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中国XR产业地图 ——2020产业演进情况及商业机会

在人类短短几十年的寿命期限中就能“扰乱”社会发展的第一个技术平台是个人电脑。 移动电话是第二个平台,它们都是在短短的几十…

在人类短短几十年的寿命期限中就能“扰乱”社会发展的第一个技术平台是个人电脑。

移动电话是第二个平台,它们都是在短短的几十年里引发了社会中一切事物的变革。

下一代颠覆性的平台就是虚拟现实,而它已经到来了。

—互联网预言帝凯文•凯利的《必然》

第一部分:扩展现实产业概述

扩展现实技术概念

虚拟现实技术被认为是下一代通用技术平台和下一代互联网的入口,是引领全球新一轮产业变革的重要力量,是经济发展的新增长点,目前已经在工业、军事、医疗、航天、教育、娱乐等领域形成较为成熟的应用,将撬动上万亿元的新兴市场。

据工信部消息,2021年我国虚拟现实市场规模预计将达544.5亿元。

国内通称的虚拟现实产业包括了VR虚拟现实、AR增强现实、MR混合现实等技术及其产业应用,本文统称为扩展现实技术(ExtendedReality,XR)。

其中,虚拟现实(VirtualReality,VR)是利用VR设备模拟产生一个三维的虚拟空间,提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般。简而言之,就是“无中生有”。在VR中,用户只能体验到虚拟世界,无法看到真实环境。

增强现实(AugmentedReality,AR)是VR技术的延伸,能够把计算机生成的虚拟信息(物体、图片、视频、声音、系统提示信息等)叠加到真实场景中并与人实现互动。简而言之,就是“锦上添花”。在AR中,用户既能看到真实世界,又能看到虚拟事物。

混合现实(MixedReality,MR)是AR技术的升级,将虚拟世界和真实世界合成一个无缝衔接的虚实融合世界,其中的物理实体和数字对象满足真实的三维投影关系。简而言之,就是“实幻交织”。在MR中,用户难以分辨真实世界与虚拟世界的边界。

扩展现实技术演进

1929年:LinkE.A.发明了一种飞行模拟器,使乘坐者实现了对飞行的一种体验。可以说这是人类模拟仿真物理现实的初次尝试。其后随着控制技术的不断发展,各种仿真模拟器陆续问世。

1935年:小说家StanlyG.Weinbaum的一本小说中第一次提到了以眼镜为交互载体,囊括视学、听觉、嗅觉、味觉等全方位沉浸式体验的虚拟现实概念,被公认为是虚拟现实概念的首次出现。

1956年:电影摄影师MortonHeilig发明了多通道仿真体验系统Sensorama的仿真模拟器,并在5年后申请了该技术的专利。这款设备通过三面显示屏来实现空间感,从本质上来说Sensorama只是一款简单的3D显示工具,它不仅无比巨大,用户还需要坐在椅子上将头探进设备内部,才能体验到沉浸感。

图:Sensorama仿真模拟器

1968年:计算机图形学之父、著名计算机科学家IvanSutherland设计了第一款头戴式显示设备Sutherland。虽然是头戴式显示器,但由于当时硬件技术限制导致Sutherland相当沉重,根本无法独立穿戴,必须在天花板上搭建支撑杆,否则无法正常使用。这种独特造型与《汉书》中记载的孙敬头悬梁读书的姿势十分类似,被用户们戏称为悬在头上的“达摩克利斯之剑”。但Sutherland的诞生,标志着头戴式虚拟现实设备与头部位置追踪系统的诞生,为现今的虚拟技术奠定了坚实基础,IvanSutherland也因此被称为虚拟现实之父。

图:头戴式显示设备Sutherland

上个世纪70-80年代,是整个虚拟技术理论和概念形成的时期,组成虚拟头盔的各种组件在技术上已经十分成熟,都可以在市面上买到了。

当时的显卡已经能够实现每秒渲染上千个三角面,能够展示比较复杂的三维图像模型,索尼生产的便携式LCD显示器也能将画面完整的呈现出来。Polhemus公司开发出了6个自由度的头部追踪设备,比起Sutherland机械连杆,精准度已经大大提升,同时还省去了很多束缚。同时带有关节传感器的手套实现了体感操作,技术的成熟使得虚拟技术在航天、模拟飞行等领域得到了比较广泛的应用。虚拟现实概念也最终在80年代被正式提出。

1987年:一位著名计算机科学家JaronLanier,利用各种组建“拼凑”出第一款真正投放市场的VR商业产品,这款VR头盔看起来有点像Oculus,但10万美元的天价却阻碍了其普及之路。

图:第一款真正投放市场的VR商业产品

90年代,虚拟技术的理论已经非常成熟,但对应的VR头盔依旧是概念性的产品。

1991年出现的一款名为“Virtuality1000CS”的VR头盔充分展现了VR产品的尴尬之处—外形笨重、功能单一、价格昂贵。但VR游戏的火种却也在这个时期被种下。

任天堂1995年推出的VirtualBoy主机被《时代周刊》评为“史上最差的50个发明”之一,仓促推出市场使得硬件由头戴式变成了三脚架支撑,加上画面显示的红色单一色彩,配属游戏作品纷纷跳票。“VirtualBoy”仅仅在市场上生存了六个月就销声匿迹,VR游戏的首次尝试也就随之烟消云散。

虚拟技术高峰的再次来临的时刻,始于2012年在众筹网站Kickstarter开启的、名为Oculus的VR设备的众筹计划。

这个计划的目标是给大众带来宽视角、低延迟且低成本的沉浸式虚拟体验设备,最终该计划筹集到了250万美元并获得了1600万的A轮融资,idsoftware的创始人之一、“FPS游戏之父”约翰卡马克大神于2013年加盟令Oculus名声大噪,到2014年,Oculus更是以20亿美元的价格被Facebook收购,更是彻底引爆了用户对虚拟现实的关注。

图:名声大噪的Oculus

虽然VR技术再次引人关注是2012年的事情,但并不意味着在此之前技术就处于停滞状态,从2011年开始,索尼就发布了自己的头戴式显示器HMZ系列,从当年的HMZ-T1到现在的HMZ-T3W,直到被命名为PSVR的PS游戏主机专属虚拟头盔面世。

当VR技术的热情被引爆之后,除了索尼PSVR与Oculus之外,国内外的软硬件厂商纷纷布局VR领域,有以PSVR、HTCvive、九又为代表的一体机头盔、也出现了以三星GearVR、暴风墨镜、谷歌Cardboard为代表的支持手机直插的移动VR头盔。

VR设备飞速跃进的同时,虚拟技术本身也已经不再局限于VR,出现了前文提到的VR以外的AR、MR以及CR、SR等技术。

2014年4月,谷歌发布了一款具有“拓展现实”功能(AR)的谷歌眼镜,然而对于大多数用户来说,超过一万元人民币的价格完全没有性价比,所以在2015年1月19日,谷歌停止了谷歌眼镜的“探索者”项目。

在各路巨头纷纷布局虚拟技术之时,老牌厂商微软发布了Hololens头盔加入“虚拟”大战,虽然Hololens头盔具有与AR一样的真实和虚拟信息显示功能,但严格意义上来说,Hololens并不是一款AR设备,因为它不只是增强了现实,从微软发布的多个功能视频上来看,你可以戴着它进行摩托车设计,你戴着它在客厅玩游戏,客厅就是你游戏的地图,虚拟元素以全息3D的方式显示,这就是混合虚拟现实(MR,MixReality)的理念。

图:微软Hololens

  MR设备给你的是一个混沌的世界,它将物理世界实时并且彻底地Bite化,同时又包含了VR和AR设备的功能,从理论上来说,MR技术更有想象空间。

  另有一种影像现实(CR,CinematicReality)理念也与VR和AR技术有着明显的区别。CR概念是Google投资的MagicLeap提出,亦被称为“视网膜投影”。其核心在于,通过光波传导棱镜设计,MagicLeap从多角度将画面直接投射于用户视网膜,从而达到“欺骗”大脑的目的。就是说,画面不是显示在屏幕上,而是直接与视网膜交互,这与MR技术有相似的理念,但同时也有助于解决Hololens头盔视野狭窄与眩晕的问题。可以说,CR是一种终极的虚拟技术,只是目前实现起来还需要一定时间。

还有一种SR( Substitutional Reality )替代实境技术。简单来说SR是一个把现实世界和虚拟世界融合在一起的系统。SR系统会自己建立起一个SR空间,再将SR空间融入本地虚拟世界,同时为本地虚拟世界和远端虚拟世界提供连接服务,存在于不同地理位置的SR空间可以通过SR系统相融合。类似哆啦A梦四次元口袋,将世界各地SR空间中的样本,调动并集合到同一个地方,实现远程投递。

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作者: TOB市场人

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