VR虛擬現實概況與核心技術
這裡是科技前哨，我是趙文軒。與你一起努力成為掌握先進科技的企業家。
連接創新上下行，讓產業用好技術，讓技術賦能產業。
前幾篇概況的為你介紹了產業理解，現在我們繼續回到對於科技的探索，相信再次看科技領域的時候，你會有一種「功力大增」的感覺，因為你已經有了技術、周期與產業的概念了。
虛擬現實在2016年初大熱，下半年降溫，2017年回溫，但決定它未來走勢的關鍵性時刻是2018年。
我們會逐個介紹VR、AR和MR，抓住最近的機會。
虛擬現實(Virtual Reality)，簡稱VR，是利用電腦設備模擬出一個虛擬的三維空間，再運用沉浸式頭戴設備，為使用者提供視覺，聽覺，和一定程度上的觸覺反饋，讓使用者能夠身臨其境地探索模擬的未知三維空間。
一、VR虛擬現實歷史
第一階段：探索階段，出現虛擬現實的基本思想
1956年Morton Heileg開發出名為Sensorama的摩托車模擬器，具有三維顯示及立體聲效果，能產生振動和風吹的感覺。
1968年Ivan Sutherlan開發出第一個計算機圖形驅動的頭盔顯示器HMD(Head-mounted Display)及頭部位置跟蹤系統。
第二階段：開始形成虛擬現實的基本概念，出現較典型的虛擬現實系統
M.W. Krueger設計的VIDEOPLACE系統：
由計算機生成的圖形環境，在該環境中參與者看到他本人的圖像投影在一個屏幕上，通過協調計算機生成的靜物屬性及動體行為，可使他們實時地響應參與者的活動。
1985年M.M. Greevy設計的VIEW虛擬現實系統：
因裝備有數據手套和頭部跟蹤器，提供了手勢、語言等交互手段，成為名副其實的虛擬現實系統。
第三階段：全面發展，由研究轉嚮應用階段，在商業、醫學、航空、教育、工程設計、娛樂方面都有所應用
美軍開發的空軍任務支援系統和海軍特種作戰部隊計劃和演習系統（虛擬軍事演習）。
CAD&CG國家重點實驗室開發的桌面虛擬建築環境實時漫遊系統。
2015及以後上市的虛擬現實頭盔HTC VIVE、Project Morpheus、Oculus Rift和增強現實眼鏡Hololens等。
二、VR技術介紹
1、光場技術
定義：光場是空間中同時包含位置和方向信息的四維光輻射場的參數化表示，是空間中所有光線光輻射函數的總體。光場，就是真實的記錄和復原整個空間環境。
應用領域：
可以解決VR領域的暈動症問題。
可以解決攝影中的失焦困擾。
可進行對高速運動、多主體距離較大場景以及光線不足的室內拍攝。
通過光場數據合成視角來實現虛擬3D顯示。
光場採集方法：
用微透鏡陣列相機
多相機陣列
掩膜及其他相機孔徑處理方案
光場應用方向：
光場拍攝：記錄下整個空間的所有信息。
光場顯示：將所有空間信息完整地復現出來。
2、眼球追蹤
眼圖錄像法
角膜反射法
3、手勢識別/手勢交互
計算機視覺捕捉。代表有：Leap Motion
慣性感測器的動作捕捉。代表有：諾亦騰 - Perception Neuron
手套或機械骨骼
觸覺重定向
4、定位追蹤
藉助硬體：機械式跟蹤器、電磁式跟蹤器、超聲波跟蹤器、慣性跟蹤器、光學跟蹤。
視覺追蹤：SLAM(同步定位與地圖構建)。
激光定位：代表：Vive的Lighthouse。
紅外光學定位：代表：Oculus Rift 主動式紅外光學定位技術+九軸定位系、OptiTrack全身動作捕捉、蟻視的HoloDeck。
可見光定位：代表：PS VR。
5、體感交互硬體
體感座椅
跑步機
體感衣服
頭盔
三、VR市場硬體與產品分析
1、廠商
Oculus、索尼、HTC、三星
2、主要公司及產品
2014年3月Facebook收購Oculus,2016年1月，Oculus rift的CV1消費者版預售。對PC要求高，價格不菲。
小米
2016年下半年，小米推出第一台軟體產品。49元盒子，之後要推出199元的正式VR眼鏡。
GoogleGlass在2013年限量發售，售價1500美元，現已停止。
微軟
微軟 HoloLens全息眼鏡在2016年上市，其售價3000美元。
三星
推出GearVR ,售價99美元。
HTC
2015年HTC和Valve聯合開發HTC vive。
索尼
PSVR。
當然到2017年底的時候，京東已經可以買到非常多的產品了，甚至網易嚴選都在出自己的VR設備。
3、現有問題
需要在台式機，筆記本，平板電腦，手機之外，在額外購買HMD設備。
Oculus消費者版本需要在一台高端pc才能體驗，而全球只有不到全球pc量的1%的電腦可以達到要求。
4、未來預期
標準預期：
450億美元，HMD設備開始普及，但移動電池和電池續航問題還沒有解決。
樂觀預期：
1100億美元，HMD從一款小眾產品變成一個通用平台，移動電池和電池續航問題都以解決。
悲觀預期：
150億美元，完善速度較慢，存在延遲，顯示，安全 隱私 和其他方面的挑戰，在這種情況下主要在遊戲方面取得成功。
四、有待解決的技術問題
1、5G技術
對於畫面質量和視角的要求，目前的4G網路速度都不能滿足，只能等待超高速的5G網路到來。另外，VR/AR的3D計算機圖形處理、3D音效等，都要消耗大量的數據流量。
中國初定於2020年啟動5G商用計劃，最早試點估計也要在2019年以後了。
2、光場技術
廣場技術能使得外界的3D信息被完整採集，解決在移動當中的失真問題。
3、計算能力
真正複雜計算的處理還沒辦法完全做到手機上，依然需要PC的支撐，目前顯示不夠流暢、時間長觀看導致頭暈等問題還不能夠完整解決，因此計算能力還需要花費不少時間。
4、周邊設備
玩遊戲時，需要一個比較完整的遊戲體驗，所以虛擬現實遊戲絕不只是頭顯，甚至需要全身套裝。
北京時間2月10日早間消息，Oculus已經開發了Touch手柄，可以充當虛擬手槍，並在虛擬場景中抓取物體，但該公司CEO馬克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）周四又展示了一款新的虛擬現實手套原型產品。
扎克伯格寫道：「我們正在開發新的方式，將你的雙手帶入虛擬現實和增強現實，只要戴上這幅手套，你就可以繪畫、敲打虛擬鍵盤，甚至像蜘蛛俠一樣射出蜘蛛網。我現在就在這麼做。」
這副手套的設計似乎很輕薄，採用了OptiTrack Prime 17W攝像頭來感應手套的位置，而非Oculus開發的感測系統。與自主開發攝像頭相比，這樣可以幫助Oculus使用更低的成本快速測試這套裝備。
扎克伯格正在體驗Oculus的VR手套
總結一下：
1、VR行業受到硬體出貨量的影響較大。應當先投資硬體，布局更偏底層的技術與硬體解決方案。之後做好垂直應用，再擴展成為平台。這樣更符合行業發展規律。
2、遊戲是一個強需求，VR行業的大發展依然需要依靠遊戲，VR遊戲的體驗需要軟硬結合，需要完備的周邊設備。只有這些方向成熟后，整個VR產業才能夠成熟化。
3、VR的核心技術包括光場技術、眼球追蹤、手勢識別/手勢交互、定位追蹤和體感交互硬體五部分。
4、VR硬體基礎層面面臨的挑戰有5G技術網路問題、光場技術、計算能力和周邊設備四個方面。
下一節我們會為你介紹AR概況與技術。