VR技术·上|有关VR的“灵魂拷问”

Original 上海侦探队 NeXTSCENE

NSR (NeXT SCENE Research) 位于纽约哥伦比亚大学创业实验室，是最专业和先锋的沉浸式体验报道媒体和社群。致力于促进艺术和新技术融合，打破传统剧场舞台的边界，探索未来体验式娱乐的发展方向。

VR技术·上

有关VR的“灵魂拷问”

2014年3月，Facebook率先宣布以20亿美金收购Oculus，随后谷歌对Magic Leap公司投资5.24亿元，索尼等巨头也纷纷加入VR产业。

2016年开始，国内也刮起了“VR风”，各类VRXX层出不穷。这股风头持续至今，“VR元年”还在继续。

但，最初的狂热褪去，冷静下来理性思考，你真的懂VR吗？

什么是VR？

（以下内容约3.4k字，阅读时间较长，知识点众多，

请未成年在家长陪同下观看，成年人倒杯水坐下慢慢看）

VR定义

VR的全称为Virtual Reality，中⽂翻译为“虚拟现实”。1968 年计算机图形学之父Ivan Sutherlan 开发了第一个计算机图形驱动的头盔显示器HMD及头部位置跟踪系统，是VR技术发展史上一个重要的里程碑。

图片来源：m.expoon.com

帝国理工学院教授Jennifer Whyte对于VR的定义是：Application in which we can interact with spatial data in real time.

定义有三个关键词：

Interact：用户要能和数据以及信息互动
Spatial：VR⾥的模型或者信息是3D
Real Time：与信息的互动要是即时的

成像原理

VR与传统屏幕的不同，追根溯源起来我们要先聊一下人眼如何形成“立体感”。立体感的产生原因主要是“双眼效应”。人有两只眼睛，两只眼睛的位置不同，一只靠左一只靠右。视网膜收集到不同的景物信息，在大脑中进行叠加，这样就会产生距离感和立体感。

图片来源：jx.house.ifeng.com

小时候我们玩过的红绿眼镜就是营造了左右眼视差来实现的立体感。而立体电影的“两种”影像是利用两个角度稍微不同的摄影机所拍摄的，然后再由不同偏振方向的光线呈现在萤幕上面，而配套使用的立体眼镜上面是两块不同的偏振片，当光线通过偏振片(佩戴的立体眼镜)时，偏振片会滤去偏振方向与偏振片不同的光线，而只保留方向相同的光线，从而使用者的两眼就分别接受到不同的光线，而产生视觉上的错觉——立体效果。

图片来源：sohu.com

人根据光强衰弱（近处物体清晰，远处物体模糊）可以一定程度分辨物体远近，而且人眼并非平面，因此即使单眼视角是可以分辨立体物体的。

VR分类

广义上来说，VR有三个维度/层面：

Immersive：即为用户所有感官都融⼊虚拟世界中，⼤家经常说到的Occulus Rift就属于此类，因为所有感官都被虚拟环境所包围；
Non-immersive：同第⼀类相反，其并不提供⼀个全面的感官替代，而是让用户通过⼀个屏幕之类的媒介与虚拟信息等进⾏互动，⽐如全景看房，全景看车；
Augmented：把虚拟信息和现实世界融合要想再复杂的分类，VR，特别是 Augmented Reality （即AR），当然还有更细的分类：Real Reality (真实现实）→ Augmented Reality (融合现实，投射虚拟物品到现实物品上）→ Mediated Reality （现实物品虚拟化）→ Augmented Virtuality (融合虚拟，从虚拟环境中嵌⼊现实物体）→ Virtualized Reality （虚拟化现实，将现实物体投射到虚拟环境中）→ Virtual Reality (虚拟现实，所有现实物体及环境被虚拟化）。

交互方式

据资料显示，目前公认的VR交互共涉及八部分技术：动作捕捉（ Perception Neuron），触觉反馈（称其为“VR的心脏”），眼球追踪（被称为“VR的心脏”，尚未有完美方案），手势跟踪（NimbleVR），方向追踪，语音交互，传感器（如万向跑步机），一个真实场地（虚拟现实主题公园The Void）。

图片来源：item.btime.com

应用

以上所述并不足以支撑“VR是一种刚需”，毕竟很多功能并非VR独有。但不是刚需就不代表其为一种伪需求。VR系统已经在某些方面显露出革命性的曙光：

成本低。例如应用在⻜⾏员的训练中，特别是考验在紧急情况下的处理方案，相比于真正发生灾难性后果，预演的效果不言而喻；
对问题的发现能提前，⽐如处理工业建筑设计上的不足和与客户期望的偏差。运⽤VR能很直观的让客户体验到未来成型项目，提早解决将来由于理念不同带来的问题；
全感官的体验，目前其主要体现在娱乐业，但对于建筑行业以及教育⾏业也很重要。

图片来源：yiweifen.com

福布斯技术委员会的14名成员曾经于2018年预测了虚拟现实（VR）和人工智能（AI）技术改变世界的14大应用方式。这些预测涵盖了诸多领域，从医疗保健、建筑、教育、工作方式到日常生活。包括产生首席AI官的职位，将VR和AI技术的结合从而为学习者提供身临其境的个性化学习并彻底改变现有教育的方式等。

虚拟现实VR是一场交互方式的新革命，人们正在实现由界面到空间的交互方式变迁。未来多通道的交互将是VR时代的主流交互形态。

什么参数影响VR设备的效果？

现在人们想要体验VR设备带来的沉浸式体验，最方便最直接的就是选购一台VR头戴设备，用于观看视频或者畅玩游戏。目前市面上的VR头戴设备经过了数次迭代跟技术更新，已经出现了8K分辨率的高清画质，总体来说它们具有以下特点：便携、技术前景乐观、十分多的第三方配件。但也有一些不足：画质音质不足、佩戴尚不舒适、国内使用复杂、平台游戏少、用户群体有待开发、VR头显总体价格居高不下等。

图片来源：ifanr.com

第一次接触的消费者在选购时也会遇到一些迷惑：VR设备怎么选择，那些参数和专业名词都代表什么？除了钱，还有什么在阻碍我们体验完整的VR？

VR最重要的体验来自眼睛，其次是其他身体感受。

眼睛感官是最重要的，包括以下：

1.平滑细腻的影像，主要受清晰度和帧数影响；

2.可视角度。可视角度决定沉浸感。人眼的视野可以达到220度，如果视野受限，我们就感觉类似隔着门缝看世界。

身体感受主要是互动性，追踪精度以及舒适度。

根据重要性的排序，有高级玩家给出这样的排序：清晰度 > 帧数 > FOV可视角度 > 追踪精度 > 舒适度。

图片来源：pushthink.com

清晰度

影响清晰度的因素首先是VR设备的分辨率，其次是镜片的质量。大多数设备为了降低成本缩小体积，都选用了菲涅尔滤镜对图像进行放大，而不是采用昂贵的透镜阵列方式。所以在分辨率相同的情况下，谁拥有更好的镜片,谁的清晰度就最好。而 Valve Index的双晶体镜片设计种优化后的双菲涅尔透镜设计,从而能实现更好更有效的分辨率。

图片来源：chtf.com

帧数

帧数主要取决于屏幕刷新率，但实际效果不仅受此限制。

据官方宣称Index有120Hz刷新率，小派5K+也达到了同样的参数。但要说的是，不同游戏对不同设备有着不一样的优化效果，所以显示屏幕的设计刷新率并不一定就是眼镜能看到的帧数，实际效果还是要看处理画面的能力是否拖了后腿。当然游戏的更新也会使得画面帧数有浮动。

图片来源：tuxi.com.cn

FOV可视角度

FOV的重要性就像显示器的比例。如果让大家回到早期的4:3显示屏去玩游戏，可能大家都会摇头。目前的显示器标配16:9，而且21:9的带鱼屏也在逐步流行，同时还在扩大，这样做的目的就是让显示视野更贴近人类的视野。所以FOV自然是越大越好。比如小派5K+号称可以达到170度的可视角度，真正贴近了人类视野，远大于Vive Pro跟Rift S等设备。那么同时，更大的Fov也有其缺点，比如边缘分辨率会差，边缘会有一些图像撕裂，同时图像会有轻微的鱼眼效应。

追踪精度

基站类追踪（Outside-in），主要通过环境内放置2个或多个信标，向头盔发送信号，通过算法确定位置。因此信号的频率决定了定位精度。现在业内认为由内向外（Inside-out）的定位是未来的趋势。由内向外的方式不需要定位基站（灯塔），所以对追踪精度不高的用户可以考虑，如不玩《Beat Saber》的手速跟不上的朋友。

以Oculus公司的Quest一体机为例，它使用Oculus insight追踪系统，不需要定位器与基站，所有东西可以放在一个小盒子里拎走。而且Quest十分方便，戴上即玩，结束即摘，不需连接电脑。当然他也不是完美的：帧率不高，可视角度不够大，画质甚至比不过一台高分辨率的手机。虽然三千多的售价仍然令学生等普通消费者略显尴尬，但是它还算是为“VR下乡”迈出了一步。

图片来源：taobao.com

当然，现有的设备都不可能提供电影级别的VR体验，且价格偏贵，可体验内容不多。是趁机入手做名时代弄潮儿，还是谨慎观望看旁人试水？这就要拍拍自己的心和钱包来决定了。

另外，本文最后链接附送了一份自制VR纸盒的图纸（pdf版），心（pin）灵（qiong）手（ru）巧（wo）的朋友可以尝试。（提取码：ynr0 ）

（以上为配套使用说明）

什么内容为VR体验赋能？

图片来源：bilibili.com

b站名为“老师好我叫何同学”的up主，曾因对5G应用做出“有天我们回望此刻，会发现速度是5G最无聊的应用”的预测而大火。如今VR的情况与此有点异曲同工之妙：技术依然在前进，但一系列感官并不够真实的VR看房、VR看车，以及饱受吐槽的VR博物馆等内容让我等普通看客有点儿失望。

图片来源：kaoyanaili.tuxi.com

绿洲团队自研的VR游戏“绿洲VR”于12月12日全球首发登录Steam,其上线版本同时支持PC和VR双平台,这款内测期间被玩家评为“最值得期待的国产VR游戏”，正式上线后采取下载免费的策略。

图片来源：baidu.com

与之前爆红网络的“教老外说中文”的VRchat相比，“绿洲VR”是提供完全沉浸式社交体验，包括全身追踪、社交、创造等。

它是否能成为下一个“新晋网红”也许还需要经历时间的推敲，但描述这款游戏，或许会让你对VR体验有全新的期待。

图片来源：cloud.tencent.com

全身追踪，顾名思义，就是从嘴唇、面部表情、眼球到四肢手指的全方位追踪，在虚拟世界里完全还原你的所作所为；社交是让你在三维虚拟世界里认识新的朋友，并且在虚拟世界里唱歌跳舞、玩狼人杀桌游、杀僵尸打怪升级；创造是赋予用户在虚拟世界里“定义”的权力，让你可以“定义”自己的形象、创造自己喜欢的世界、和朋友一起玩耍的小星球等。

网友“青山风OK”表示，体验过《绿洲》后，“除了VRC，类似的东西还有RecRoom，Sansar，国内的除了绿洲，更早的有个叫VRlife的，其实都各有特色。但相比于RecRoom和Sansar两个国外作品，国内的VRlife和绿洲真的就显得稚嫩很多。”

不过亲民的是，虽然是VR游戏，但它也可以用键鼠操作，这就降低了用户的门槛。同时也有玩家戏称“0元买游戏，3000元买设备”。

游戏还可以通过SDK上传自己喜欢的人物模型,相信这可以让很多宅男在虚拟世界中实现自己梦想。官方也透露在不久的更新版本中将增加世界编辑器,玩家可以自由创造心中的那个“绿洲”。