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关于VR,这篇科普可以说是很全面了

很久以前,某哲学家提出了这样的一个实验——

假设,将一个大脑从人体取出,放入一个装有营养液的缸里维持着它的生理活性。

同时,超级计算机通过神经末梢向大脑传递和原来一样的感官神经信号,并对于大脑发出的信号给予和平时一样的信号反馈。

此时,大脑所体验到的世界,其实是计算机制造。那么,大脑能否意识到自己生活在虚拟现实之中?

这个大胆的设想确实过于疯狂,目前在技术和伦理上都没有条件来做这个实验。但是其思想却和现在正在越来越火的一项技术不谋而合——那就是VR

VR到底是什么?是怎么来的?到底能干什么?本文将解答这一系列疑问。

什么是VR?

VR,Virtual Reality,中文意思是“虚拟现实”。

就是通过一系列技术手段来制造虚拟场景,并模拟各种感官输入来欺骗大脑,来营造一种身临其境的真实感受。VR能让人沉浸其中,并和虚拟世界进行交互。

首先,我们来到2018年初在西班牙巴塞罗那举办的MWC大会上,这里有一个有趣的VR应用。

这个应用叫“飞鹰峡谷”,模拟的是乘坐热气球飞升在高空,饱览非洲峡谷,繁华都市,热带雨林等奇观。

现场有一个真实的1:1热气球座舱,以及让体验者可以真实操作热气球的控制系统,触碰到的一切东西都是真的,从座位到燃料都是真实不假。

但也仅限这些基础设施是真的了,之后你看到的,听到的,感受到的,加速飞升时的超重和降落时失重的感觉都是虚拟出来的。

想想看,你按下启动按钮,热气球开始点火并加速飞升,你能看见气球推进器上熊熊燃烧的火焰,能感受到火焰的温暖和热风的吹拂,720°无死角地从各种角度欣赏峡谷奇观,头顶的蓝天白云,你旁边的乘客的叽叽喳喳,以及不远处其他气球的随风飘动。

此时,虽然你只是坐在展厅的一个模拟热气球座舱里,但你看到的,听到的,感受到的却全部是在高空的热气球里欣赏的美景,你的大脑已经完全投降,沉浸在这虚拟的世界之中,并相信这一切都是真实的!

你看到、听到、感受到的,是这样的:

而实际上,你只是站在VR展厅里的热气球模拟座舱上,戴着VR头盔,手舞足蹈地沉浸在虚拟的世界中。旁观者可能觉得你傻兮兮的,但是,子非鱼焉知鱼之乐呢?

好了,通过上面的例子,大家对VR应该有了一个直观的了解,但业界是怎么定义VR的特点的呢?

简单地说,VR之所以称之为VR,主要有3大特点,业界也叫“3I”:沉浸(Immersive),交互(Interaction),构想(Imagination)

  • 沉浸(Immersive)

沉浸感的来源就是机器通过模拟各种感官的输入来欺骗大脑,让大脑相信自己所看到的,所听到的,所感受到的全部都是真实的,于是整个人全身心地投入到了这个虚拟的世界中去。

一般来说,我们是通过眼,耳,鼻,舌,身这些器官来感受世界的,对应的就有视觉,听觉,嗅觉,味觉,触觉,知觉等主要感官输入,再结合冷热感,痛感,平衡感,动感,加速感等更复杂高级的这些感官的共同作用来精确地感知外部世界。

在这些感官输入中,视觉和听觉输入占据了90%以上。俗话说,百闻不如一见,耳听为虚眼见为实,就是说,听觉非常重要,但视觉至关重要。

因此,VR设备主要在视觉和听觉上下功夫,营造水平和垂直两个平面,三维720°的视觉输入,加之三维立体的听觉输入,虚拟世界就基本上可以让大脑信以为真了。

  • 交互(Interaction)

有了沉浸感,但虚拟世界如果只能看不能摸,完全无法交互的话,大脑还是会回过神来,意识到这一切终究只是幻象,最终人会感到出戏,既影响了沉浸感,也让虚拟现实的乐趣大为降低。

因此,虚拟现实必须提供各种输入设备,跟踪人手的精细动作,身体跑,跳等动作,并在虚拟现实中进行反馈。

比方说,你举起手枪瞄准僵尸,在画面中那个僵尸就血肉横飞砰然倒地,你拿起一块石头,应该能感受到石头的坚硬和沉重,你伸手摸虚拟女友的脸,应该能感受到皮肤的细腻柔软和肉体的温暖。

有了这些交互,虚拟世界将更加的真实,也能迸发出更多的想象力,让虚拟现实更好玩。

  • 构想(Imagination)

除了前面两点,虚拟现实的另一个重要特点就是构想。

虚拟现实完全突破了对现实的模拟,完全可以模拟现实中完全不存在的场景,不存在的事物联系和运行规律,从而以和现实完全不同的方式来对大脑进行操控,创造出更多神奇的应用。

VR是怎样站在风口的?

VR的历史,比你我想象中的要长得多。

第一阶段:幻想

1932年,英国著名作家阿道司·赫胥黎在长篇小说《美丽新世界》中,以26世纪为背景,幻想了未来社会中人们的生活场景,里面提到“头戴式设备可以提供图像,气味,声音等一系列真实的感官体验,以便让观众能够更好的沉浸在电影的世界中。”

1935年,美国的斯坦利·威因鲍姆写了一篇名为《皮格马利翁的眼镜》科幻小说。

书中提到一个精灵族教授发明了一副眼镜,戴上这副眼镜后,就能进入到电影当中,看到、听到、尝到、闻到和触到各种东西,成为故事的主角,还能跟故事中的人物交流。

这两篇小说是对虚拟现实带来的沉浸式体验的最初描写,这些最有趣的头脑创造出来的神奇设备,在今天看来无疑就是VR头盔了。

第二阶段:萌芽

1963年,美国的未来学家雨果·根斯巴克发布了他的发明—Teleyeglasses,一款头戴式的电视收看设备。

这个人造词的意思由电视+眼睛+眼镜组成,虽说离今天所说的VR技术差别还有点大,但VR的种子已经埋下。

1965年,美国科学家伊凡·苏泽兰提出了感觉、交互真实的人机协作新理论,之后,美国空军开始用虚拟现实技术来做飞行模拟训练。

1968年,伊凡·苏泽兰研发出视觉沉浸的头盔式立体显示器和头部位置跟踪系统,叫做达摩克利斯之剑。

这种头戴式显示器相当原始,也相当沉重,不得不被悬挂在天花板上,但其形态上已经接近我们现在看到的VR设备了。

经过这些聪明大脑不断的努力,VR终于不再是科幻小说中的情节,在现实中已经开始了萌芽。

第三阶段:破土

1982年,导演史蒂文·利斯伯吉尔执导的一部剧情片《电子世界争霸战》上映,第一次将虚拟现实带给了大众,对后来的VR的普及影响深远。

随后,在美国上世纪的整个80年代,科技圈掀起了一股VR热。

1983年,美国国防部与陆军共同制订了仿真组网计划。

随后,宇航局开始开发用于火星探测的虚拟环境视觉显示器。这款虚拟现实设备叫VIVED VR,能在训练的时候帮助宇航员增强太空工作临场感。

1984年,贾瑞恩·拉尼尔创办的VPL Research公司推出了一系列的VR产品,包括数据手套、VR头显、环绕音响、3D引擎、VR操作系统等。

尽管这些产品价格非常昂贵,离普通人的生活还有相当的距离。但毕竟贾瑞恩·拉尼尔是第一个将VR设备推向民用市场的人,因此他以“虚拟现实之父”的美名被载入史册。

第四阶段:生长

20世纪90年代,VR开启了全球第一波热潮,并迎来了VR街机游戏的短暂繁荣。与此同时,科技公司也纷纷布局VR。

1994年,虚拟现实建模语言、建模语言出现,为图形数据的网络传输和交互奠定基础。

1995年,任天堂推出了当时最知名的游戏外设设备之一Virtual Boy,但这款革命性的产品,由于太过于前卫得不到市场的认可。

1998年,索尼也推出了一款类虚拟现实设备,极尽炫酷之能事。

1999年上映的电影《黑客帝国》,被称为最全面呈现VR场景的电影。它展示了一个全新的世界,异常震撼的超人表现和逼真的世界一直是虚拟现实行业梦寐以求希望能实现的场景。

纵观整个上世纪90年代,基本当时的科技公司都在VR,但都以失败告终,原因主要是技术还不够成熟,产品成本奇高。

但通过这一代开拓者的努力尝试,为后面VR的积累和扩展打下了坚实的基础。与此同时,虚拟现实在全世界得到进一步的推广,尽管还是未得到市场的认可,但该领域的技术理论却在悄然完善。

第五阶段:蛰伏

在本世纪的前十年里,智能手机井喷式发展,虚拟现实仿佛被人遗忘。尽管在市场尝试上不太乐观,但人们从未停止在VR领域的研究和探索。

由于VR技术在科技圈已经充分扩展,科学界与学术界对其越来越重视,VR在医疗、飞行、制造和军事领域开始得到深入的应用研究。

2006年,美国国防部就花了2000多万美金建立了一套虚拟世界的《城市决策》培训计划,一方面提高大家的应对城市危机能力,另一方面测试技术的水平。

2008年,美国南加州大学的临床心理学家利用虚拟现实治疗创伤后应激障碍,通过开发了一款“虚拟伊拉克”的治疗游戏,帮助那些从伊拉克回来的军人患者。

这些例子都在证明,这段时间虽然不见VR明显地开枝散叶,其根系却已开始渗透到各个领域,不断地吸收养分,不断地积蓄着力量,等待着爆发的时刻。

第六阶段:爆发

2014年,VR设备初创公司Oculus被互联网巨头Facebook以20亿美金收购,该事件强烈刺激了科技圈和资本市场,沉寂了那么多年的虚拟现实,终于迎来了爆发。

得益于智能手机在近几年的高速发展,VR设备所需的传感器、液晶屏等零件价格降低,解决量产和成本的问题,VR离普及越来越近了,全球的VR创业者迅速暴增。

同年,各大公司纷纷开始推出自己的VR产品,谷歌推出了廉价易用的Cardboard,三星推出了Gear VR等,消费级的VR开始大量涌现。

2015年末,一份高盛的预测报告引爆了VR业界。主流科技媒体再次把2016年VR扶到了元年的位置上,虚拟现实正式成为“风口”,由此拉开了轰轰烈烈的VR创业热潮。

在不久前巴塞罗那2018 MWC展会上,华为演示了其云VR方案。

在该架构下,所有的VR应用均运行在云端,利用云端的强大计算能力和渲染能力实现VR应用运行结果的处理,并把云端处理过的画面和声音再经过超低时延的5G网络发送到VR设备上。

该方案解除了线缆的羁绊,大幅降低了对VR终端的硬件门槛,非常有利于VR的普及。

从萌芽到爆发,历经了半个多世纪的VR蛰伏,如今乘着5G的风帆,VR已经振翅欲飞。

VR能干些什么?

首先,就是游戏

游戏始终是前沿技术的强大驱动力,每个时代的年轻人都在游戏的陪伴下茁壮成长,从小霸王,到大型网游,再到手游的崛起,这就是游戏的魔力。

以往电子游戏的发展脉络主要是从一片屏幕切换到另一块屏幕,游戏的模式变化并不大,都是盯着电脑或者手机屏幕,用键盘或者触摸屏来操作,而VR游戏就完全不同了。

以这款名为《勇士》的欧洲中世纪风格近战搏斗游戏为例,你将完全置身于中世纪的战斗中,周围全是敌人。你可以自然地通过转头来360°观察周边敌情,还可以四处走动,你手上的感应手柄化身游戏人物手中长矛,可以挥舞胳膊,在战场中刺向敌人。

这是完全不同的体验,多维的感官互动将产生强烈的沉浸感。

当然,虚拟的世界是无限大的,你的房间可没有这么大,加之VR游戏还需要专门设备对你的运动进行反馈,所以实际运动的范围是有限的。所以,玩生化危机打僵尸的VR游戏的时候大抵是下图这样的。

看起来似乎是有些傻,不过,既做了跑步运动,还在游戏中获得了类似真枪实弹一样刺激的快感,怎一个“爽”字了得。

当然,还有另一种“爽”来得更直接更原始,大家应该已经猜到了,那就是VR版的成人内容了。这是比游戏更强烈的驱动力,因为其迎合了广大人民群众最底层的需求。

据统计,色情网站的流量超过全球网络的三分之一。世界上最大的色情网站每月有44亿的访问量,这个数字是CNN官网,或者24小时专门播放体育节目ESPN电视网的访问量的3倍。其庞大的访问量和数据流量甚至让YouTube都相形见绌。

随着虚拟现实设备的普及,据Google Trends Data在2016年7月份的数据显示,在过去的17个月之内,Google上关于“VR色情片”等关键字的搜索增长率达到了惊人的9900%。

目前VR视频和游戏已经成了色情网站的标配内容。

内容的丰富推动着技术的进步和硬件的普及,技术的进步和硬件的普及又反过来推动内容更近一步的繁荣。这个循环对VR产业链的发展有着巨大的推动作用。

除了上述两大驱动力之外,消费级级VR还能用于哪些其他领域?

娱乐 & 赛事直播

从演唱会、体育比赛直播,VR将成为一个能够让你身临其境的体验方式。通过360°摄像机,可以一次性拍下周围的景象,并制成VR视频内容。同步直播到全球每一个角落。

以上图的2018平昌冬奥会为例,即使你不在现场,通过VR头盔照样可以体验胜似现场的观看体验。

购物 & 广告

在VR的加持下,我们上网购物的形式也可能会发生变化。不再是点鼠标,而是能够在虚拟的商店里全方位无死角地看清要买的东西真实的样子,甚至还能触摸到东西的质感。

想象一下,在车展上,除了性感的车模之外,还可以VR试驾,随心所遇更换车型和路况,打破时间和空间的限制,在有限的空间内获得完整的试驾体验。

旅游 & 探索

虚拟旅游将是一个能让很多人期待的事情。你可以尽情游览欧陆风情、夏威夷海滩,狂野非洲等,甚至能尝试海底深潜,地心漫游,火星探秘等真实世界中还无法实现的事情。

无论是实景拍摄的360°视频,还是计算机生成的虚拟场景,VR头显都能让你暂时脱离现实世界的烦恼和羁绊,去往自己心仪的目的地。总有一天,你足不出户就将能够玩遍全世界。

教育 & 模拟

在医疗、物理、天文、地理等无论是什么样的教育领域,VR都能够以让人惊异的方式在视觉上构建出一个世界来,让你进入、学习和扩展。

学生们可以通过VR了解宇宙的发展,古埃及金字塔的建造,或者是来一次无风险的虚拟手术。VR教学模式让任何人都能在极低成本的情况下进行各种各样的学习和锻炼。

想买套VR装备尝尝鲜?

说了这么多,那VR现在的发展现状是怎么样的呢?买一套设备尝尝鲜是否合适呢?

肇端于2014年Facebook收购Oculus对市场的刺激,2016年被称为VR元年,大家都期望着VR能够在之后的1年~2年之内迎来全面爆发。

然而现在VR似乎又从之前的爆发态势走到新一轮螺旋式上升的底端。2017年VR行业依旧保持了匍匐发展的姿态,预期还要经历至少3年~5年的蛰伏。

归根结底,还是因为硬件目前受制于成本和技术普及较慢,内容制作上受制于巨大的成本和盈利模式不够清晰等因素,优质的现象级内容还不够多。

总之,VR的发展仍旧处于早期阶段。

目前的VR设备,大体上分为3类:移动VR,主机VR,VR一体机

  • 移动VR

移动VR是低成本的入门级VR设备,就是把手机装进VR设备里面作为显示,配合VR设备里面的透镜,以及装在手机里的APP来实现VR效果。

移动VR的鼻祖就是谷歌的VR纸盒Cardboard,这东西虽然是用纸糊的,但借助手机的显示,依然能把你领进虚拟世界的大门。

借助手机的这种移动VR硬件也称为VR眼镜,由于成本低,目前软件和内容都已经遍地开花。

硬件有三星的Gear VR,暴风魔镜,还有小米的VR眼镜等等非常多。内容上,目前个大视频网站也都提供了VR视频APP。所以,死宅花几十块到上百块钱买个VR眼镜作为“看片神器”还是不错的。

  • 主机VR

主机VR就是VR头盔只做显示和运动跟踪和反馈,内容的计算和渲染都由分离的电脑来完成。如此一来,头盔和主机都能达到最高配置和性能,可以提供最极致的沉浸式体验。

效果好,代价就是贵。

以市场上最出名的HTC VIVE为例,这套VR设备包括一个头显,两个操控手柄,两个定位器,目前售价5488元,这还是降价1400元之后的价格。

光有这套设备还不顶用,因为它对显卡,CPU的苛刻要求,必须在为其配置一台高性能电脑搭配起来才能享用,而目前这样的电脑在市面上也都在5000~10000之间。

因此,要享受极致的VR游戏体验,需要花掉1万到1.5万元,这是比不小的数目,只有游戏发烧友才肯下这样的血本。

  • VR一体机

VR一体机就是显示和内容处理都集成在了小小的VR头盔里,类似于把VR主机和头显合并了。

但是头盔毕竟不能做地太大太重,所以VR一体机在使用效果上虽然差于主机VR,但是远好于依赖手机的VR眼镜,并且拥有便携的优势。

除了体验和便携之外,VR一体机的价格也相对更有优势。目前爱奇艺的4K高清VR一体机售价3000出头,Facebook的Oculus Go售价是1000出头,离普罗大众的接受能力越来越近了。

就在2018年1月份的美国CES(消费电子展)上,小米宣布和Oculus合作的小米VR一体机将会在今年上市。

总结

注意,敲黑板了!

  1. VR也叫虚拟现实,可以提供沉浸式的视频或者游戏体验,VR的特征是沉浸-交互-构想。
  2. VR起源很早,从最初的构想发展到如今,已有八十余年,目前仍处于设备和内容普及阶段。
  3. VR的应用领域很广,和个人密切相关的有:娱乐、赛事直播,购物和广告,旅游和探索,教育及模拟等等。游戏和视频是最大的驱动力。
  4. VR个人设备主要分为移动VR,主机VR,VR一体机这三种。好奇想尝鲜可买移动VR,游戏发烧友买主机VR,一般用户可尝试VR一体机。

本文分享自微信公众号 - 鲜枣课堂(xzclasscom)

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原始发表时间:2018-03-23

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