《中國虛擬現實產業白皮書》第一章 VR概況分析

《中國虛擬現實產業白皮書》

《中國虛擬現實產業白皮書》由一見歷時2個月傾心製作，白皮書從VR行業的發展概況、用戶行為研究、產業鏈分析、行業應用研究、行業投資邏輯、創業盤點六個部分對VR產業生態的深度解讀，同時收錄了國內VR領域知名創業公司的信息，涵蓋硬體、開發者工具、遊戲、電影、媒體、社區等領域。

由於《中國虛擬現實產業白皮書》共計六章，內容較多。

一見將在春節期間對白皮書進行內容連載

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第一章 VR概況分析

1.1 虛擬現實歷史與起源

1.2 虛擬現實概念定義

虛擬現實（Virtual Reality），簡稱VR或稱靈境技術或人工環境。虛擬現實是利用計算機模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供一種多源信息融合的互動式的三維動態視景和實體行為的系統模擬使用戶沉浸到該環境中。

1.3 虛擬現實技術與關聯學科

虛擬現實技術是模擬技術的一個重要方向,是模擬技術與計算機圖形學,人機介面技術,多媒體技術,感測技術,網路技術等多種技術的集合是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。

虛擬現實技術(VR)主要包括模擬環境、感知、自然技能和感測設備等方面。

模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，並對用戶的輸入作出實時響應，並分別反饋到用戶的五官。感測設備是指三維交互設備。

1.4 虛擬現實技術原理

虛擬現實是以模擬的方式給用戶創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界,並通過頭盔顯示器（HMD）、數據手套等輔助感測設備，提供用戶一個觀測與該虛擬世界交互的三維界面，使用戶可直接參与並探索模擬對象在所處環境中的作用與變化，產生沉浸感。

1.5虛擬現實技術特性

關於虛擬現實技術的基本特徵，美國科學家Burdea G.和Philippe Coiffet曾在1993年世界電子年會上發表的「Virtual Reality Systems and Applications"一文中提出一個「虛擬現實技術的三角形"，簡明地表示了虛擬現實的3個最突出的特徵：交互性(interactivity)、沉浸性(immersion)和想像性(imagination)，即虛擬現實的「3I"特性，此種虛擬世界由計算機成，可以是現實世界的再現，亦可以是構想中的世界，用戶可藉助視覺、聽覺及觸覺等多種感測通道與虛擬世界進行自然的交互。

1.5.1 交互性

傳統的人機交互指的是通過滑鼠和鍵盤與計算機進行交互，進而得到反饋。虛擬現實技術中的交互性指的是參與者與虛擬環境之間以自然的方式進行交互。使用者可以藉助專用的三維交互設備(如立體眼鏡、數據手套、三維空間交互球、位置跟蹤器等感測設備)進行交互。立體眼鏡是用於觀察3D模擬場景VR效果的裝置，它利用液晶光閥高速切換左右眼圖像原理，是目前最為經濟適用的VR觀察設備。數據手套是虛擬現實應用的主要交互設備，它作為一隻虛擬的手或控制項用於3D VR場景的模擬交互。頭盔顯示器又稱數據頭盔或數字頭盔，是虛擬現實應用中的3D VR圖形顯示與觀察設備，可單獨與主機相連以接收來自主的3D VR圖形信號。頭盔顯示器的沉浸性優於立體眼鏡。

1.5.2 沉浸性

沉浸性又稱臨場感，指用戶感受到作為主角存在於虛擬環境中的真實程度，被認為是VR系統的性能尺度。一般來說，導致「沉浸性"產生的原因主要有以下兩方面。

多感知性(multi-sensory)，理想的虛擬現實應該具有人所具有的多種感知功能。

自主性(autonomy)，自主性就是指虛擬環境中物體依據物理定律做出動作的程度。另外，影響沉浸性的因素還有圖像的深度信息，畫面的視野，實現跟蹤的時間或空間響應，以及交互設備的約束程度等。

1.5.3 想像性

想像性是指在虛擬環境中，用戶可以根據所獲取的多種信息和自身在系統中的行為，通過聯想、推理和邏輯判斷等思維過程，隨著系統的運行狀態變化對系統運動的未來進展進行想像，以獲取更多的知識，認識複雜系統深層次的運動機理和規律性。「交互性"和「沉浸性"這兩個特徵，是虛擬現實與其他相關技術最本質的區別。

1.6 VR、AR、MR技術特徵與區別

1.6.1什麼是增強現實？

增強現實（Augmented Reality，簡稱AR），也被稱之為混合現實。它通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。

1.6.2什麼是混合現實？

混合現實（Mix reality，簡稱MR），即包括增強現實和增強虛擬，指的是合併現實和虛擬世界而產生的新的可視化環境。在新的可視化環境里物理和數字對象共存，並實時互動。

系統通常採用三個主要特點：1. 它結合了虛擬和現實； 2. 三維可視化； 3. 實時運行。

1.6.3 VR和AR的區別：

簡單來說，虛擬現實（VR），看到的場景和人物全是假的，是把你的意識代入一個虛擬的世界。增強現實（AR），看到的場景和人物一部分是真一部分是假，是把虛擬的信息帶入到現實世界中。

1.6.4 交互區別

VR設備：因為VR是純虛擬場景，所以VR裝備更多的是用於用戶與虛擬場景的互動交互，更多的使用是：位置跟蹤器、數據手套（5DT之類的）、動捕系統、數據頭盔等等。

AR設備：由於AR是現實場景和虛擬場景的結合，所以基本都需要攝像頭，在攝像頭拍攝的畫面基礎上，結合虛擬畫面進行展示和互動，比如Google Glass.

1.6.5 技術區別

類似於遊戲製作，創作出一個虛擬場景供人體驗，其核心是Graphics的各項技術的發揮。和我們接觸最多的就是應用在遊戲上，可以說是傳統遊戲娛樂設備的一個升級版，主要關注虛擬場景是否有良好的體驗。而與真實場景是否相關，他們並不關心。

VR設備往往是浸入式的，典型的設備就是Oculus Rift。

AR應用了很多Computer Vision的技術。AR設備強調復原人類的視覺的功能，比如自動去識別跟蹤物體，而不是手動去指出；自主跟蹤並且對周圍真實場景進行3D建模，而不是打開Maya照著場景做一個極為相似的。典型的AR設備就是普通移動端手機，升級版如Google Project Tango。

MR設備公司：Magic Leap（關於 Magic Leap 的產品，Rony Abovitz 將它描述為一款小巧的獨立電腦，人們在公共場合使用也可以很舒服。此外，它還涉及視網膜投影技術。）

1.7 虛擬現實發展的問題

隨著虛擬現實行業相關聯技術的提升，資本驅動著行業爆發點正在逼近，但業內人士表現出喜憂參半。一方面，虛擬現實本身所需要的一些支撐技術現在已經逐步成熟，所創造的用戶體驗也開始逐步到達一個被大眾和消費者所接受的水平。另一方面，市場亂象，出現很多概念炒作大過產品本身、資本的熱捧勝過技術的攻關，市場過度炒作，產業化應用還未成型。

VR產業化進程仍處在萌芽階段，消費級虛擬現實設備和VR殺手級應用的出現將會成為整個市場的轉折點。虛擬現實打破了人類對視覺和觸覺的感知，交互將是未來重要的點，藝術手法需要被大量的探討。VR未來，一定是技術和藝術雙驅動，虛擬與現實之間的通道正在形成，人們藉助VR可以以第一人稱視角去探索未知的環境，包括一些人類難以到達的環境。

1.8 虛擬現實產業標準進展概況

2016年VR消費元年已經結束，虛擬現實產品在全球相關企業和創業者的助推下，相繼將上百款VR產品帶進了人們的視野，更有一大批VR硬體創新企業，將頭戴VR產品送到了體驗玩家們的手中，尤為突出的是市面上大量的360度全景視頻被打上了VR視頻的標籤。

第30屆ISO/IEC JTC1/SC24（計算機圖形圖像處理及環境數據表示分技術委員會）全會及工作組會議於2016年8月22-26日在北京成功舉行，中國代表在此次會上提交了2項標準提案，分別為《Virtual Human Interaction（虛擬人體交互）》、《Test Automation Framework For VR（VR自動化測試框架）》；還提交了2份大會報告，分別為《Progress on Head Worn Display Technologyfor Augmented Reality （虛擬現實頭戴式顯示器技術進展）》和《Virtual Re-ality Video Format （虛擬現實視頻格式）》。

此前，我國在虛擬現實國際標準化領域尚處於空白階段，隨著本次國際會議的召開，預示著在虛擬現實領域中國正式登上國際標準化舞台。全國信標委圖形圖像分委會將帶領和推動中國先進技術和理念走出國門，積極推進將其轉換為國際標準，增強中國技術優勢，推廣標準應用範圍，進一步擴大我國在虛擬現實國際標準化領域內的影響力和號召力，中國向虛擬現實國際標準化走出了第一步。

編輯：付瑞雪

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