CICC科普欄目 |一篇文讀懂VR

中國指揮與控制學會2018-08-11 19:26:28


來源公眾號:無線深海、網信科技前沿,作者:蜉蝣采采


這種黑科技就叫

“    

先提幾個問題,看過本文之後自會有答案:

  • 虛擬現實是怎樣欺騙你大腦的?

  • 虛擬現實能用來做哪些好玩的事情?

  • 想在虛擬世界中爽一把,該怎麼買裝備?




從“缸中之腦”說起


很久以前,某哲學家提出了這樣的一個實驗:


假設一個瘋狂的科學家、超智能機器人或其他外星生物將一個大腦從人體取出,放入一個裝有營養液的缸裡維持著它的生理活性,超級計算機通過神經末梢向大腦傳遞和原來一樣的各種感官的神經信號,並對於大腦發出的信號給予和平時一樣的信號反饋,則大腦所體驗到的世界其實是計算機制造的一種虛擬現實,則此大腦能否意識到自己生活在虛擬現實之中?

因為給了大腦各種感官輸入和對應的反饋,大腦對自己正在划船這一點堅信不移。也就是說,只要給大腦的輸入和反饋足夠全面足夠真實,虛擬的環境也能帶來真實的體驗。真可謂,世間萬物,皆是虛空。


這個大膽的設想確實過於瘋狂,目前在技術和倫理上都沒有條件來做這個實驗。但是其思想卻和現在正在越來越火的技術:VR不謀而合。


VR到底是個啥?說白了就是英文Virtual Reality的縮寫,中文意思是“虛擬現實”。就是通過一系列技術手段來製造虛擬場景,並模擬各種感官輸入來欺騙大腦,來營造一種身臨其境的真實感受。能讓人沉浸其中,並和虛擬世界進行交互。

什麼是VR?

 

首先我們以2018年初在西班牙巴塞羅那舉辦的世界移動通信大會(Mobile World Congress,簡稱MWC)上的大熱的VR應用為例,說下VR的直觀感受。


這個應用叫“飛鷹峽谷”,模擬的是乘坐熱氣球飛昇在高空,飽覽非洲峽谷,繁華都市,熱帶雨林等奇觀。


現場有一個真實的1:1熱氣球座艙,以及讓體驗者可以真實操作熱氣球的控制系統,觸碰到的一切東西都是真的,從座位到燃料都是真實不假。但也僅限這些基礎設施是真的了,之後你看到的,聽到的,感受到的,加速飛昇時的超重和降落時失重的感覺都是虛擬出來的。


想想看,你按下啟動按鈕,熱氣球開始點火併加速飛昇,你能看見氣球推進器上熊熊燃燒的火焰,能感受到火焰的溫暖和熱風的吹拂,720°無死角地從各種角度欣賞峽谷奇觀,頭頂的藍天白雲,你旁邊的乘客的嘰嘰喳喳,以及不遠處其他氣球的隨風飄動。


此時,雖然你只是坐在展廳的一個模擬熱氣球座艙裡,但你看到的,聽到的,感受到的卻全部是在高空的熱氣球裡欣賞的美景,你的大腦已經完全投降,沉浸在這虛擬的世界之中,並相信這一切都是真實的!


你看到聽到感受到的是這樣的:








VR是怎樣站在風口的?


每頭在風口飛起來的豬,都曾經在被人遺忘的角落等待了很久。VR也是如此,它的歷史比你我想象中的要長得多。

第一階段:幻想

1932年,英國著名作家阿道司·赫胥黎在長篇小說《美麗新世界》中,以26世紀為背景,幻想了未來社會中人們的生活場景,裡面提到“頭戴式設備可以提供圖像,氣味,聲音等一系列真實的感官體驗,以便讓觀眾能夠更好的沉浸在電影的世界中。”

1935年,美國的斯坦利·威因鮑姆寫了一篇名為《皮格馬利翁的眼鏡》科幻小說。書中提到一個精靈族教授發明了一副眼鏡,戴上這副眼鏡後,就能進入到電影當中,看到、聽到、嚐到、聞到和觸到各種東西,成為故事的主角,還能跟故事中的人物交流。




1983年,美國國防部與陸軍共同制訂了仿真組網計劃,隨後宇航局開始開發用於火星探測的虛擬環境視覺顯示器。這款虛擬現實設備叫VIVED VR,能在訓練的時候幫助宇航員增強太空工作臨場感。


1984年,賈瑞恩·拉尼爾創辦的VPL Research公司推出了一系列的VR產品,包括數據手套、 VR頭顯、環繞音響、3D引擎、VR操作系統等。

儘管這些產品價格非常昂貴,離普通人的生活還有相當的距離,但畢竟賈瑞恩·拉尼爾是第一個將VR設備推向民用市場的人,因此他以“虛擬現實之父”的美名被載入史冊。


第四階段:生長


20世紀90年代,VR開啟了全球第一波熱潮,並迎來了VR街機遊戲的短暫繁榮。與此同時,科技公司也紛紛佈局VR。


1994年,虛擬現實建模語言、建模語言出現,為圖形數據的網絡傳輸和交互奠定基礎。


1995年,任天堂推出了當時最知名的遊戲外設設備之一Virtual Boy,但這款革命性的產品,由於太過於前衛得不到市場的認可。




該方案解除了線纜的羈絆,大幅降低了對VR終端的硬件門檻,非常有利於VR的普及。


從萌芽到爆發,歷經了半個多世紀的VR蟄伏,如今乘著5G的風帆,VR已經振翅欲飛。


VR能幹些什麼?


兩大核心需求

遊戲始終是前沿技術的強大驅動力,每個時代的年輕人都在遊戲的陪伴下茁壯成長,從小霸王,到大型網遊,再到手遊的崛起,這就是遊戲的魔力。



這是完全不同的體驗,多維的感官互動將產生強烈的沉浸感。當然,虛擬的世界是無限大的,你的房間可沒有這麼大,加之VR遊戲還需要專門設備對你的運動進行反饋,所以實際運動的範圍是有限的。所以,玩生化危機打殭屍的VR遊戲的時候大抵是下圖這樣的。



看起來似乎是有些傻,不過,既做了跑步運動,還在遊戲中獲得了類似真槍實彈一樣刺激的快感,怎一個“爽”字了得。


當然,還有另一種“爽”來得更直接更原始,大家應該已經猜到了,那就是VR版的成人內容了。這是比遊戲更強烈的驅動力,因為其迎合了廣大人民群眾最底層的需求。



據統計,色情網站的流量超過全球網絡的三分之一,世界上最大的色情網站每月有44億的訪問量,這個數字是CNN官網,或者24小時專門播放體育節目ESPN電視網的訪問量的3倍,其龐大的訪問量和數據流量甚至讓YouTube都相形見絀。



隨著虛擬現實設備的普及,據Google Trends Data在2016年7月份的數據顯示,在過去的17個月之內,Google上關於“VR色情片”等關鍵字的搜索增長率達到了驚人的9900%。


目前VR視頻和遊戲已經成了色情網站的標配內容。內容的豐富推動著技術的進步和硬件的普及,技術的進步和硬件的普及又反過來推動內容更近一步的繁榮。這個循環對VR產業鏈的發展有著巨大的推動作用。


除了上述兩大驅動力之外,消費級級VR還能用於哪些其他領域?


娛樂 & 賽事直播


從演唱會、體育比賽直播,VR將成為一個能夠讓你身臨其境的體驗方式。通過360°攝像機,可以一次性拍下週圍的景象,並製成VR視頻內容。同步直播到全球每一個角落。



以上圖的2018平昌冬奧會為例,即使你不在現場,通過VR頭盔照樣可以體驗勝似現場的觀看體驗。


購物 & 廣告


在VR的加持下,我們上網購物的形式也可能會發生變化。不再是點鼠標,而是能夠在虛擬的商店裡全方位無死角地看清要買的東西真實的樣子,甚至還能觸摸到東西的質感。



想象一下,在車展上,除了性感的車模之外,還可以VR試駕,隨心所遇更換車型和路況,打破時間和空間的限制,在有限的空間內獲得完整的試駕體驗。


旅遊 & 探索


虛擬旅遊將是一個能讓很多人期待的事情。你可以盡情遊覽歐陸風情、夏威夷海灘,狂野非洲等,甚至能嘗試海底深潛,地心漫遊,火星探祕等真實世界中還無法實現的事情。



無論是實景拍攝的360°視頻,還是計算機生成的虛擬場景,VR頭顯都能讓你暫時脫離現實世界的煩惱和羈絆,去往自己心儀的目的地。總有一天,你足不出戶就將能夠玩遍全世界。


教育 & 模擬


在醫療、物理、天文、地理等無論是什麼樣的教育領域,VR都能夠以讓人驚異的方式在視覺上構建出一個世界來,讓你進入、學習和擴展。

學生們可以通過VR瞭解宇宙的發展,古埃及金字塔的建造,或者是來一次無風險的虛擬手術。VR教學模式讓任何人都能在極低成本的情況下進行各種各樣的學習和鍛鍊。


想買套VR裝備嘗嚐鮮?


說了這麼多,那VR現在的發展現狀是怎麼樣的呢?買一套設備嘗嚐鮮是否合適呢?


肇端於2014年Facebook收購Oculus對市場的刺激,2016年被稱為VR元年,大家都期望著VR能夠在之後的1年~2年之內迎來全面爆發。


然而現在VR似乎又從之前的爆發態勢走到新一輪螺旋式上升的底端。2017年VR行業依舊保持了匍匐發展的姿態,預期還要經歷至少3年~5年的蟄伏。


歸根結底,還是因為硬件目前受制於成本和技術普及較慢,內容製作上受制於巨大的成本和盈利模式不夠清晰等因素,優質的現象級內容還不夠多。總之,VR的發展仍舊處於早期階段。


目前的VR設備,大體上分為3類:移動VR,主機VR,VR一體機。


移動VR


移動VR是低成本的入門級VR設備,就是把手機裝進VR設備裡面作為顯示,配合VR設備裡面的透鏡,以及裝在手機裡的APP來實現VR效果。

移動VR的鼻祖就是谷歌的VR紙盒Cardboard,這東西雖然是用紙糊的,但藉助手機的顯示,依然能把你領進虛擬世界的大門。



藉助手機的這種移動VR硬件也稱為VR眼鏡,由於成本低,目前軟件和內容都已經遍地開花。


硬件有三星的Gear VR,暴風魔鏡,還有小米的VR眼鏡等等非常多,內容上目前個大視頻網站也都提供了VR視頻APP,所以,死宅花幾十塊到上百塊錢買個VR眼鏡作為“看片神器”還是不錯的。


主機VR


主機VR就是VR頭盔只做顯示和運動跟蹤和反饋,內容的計算和渲染都由分離的電腦來完成。如此一來,頭盔和主機都能達到最高配置和性能,可以提供最極致的沉浸式體驗。


效果好,代價就是貴。以市場上最出名的HTC VIVE為例,這套VR設備包括一個頭顯,兩個操控手柄,兩個定位器,目前售價5488元,這還是降價1400元之後的價格。



光有這套設備還不頂用,因為它對顯卡,CPU的苛刻要求,必須在為其配置一臺高性能電腦搭配起來才能享用,而目前這樣的電腦在市面上也都在5000~10000之間。


因此,要享受極致的VR遊戲體驗,需要花掉1萬到1.5萬元,這是比不小的數目,只有才肯下這樣的血本。


VR一體機


VR一體機就是顯示和內容處理都集成在了小小的VR頭盔裡,類似於把VR主機和頭顯合併了。


但是頭盔畢竟不能做地太大太重,所以VR一體機在使用效果上雖然差於主機VR,但是遠好於依賴手機的VR眼鏡,並且擁有便攜的優勢。


除了體驗和便攜之外,VR一體機的價格也相對更有優勢。目前愛奇藝的4K高清VR一體機售價3000出頭,Facebook的Oculus Go售價是1000出頭,離普羅大眾的接受能力越來越近了。


就在2018年1月份的美國CES(消費電子展)上,小米宣佈和Oculus合作的小米VR一體機將會在今年上市。

按照慣例,小米的售價會更有誘惑力,再加上龐大的發燒友粉絲群體,會推動VR在國內的近一步普及。

總結

注意,敲黑板了!


  1. VR也叫虛擬現實,可以提供沉浸式的視頻或者遊戲體驗,VR的特徵是沉浸-交互-構想。

  2. VR起源很早,從最初的構想發展到如今,已有八十餘年,目前仍處於設備和內容普及階段。

  3. VR的應用領域很廣,和個人密切相關的有:娛樂、賽事直播,購物和廣告,旅遊和探索,教育及模擬等等。遊戲和視頻是最大的驅動力。

  4. VR個人設備主要分為移動VR,主機VRVR一體機這三種。好奇想嚐鮮可買移動VR,遊戲發燒友買主機VR,一般用戶可嘗試VR一體機。



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