孵化成為數十億美元的產業,并可能和PC一樣具有劃時代的意義。所以在當下,我們應該關注交互技術背后必然要求的全新硬件構架和軟件語言,其巨大的發展潛力與遠大的前景已經畫下了美好的發展藍圖,讓我們拭目以待。

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