VR產業白皮書:官方視角解讀虛擬現實

虛擬現實發展情況綜述

虛擬現實技術是一種計算機仿真系統,通過對三維世界 的模擬創造出一種嶄新的交互系統。它利用計算機生成一種 模擬環境,是一種多源信息融合的交互式三維動態視景和實 體行為系統仿真,並使用戶沉浸到該環境中。在產業界,將 虛擬現實定義為三類技術應用方式:虛擬現實(VR,Virtual Reality)、增強現實(AR,Augmented Reality)和混合現實(MR,Mixed Reality)。實際上,在學術界的劃分中,混合 現實技術還分為增強現實和增強虛擬環境(AVE,Augmented Virtual Environment)兩類。

(一)我國虛擬現實產業發展情況

根據《國傢中長期科學和技術發展規劃綱要》(2006~ 2020)的內容,虛擬現實技術屬於前沿技術中信息技術部分 三大技術之一。重點研究電子學、心理學、控制學、計算機 圖形學、數據庫設計、實時分佈系統和多媒體技術等多學科 融合的技術,研究醫學、娛樂、藝術與教育、軍事及工業制造管理等多個相關領域的虛擬現實技術和系統。

我國從 90 年代起開始重視虛擬現實技術的研究和應用, 由於技術和成本的限制,主要應用對象為軍用和高檔商用, 適用於普通消費者的產品近年來才隨著芯片、顯示、人機交 互技術的發展,逐步進入市場。

目前,我國虛擬現實企業主要分為兩大類別。一是成熟行業依據傳統軟硬件或內容優勢向虛擬現實領域滲透。其中 智能手機及其他硬件廠商大多從硬件佈局。比如,聯想與蟻視合作研發的便攜式設備樂檬蟻視虛擬現實眼鏡;魅族與拓 視科技開展合作,推出手機虛擬現實頭盔。



而遊戲、動漫制作廠商或視頻發佈平臺,大多從軟件和內容層面切入。2015 年 7 月,愛奇藝宣佈將發佈一款非商用的虛擬現實應用,目 前已經和一些虛擬現實廠商做瞭初步適配,優酷土豆集團董 事長兼 CEO 古永鏘在首屆開放生態大會上宣佈將正式啟動 虛擬現實內容的制作。二是新型虛擬現實產業公司,包括生 態型平臺型公司和初創型公司。該類型企業在硬件、平臺、 內容、生態等領域進行一系列佈局,以互聯網廠商為領頭羊。 如騰訊、暴風科技、樂視網等。

艾媒咨詢數據顯示,2015 年中國虛擬現實行業市場規模 為 15.4 億元,預計 2016 年將達到 56.6 億元,2020 年國內市 場規模預計將超過 550 億元,我國虛擬現實產業正在高速發 展中。

(二)國際虛擬現實產業發展情況

早在 20 世紀 90 年代,就已經有 3D 遊戲上市,虛擬現實在當時也引發瞭類似於當前的關註度。例如,遊戲方面有 Virtuality 的虛擬現實遊戲系統和任天堂的 Vortual Boy 遊戲 機,電影方面有《異度空間》(Lawnmower Man)、《時空悍 將》(Virtuosity)和《捍衛機密》(Johnny Mnemonic),書籍方面有《雪崩》(Snow Crash)和《桃色機密》(Disclosure)。但 是,當時的虛擬現實技術沒有跟上媒體不切合實際的想象。 例如,3D 遊戲畫質較差,價格高,時間延遲,設備計算能力不足等。最終,這些產品以失敗告終,因為消費者對這些 技術並不滿意,所以第一次虛擬現實熱潮就此消退。

2014 年,Facebook 以 20 億美元收購 Oculus 後,類似的虛擬現實熱再次襲來。在過去的兩年中,虛擬現實/增強現 實領域共進行瞭 225 筆風險投資,投資額達到瞭 35 億美元。 Digi-Capital 數據(2015 年 12 月)顯示,過去 12 個月各企業在增強/虛擬現實領域的投資,其投資額已突破 10 億美元。 而根據 CBInsights 的統計,2014 年全球虛擬現實公司的風險 融資額高達 7.75 億美元,同比增長超過 100%,2015H1 實現 融資額 2.48 億美元。與 90 年代的失敗相比,當前計算機的運算能力足夠強大,足以用於渲染虛擬現實世界。同時,手機的性能得到大幅提升。總之,當前的技術已經解決瞭 90 年代的許多局限。也正因如此,一些大型科技公司逐步參與其中。

Oculus 首席科學傢邁克爾阿佈拉什(Michael Abrash)表示,公司仍在繼續研發觸覺、視覺顯示、音頻和追蹤等方面的技術。這意味著 2016 年發佈的虛擬現實/增強現實產品將開始解決上述問題,並且在未來三、五年裡還會持續改善。 目前虛擬現實行業仍處於起步階段,供應鏈及配套還不成熟,但是發展前景引人想象,預計未來市場潛力巨大。

按照 Digi-Capital 預測,虛擬現實/增強現實硬件和軟件市場潛 力將達到 1500 億美元規模,預計未來 5 年復合增長率超過 100%。而據遊戲行業分析公司 Superdata 預測,到 2017 年底將會賣出 7000 萬臺虛擬現實頭顯,帶來 88 億美元的虛擬現實 硬件盈利和 61 億 美元的虛擬現實軟件盈 利 。 根 據 TrendForce 的最新預測,2016 年虛擬現實的市場總價值將會接近 67 億美元。到 2020 年,如果蘋果加入,其價值可能會高達 700 億元美金。從各咨詢研究機構預測數據來看,虛擬現實/增強現實未來 5 年將實現超高速增長。

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國內外虛擬現實行業在發展過程中的主要區別

(三)虛擬現實標準化情況

虛擬現實產業快速健康發展需要標準和規范引導,目前 標準嚴重缺失,整個產業鏈發展就像帶著鎖鏈在跳舞,這個鎖鏈就是不適合虛擬現實的一些現有標準和規范,因為虛擬 現實的一些技術要求超出瞭原有的一些配套行業的技術要求。

雖然國際上虛擬現實的技術和產品呈一片如火如荼的繁榮景象,但虛擬現實存在內容短板:虛擬現實內容稀缺、 制作成本過高,內容呈現方式多樣,虛擬現實內容沒有統一標準,各類虛擬現實設備之間還無法實現互聯互通,成為制約虛擬現實大規模產業應用的關鍵因素;同時虛擬現實內容數據量龐大,給實時網絡傳輸帶來新挑戰。

標準問題已經引起瞭國際各方的關註,目前國際上已經 開展相關標準化活動的有 ISO/IEC JTC1/SC24(國際標準化 組織/國際電工委員會第 1 聯合技術委員會第 24 分委會:計 算機圖形、圖像處理和環境數據表示)以及 ISO/IEC JTC1/SC29(國際標準化組織/國際電工委員會第 1 聯合技委員會第 29 分委會:音頻、圖像、多媒體和超媒體信息),SC 24 和 SC 29 建立瞭聯合工作機制,共同推動增強現實連 續統一體概念及參考模型(ARC)的相關標準,

另外,也有一些非官方的組織在考慮虛擬現實的標準化問題。據 Advanced Television 報道,英國數字媒體技術革新 合作中心 DTG(Digital TV Group)的 CEO Rich 日前表示,該 組織將考慮推進虛擬現實的標準化。Lindsay-Davies 在拉斯維加斯的消費電子展上看到瞭虛擬現實技術的興起,他在威斯敏斯特媒體論壇有關電視融合的主題演講研討會上表示, 已有 30 位資深業界高管向他表示熱切希望啟動虛擬現實技 術的標準化。DTG 先前已發佈瞭一份有關虛擬現實的白皮書,計劃在 2016 年開展進一步的研究。

國內方面,AVS 標準工作組已啟動虛擬現實音視頻編解碼技術研發,有望推出我國自主知識產權的 AVS 虛擬現實標 準。基於虛擬現實技術發展現狀及業界需求,AVS 標準工作組啟動虛擬現實技術標準的制定,並吸引瞭北京大學、清華 大學、中國科學技術大學等科研院校及華為、騰訊、樂視、 愛奇藝、暴風等知名企業共同參與。AVS 工作組將牽頭組織各成員單位共同就虛擬現實內容表示、虛擬現實內容生成與制作、虛擬現實內容編碼、虛擬現實交互、虛擬現實內容存儲、虛擬現實內容分發和虛擬現實顯示等關鍵技術進行探討,以期為業界制定出先進、高效的 AVS 虛擬現實內容編碼技術標準。有關專傢表示,AVS 虛擬現實標準的制定和應用, 能延續 AVS 系列標準的影響,為我國帶來巨大經濟效益與社 會效益,全力促進我國音視頻產業變大變強。

在虛擬現實終端設備方面,我國不管是增強現實、虛擬現實或是混合現實,雖然專註於此領域的公司有近百傢,但多數團隊都是技術型的創業團隊,對行業的商業模式和應用 方案並沒有成型的思考,產品化能力捉襟見肘。和國外比, 在高性能的傳感器領域還有很大的差距,在 GPU 底層開發上的技術也比較薄弱,軟件主要是在圖像拼接和播放器領域 還有較大的差距。這些差距需要大量的投入以及人力資源才能追上。同時,投機性過強也成為阻礙增強現實/虛擬現實發展的主要原因,很多產品在存在明顯瑕疵的情況下就急於發 佈。在大廠都在明顯炒作概念的環境下,很難指望小廠能踏踏實實做研發。因此,國內的相關企業呼籲應盡快啟動虛擬 現實標準化工作研究,建立虛擬現實技術標準體系,規范行業發展。

二、虛擬現實技術特點

( 一)技術綜述

虛擬現實基於動態環境建模技術、立體顯示和傳感器技 術、系統開發工具應用技術、實時三維圖形生成技術、系統 集成技術等多項核心技術,主要圍繞虛擬環境表示的準確 性、虛擬環境感知信息合成的真實性、人與虛擬環境交互的 自然性、實時顯示、圖形生成、智能技術等問題的解決使得 用戶能夠身臨其境地感知虛擬環境,從而達到探索、認識客 觀事物的目的。虛擬現實具有以下三個重要特征,常被稱為虛擬現實的 3i 特征:

1、構想性(Imagination)。指虛擬的環境是人想像出來的,同時這種想像體現出設計者相應的思想,因而可以用來 實現一定的目標。所以說虛擬現實技術不僅僅是一個媒體或 一個高級用戶界面,同時它還是為解決工程、醫學、軍事等方面的問題而由開發者設計出來的應用軟件。虛擬現實技術 的應用,為人類認識世界提供瞭一種全新的方法和手段,可 以使人類跨越時間與空間,去經歷和體驗世界上早已發生或尚未發生的事件;可以使人類突破生理上的限制,進入宏觀或微觀世界進行研究和探索;也可以模擬因條件限制等原因而難以實現的事情。

2、沉浸感(Immersion)。是指用戶感受到被虛擬世界所包圍,好像完全置身於虛擬世界之中一樣。虛擬現實技術 最主要的技術特征是讓用戶覺得自己是計算機系統所創建 的虛擬世界中的一部分,使用戶由觀察者變成參與者,沉浸 其中並參與虛擬世界的活動。沉浸性來源於對虛擬世界的多感知性,除瞭常見的視覺感知外,還有聽覺感知、力覺感知、 觸覺感知、運動感知、味覺感知、嗅覺感知等。理論上來說, 虛擬現實系統應該具備人在現實世界中具有的所有感知功能,但鑒於目前技術的局限性,在現在的虛擬現實系統的研究與應用中,較為成熟或相對成熟的主要是視覺沉浸、聽覺沉浸、觸覺沉浸技術,而有關味覺與嗅覺的感知技術正在研究之中,目前還很不成熟。

3、實時交互性(Interactivity)。指用戶對模擬環境內物 體的可操作程度和從環境得到反饋的自然程度。交互性的產 生,主要借助於虛擬現實系統中的特殊硬件設備(如數據手 套、力反饋裝置等),使用戶能通過自然的方式,產生同在真實世界中一樣的感覺。虛擬現實系統比較強調人與虛擬世 界之間進行自然的交互,交互性的另一個方面主要表現瞭交互的實時性。

(二)虛擬現實產業鏈

虛擬現實產業鏈長,產業帶動比高,涉及產業眾多,包 括虛擬現實工具與設備、內容制作、分發平臺、行業應用和相關服務等在軍事、民用以及科研等方面的各種應用。目前在國內形成瞭以北京航空航天大學、清華大學、工業和信息化部電子工業標準化研究院、浙江大學等各大高 校、研究院所和高科技公司聯合研究開發制作,產學研密切結合的良好發展局面。

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 虛擬現實產業鏈圖

虛擬現實產業鏈中,工具和設備類可細分為輸入設備、 輸出設備、顯示設備、拍攝設備、以及相關軟件等;內容制 作可細分為影視、遊戲等內容;分發平臺可細分為應用商店、社交影院、實體體驗店、網店、播放器等內容;行業應用可 細分為工業、軍事、醫療、教育、房地產、旅遊、會展、等 內容;相關服務可細分為平臺、媒體和孵化器等內容。由於 虛擬現實產業涉及到從基礎硬件生產、軟件開發、核心部件 制造、實體以及網絡分發平臺、營銷與服務等眾多軍事、民 用領域,需要在國傢統一協調和管理下,通過技術標準體系 以及關鍵標準的制定、標準符合性檢測和相應的質量驗證系 統的支撐,才可以使產業健康可持續發展。

(三)虛擬現實技術演進方向

虛擬現實技術的實質是構建一種人為的能與之進行自 由交互的“世界”,在這個“世界”中參與者可以實時地探索或 移動其中的對象。沉浸式虛擬現實是最理想的追求目標,實現的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數據手套以及身體 部位跟器,通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進行體驗。 可以預測短期內遊戲玩傢可以戴上頭盔、身著遊戲專用衣服 及手套真正體驗身臨其境的“虛擬現實”遊戲空間,它的出現 將淘汰現有的各種大型遊戲,推動科技的發展。縱觀虛擬現實的發展歷程,未來虛擬現實技術的研究仍將延續“低成本、 高性能”原則,從軟件、硬件兩方面展開。

發展方向主要歸納如下:

1、低成本快速建模技術

虛擬環境的建立是虛擬現實技術的核心內容,動態環境建模技術的目的是獲取實際環境的三維數據,並根據需要建立相應的虛擬環境模型。內容制作是虛擬現實產業界的短板,當前的內容制作成本高、周期長,對於制作人員的要求也高,限制瞭虛擬現實應用的發展, 如何實現低成本的快速建模將是虛擬現實在產業界大規模推廣的關鍵。

2、實時三維圖形生成和顯示技術

三維圖形的生成技術已比較成熟,而關鍵是怎樣“實時生成”,在不降低圖形的 質量和復雜程度的基礎上,如何提高刷新頻率將是今後重要的研究內容。此外,虛擬現實還依賴於立體顯示和傳感器技術的發展,現有的虛擬設備還不能滿足系統的需要,有必要開發新的三維圖形生成和顯示技術。

3、新型交互設備的研制

虛擬現實技術實現人能夠自由與虛擬世界對象進行交互,猶如身臨其境,借助的輸入輸出設備主要有頭盔顯示器、數據手套、數據衣服、三維位置傳感器和三維聲音產生器等。因此,新型、便宜、魯棒性優良的數據手套和數據服將成為未來研究的重要方向。

4、智能化、自然的虛擬現實建模

虛擬現實建模是一個比較繁復的過程,需要大量的時間和精力。如果將虛擬現 實技術與自然交互、語音識別等技術結合起來,可以很好地 解決這個問題。對模型的屬性、方法和一般特點的描述通過 自然交互、語音識別等技術轉化成建模所需的數據,然後利 用計算機的圖形處理技術和人工智能技術進行設計、導航以及評價,將模型用對象表示出來,並且將各種基本模型靜態 或動態地連接起來,最終形成系統模型。人工智能在虛擬世界也大有用武之地,良好的人工智能系統對減少乏味的人工勞動具有非常積極的作用。

5、分佈式虛擬現實技術

分佈式虛擬現實(Distributed Virtual Environment,DVE)是今後虛擬現實技術發展的重要方向。隨著眾多 DVE 開發工具及其系統的出現,DVE 本身 的應用也滲透到各行各業,包括醫療、工程、訓練與教學以及協同設計。仿真訓練和教學訓練是 DVE 的又一個重要的應用領域,包括虛擬戰場、輔助教學等。另外,研究人員還用 DVE 系統來支持協同設計工作。

近年來,隨著互聯網應 用的普及,一些面向互聯網的 DVE 應用使得位於世界各地 多個用戶可以進行協同工作。將分散的虛擬現實系統或仿真 器通過網絡聯結起來,采用協調一致的結構、標準、協議和數據庫,形成一個在時間和空間上互相耦合的虛擬合成環 境,參與者可自由地進行交互作用。特別是在航空航天中應用價值極為明顯,因為國際空間站的參與國分佈在世界不同 區域,分佈式虛擬現實訓練環境不需要在各國重建仿真系 統,這樣不僅減少瞭研制費和設備費用,減少瞭人員出差的費用以及異地生活的不適 。 例如微軟近 期發 佈的 Holoportation 遠程沉浸式交互演示得到瞭業界的一致看好。

(四)虛擬現實技術瓶頸和急需解決問題

虛擬現實技術是一門年輕的科學技術,雖然在許多領域 的實際應用已相當成熟,但總體來說它仍然處於初級發展階 段,尚存在不少有待解決的問題。虛擬現實技術得以發展的 原因之一在於它充分利用瞭現在已經成熟的科技成果。如計 算機為其提供瞭實時的硬件平臺,顯示設備利用瞭電視與攝 像機的顯示技術,而虛擬現實技術的軟件則以CAD和計算機圖形技術為基礎,所以虛擬現實技術發展較為迅速,但同時也依賴著其他相關技術的發展。正是限於當前科技的發展水平,虛擬現實技術的發展狀況離人們心目中追求的目標尚有較大的差距,從沉浸性、交互性等方面都需進一步改進與完善。虛擬現實技術在現實中的應用局限性較大。

主要表現在以下幾個方面:

1、 軟硬件技術的局限性

從虛擬現實系統的軟硬件技術上來說,一是相關設備普 遍存在使用不方便、效果不佳等情況,難以達到虛擬現實系 統的要求。如計算機的處理速度還不能滿足在虛擬世界中巨 大數據量處理實時性的需要。對數據存儲能力也不足,如我 國首位女虛擬人到現在為止存儲的數據總量就已經達到瞭 149.7GB。

二是硬件設備品種有待進一步擴展,在改進現有設備的 同時,應該加快新的設備的研制工作。同時,針對不同的領域要開發能滿足應用要求的特殊硬件設備。

三是虛擬現實系統應用的相關設備價格也比較昂貴且局限性很大。如建設CAVE(洞穴狀自動虛擬系統,Cave Automatic Virtual Environment)系統的投資達百萬以上,一 個頭盔式顯示器加主機一般成本就需上萬元等。在一些專業 領域,如軍事航空航天,昂貴的價格可以承受,但對於普通消費級市場來說,還是讓人望而卻步。

四是目前大多數虛擬現實軟件普遍存在語言專業性較 強,通用性較差,易用性差等問題。同時,由於硬件設備的 諸多局限性,使得軟件開發費用也十分巨大,並且軟件所能 實現的效果受到時間和空間的影響較大。很多算法及許多相 關理論也不成熟,如在新型傳感和感知機理,幾何與物理建 模新方法,基於嗅覺、味覺的相關理論與技術,高性能計算, 特別是高速圖形圖像處理,以及人工智能、心理學、社會學 等方面都有許多挑戰性的問題有待解決。

五是繁瑣的三維建模技術有待進一步突破。給予圖形的 虛擬環境首先要解決的問題是三維造型。當圖形渲染技術在 想實現真實感大踏步的時候,生成精確三維模型的過程還是 相對困難,技術有待進一步突破。即使是在三維激光掃描技 術進步提供瞭簡化模型構建過程,但這些自動化模型獲取方 法並不能滿足我們的全部需要,大部分模型仍需要高水平的 專業人士人工繪制,不僅延長瞭制作的周期,也使得費用成本急劇攀升。

六是大數據融合處理有待進一步整合。虛擬現實要想得 到很大的發展,需要與互聯網進一步結合,目前虛擬現實應 用的數據量非常巨大,而整體網絡的速度相對較慢,而且分 佈不均衡,使得效果大打折扣,我們需要在虛擬現實系統中 考慮數據壓縮的問題,該問題不可回避,而且將引起人們高 度的重視。

2、 應用的局限性

從應用上來說,現階段虛擬現實技術的主要應用在軍事 領域和高校科研方面較多,在教育領域、工業領域應用還遠 遠不夠,有待進一步加強。未來的發展應努力向民用方向發 展,並在不同的行業發揮作用。

3、 效果的局限性

虛擬環境的可信性是指創建的虛擬環境需符合人的理 解和經驗,包括有物理真實感、時間真實感、行為真實感等。 具體表現在以下幾個方面:

一是虛擬世界的表示側重幾何表示,缺乏逼真的物理、 行為模型。

二是在虛擬世界的感知方面,有關視覺合成研究多,聽 覺、觸覺(力覺)關註較少,真實性與實時性不足,基於嗅 覺、味覺的設備還沒有成熟及商品化。

三是在與虛擬世界的交互中,自然交互性不夠,在語音識別等人工智能方面的效果還遠不能令人滿意。

三、關鍵領域應用

(一)軍事領域

軍事仿真訓練與演練是虛擬現實技術最重要的應用領域 之一,也是虛擬現實技術應用最早、最多的一個領域,美國 國防部將虛擬現實技術列為 21 世紀保證美軍優勢地位的 7 大關鍵技術之一,並應用於軍事演練,帶來瞭軍事演練觀念和 方式的變革,推動瞭軍事演練的發展。

軍事仿真演練也是我國虛擬現實應用較早的領域。從 1996 年開始,在“863”計劃的資助下,以北京航空航天大學為 系統集成單位,聯合國內多傢單位,持續開展瞭分佈式虛擬環 境 DVENET 的研究開發工作,並取得一定成果。DVENET 主要由環境系統和一系列開發工具組成。為瞭驗證 DVENET 的支撐 能力 , 測 試 其 可 靠 性 和 穩 定 性 , 開發瞭 一 個 基 於 DVENET 的軍事演練概念演示系統“颶風 2000”。“颶風 2000” 包括潛艇海戰、艦船登陸和坦克連進攻戰鬥等內容。目前, 軍事領域仍然是虛擬現實技術應用最迫切、應用系統開發最多的領域之一。

(二)遊戲娛樂領域

虛擬現實遊戲既是虛擬現實技術重要的應用方向之一, 也為虛擬現實技術的快速發展起瞭巨大的需求牽引作用。盡 管存在眾多的技術難題,虛擬現實技術在競爭激烈的遊戲市

場中還是得到瞭越來越多的重視和應用。可以說,電腦遊戲自產生以來,一直都在朝著虛擬現實的方向發展,虛擬現實技術發展的最終目標已經成為三維遊戲工作者的崇高追求。 從最初的文字 MUD 遊戲,到二維遊戲、三維遊戲,再到網 絡三維遊戲,遊戲在保持其實時性和交互性的同時,逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加強。隨著虛擬現實技術的快速發展和軟硬件技術不斷進步,虛擬現實遊戲必將為人類娛 樂、教育和經濟發展做出新的更大的貢獻。

(三)醫學領域

醫學領域對虛擬現實技術有著巨大的應用需求,為虛擬現實技術發展提供瞭強大的牽引力,同時也對虛擬現實研究提出瞭嚴峻挑戰。由於人體的幾何、物理、生理和生化等數 據量龐大,各種組織、臟器等具有彈塑性特點,各種交互操作如切割、縫合、摘除等也需要改變人體拓撲結構。因此構造 實時、沉浸和交互的醫用虛擬現實系統具有一定難度。目前, 虛擬現實技術已初步應用於虛擬手術訓練、遠程會診、手術規劃及導航、遠程協作手術等方面,某些應用已成為醫療過程不可替代的重要手段和環節。

(四)工業領域

在工業領域,虛擬現實技術多用於產品論證、設計、裝配、 人機工效和性能評價等。代表性的應用,如模擬訓練、虛擬 樣機技術等已受到許多工業部門的重視。20 世紀 90 年代美國約翰遜航天中心使用虛擬現實技術對哈勃望遠鏡進行維 護訓練,波音公司利用虛擬現實技術輔助波音 777 的管線設計就是典型的成功范例。美國空軍阿姆斯特朗實驗室開發完 成的 DEPTH 系統,采用可視化和虛擬現實技術進行維修性與保障性分析,使設計人員在進行設計的同時就能夠瞭解維修 任務是否可行,在飛機設計定型之前,就可以發現潛在的保障性問題。

(五)教育文化領域

教育文化也是虛擬現實技術的一個重要應用領域.現在 虛擬現實已經成為數字博物館/科學館、大型活動開閉幕式彩 排仿真、沉浸式互動遊戲等應用系統的核心支撐技術。在數 字博物館/科學館方面,利用虛擬現實技術可以進行各種文 獻、手稿、照片、錄音、影片和藏品等文物的數字化和展示. 對這些文物展品高精度的建模也不斷給虛擬現實建模方法 和數據采集設備提出更高的要求,推動瞭虛擬現實的發展。許多國傢都積極開展瞭這方面的工作,如紐約大都會博物館、大英博物館、俄羅斯冬宮博物館和法國盧浮宮等都建立瞭自己的數字博物館。我國也開發並建立瞭大學數字博物館、數字科技館和虛擬敦煌、虛擬故宮等。

四、我國虛擬現實提升空間

(一)需提升硬件性能以支撐數據快速處理

虛擬現實技術要實現對現實世界的模擬,需要大量實時傳感數據和建模,超高清等新型顯示器件,以及提升系統性 能,減少眩暈感的產生。一是要提升傳感器性能,提高視覺傳感、體感識別、眼球追蹤、觸覺反饋等技術,實現傳感器體積和性能的平衡,增強數據采集能力,從而能精確、精準定位,快速反饋周圍環境。

二是加快突破 CPU、GPU 等數據處理單元的性能水平。虛擬現實技術需要在用戶運動中實現 大規模的數據模型重建,要求硬件能處理相對較大的並行視 頻數據,使現實世界實時在虛擬現實顯示中的同步,提升用戶體驗。目前,我國 CPU 和 GPU 處理能力暫時難以滿足虛 擬現實應用場景。

(二)需完善應用生態環境以拓展應用范圍

虛擬現實產業發展,需要加強硬件產品性能的同時,在應用軟件、內容、服務等方面構建完整的生態系統,推動國內虛擬現實產業發展。一是在應用軟件方面,由於虛擬現實產品剛剛興起,適應於虛擬現實的應用軟件嚴重不足,在推 動硬件產品銷售的同時,要鼓勵應用程序開發者研發虛擬現實應用軟件。二是在內容方面,虛擬現實的大規模普及應用需要影視、遊戲、在線體驗等多種內容的支撐,以擴大虛擬現實產品應用領域,豐富應用場景。當前,我國在虛擬現實領域內容供給能力嚴重不足,適應於多形態、多場景的內容生成服務仍需進一步加強。

(三)需加強公共服務解決行業共性問題

作為新的終端形態和產品服務,虛擬現實技術大規模普及應用仍需要解決行業共性問題。一是亟需建立標準化頂層 設計,虛擬現實技術標準化研究投入不足,關鍵技術環節和應用領域的標準化成果不足以支撐行業的大規模應用。二是 行業技術力量分散。虛擬現實技術經過幾十年發展,各廠商依托研究基礎申請瞭部分專利,但仍分散在各廠商自身,缺少專利合作的平臺和渠道。由於專利較為分散,國內廠商的專利仍難以應付國際廠商的專利佈局,後續虛擬現實產業發展具有較大隱患。三是市場健康發展的秩序仍未建立。部分虛擬現實產品停留在概念炒作、透支行業發展階段,用戶體驗難以滿足消費者需求,低質量、高重疊的產品對市場發展造成瞭不良影響。

五、政策建議

虛擬現實正處於產業爆發的前夕,即將進入持續高速發 展的窗口期,可以預見,在未來的半年到一年內,虛擬現實消費市場將迅速爆發,行業應用有望全面展開,文化內容將日趨繁榮,技術體系和產業格局也將初步形成,我國虛擬現 實產業若不盡快佈局,將再次陷入落後和追趕國外的局面。 虛擬現實的時代即將來臨,既是我國信息產業發展的難得機遇,也是拉動信息產品消費和繁榮文化市場的重要契 機,加強戰略規劃和頂層設計,在產業層面通過推進產業化來占領市場,促進行業應用,在標準層面完善用戶體驗與設備規范,保障市場的健康有序。為推動我國虛擬現實產業發 展,建議從以下方面開展工作。

(一)提前謀劃佈局做好頂層設計

1、加快制定產業發展路線圖,統籌規劃虛擬現實產業發展

以虛擬現實技術在工業、文化、教育、娛樂和醫療等領域帶來的廣闊前景為契機,建議行業主管部門明確產業政策支持的方向,頂層設計虛擬現實與各領域融合發展的路線圖,為產業發展明確思路並提供政策引導,統籌相關資源, 發揮虛擬現實對各行業的變革和支撐作用,從融合創新中創造各行業的發展新機遇和新活力,使各行業打破空間和時間上的制約,推動各行業發展水平的跨越式提升。

2、建立和完善相關標準體系,保障市場健康有序

形成我國虛擬現實技術標準體系,鞏固自主技術佈局占位,提高產業自主話語權。通過標準向消費者傳播虛擬現實 產品概念,促進信息產品消費,並排除市場上概念混淆和低質量的產品,保證行業健康發展。通過設備標準要求,對虛 擬現實產品的視角、亮度、響應時間等與消費者體驗息息相 關的技術指標進行明確要求,保障消費者的最起碼達到的體驗要求,促進產品合理競爭、市場健康有序發展。

3、加強公民信息數據的管理,保障信息安全

面對虛擬現實產品帶來數據量的爆發式增長,制定標準對包括虛擬現實設備在內的信息技術產品數據采集和使用做出明確限定。對增強現實等產品采集的數據和應用場景做出規定,建立信息數據管理體系,保證關於我國公民和產業應用的海量數據可管可控,保護我國社會公共數據安全。通 過標準明確虛擬現實設備采集的視頻圖像的數據流向和使用范圍,保護個人隱私或國傢秘密不被泄露。

(二)推進產業化和行業應用

1、通過財政專項支持虛擬現實技術產業化,引導產業做大做強

通過財政資金促進虛擬現實技術產業化,支持面向工業、文化、教育等重點行業的虛擬現實技術應用,加強與相 關“十三五”規劃的協同,整合技術、產品、市場資源,做好虛擬現實創新發展的方案研究和組織實施工作,引導和加強虛擬現實產業鏈上下遊協作,協同開展重大技術攻關和應用集成創新,將我國虛擬現實領域的研究成果盡快產業化,形成自主可控的產業鏈,提升我國產業地位。研究建立集技術研究、示范應用、案例展示、推廣交流等功能為一體的產業公共服務平臺。

2、支持虛擬現實領域核心技術突破,提升產業自主可控能力

圍繞虛擬現實產業鏈的關鍵環節,加強產學研合作,積極引導更多的企業與科研單位投入虛擬現實研究,在共性和關鍵技術上開展深度合作,集中資源,並通過國傢項目資金支持核心器件和開發平臺等基礎技術研發,產出更多的具有 自主知識產權和品牌的產品與先進技術,形成較為完備的虛擬現實技術體系,提升我國骨幹企業自主技術水平,避免在 新一輪科技浪潮中被邊緣化,淪為產業鏈的末端。其次,引導全社會科研人員的廣泛關註,結合我國“大眾創業、萬眾創新”戰略,通過多種融資方式孵化培育一批擁有自主知識產權成果的優質成長性虛擬現實技術初創企業。第三,支持國內企業收購海外核心技術企業,迅速彌補技術短板,健全產業生態。

3、加強重點領域應用示范,不斷提升虛擬現實應用需求

結合我國中國制造 2025 和“互聯網+”行動計劃的實施,將遊戲和動漫內容制作、智能可穿戴設備作為虛擬現實應用 推廣的突破口,支持軟硬件性能提升,支持服務創新、模式 創新,推動虛擬現實在遊戲開發、增強體驗、競技體育、遊 戲娛樂等各方面的應用。在未來 3-5 年內,逐步推廣虛擬現 實應用領域,進一步推動虛擬現實技術在生活、公共安全、 工業設計、醫學、規劃、交通和文化教育行業及領域中的應 用。支持虛擬現實創新企業認定為國傢技術創新示范企業, 設立產業創新中心和應用示范區,鼓勵因地制宜出臺配套政策,加強政策協調配合,解決產業發展及應用推廣中的問題, 實現行業集聚發展。

(三)加強文化和品牌建設

1、大力發展新型文化傳播方式,弘揚社會主旋律

通過虛擬現實形成的全新文化傳播方式,將在影視、娛樂等文化產業,以及教學、培訓等教育產業拉動巨大的消費需求。虛擬空間的思想和輿論也是社會主義精神文明建設的重要陣地,不應成為腐朽思想文化滋生、和不良思想言論蔓 延的場所。我國應盡早占領這一新的宣傳陣地,傳播主流價值觀,積極培育和健全虛擬空間文化市場,大力扶持健康的文化產品,倡導適合廣大群眾消費水平的虛擬環境下的文化娛樂活動,增強黨和政府的感召力、影響力。通過大力發展基於沉浸式收看方式的虛擬現實文化作品,使其成為中華文化宣傳的重要載體,助力中華文化向海外傳播。

2、完善產業發展環境,加強重點產品品牌建設

研究適應於虛擬現實關鍵技術的測試評價技術,加大對虛擬現實產品質量評價工作,通過質量抽查、市場監督等多種方式,建立公平、公正的產業發展環境。培育虛擬現實龍頭骨幹企業,加大對優秀品牌的支持力度,以龍頭企業帶動 虛擬現實產業發展,提高消費市場的認可程度,拉動信息消費增長。設立專傢咨詢委員會,做好虛擬現實產業發展戰略、 頂層設計、重大政策、重大項目、重大問題等方面的咨詢,為產業發展提供咨詢和技術支持。重視知識產權戰略研究, 支持重點企業和科研機構在全球進行高水平的專利佈局。

3、提升行業公共服務能力,增強行業協同發展水平

建立產業運行信息平臺,充分發揮行業協會、產業聯盟、 科研院所在數據統計、信息服務方面的作用,跟蹤國內外技 術路徑和產業發展動向,加強行業運行監測分析,為產業發展提供支撐服務。加強產品質量建設,建設虛擬現實硬件產品質量監管信息平臺,運用互聯網、大數據等手段加強產品質量監管,開展質量信用信息在線發佈、質量黑名單網上曝光、質量安全網絡預警,逐步建立新興智能硬件產品標準網上明示、鑒證制度,引導企業開展品牌創新建設。推動開展 “互聯網+”人工智能-虛擬現實創新創業大賽,為虛擬現實產業發展提供持續智力資源支持。

六附件:部分典型產品代表

Oculus Rift(VR 頭盔)

Oculus Rift 是虛擬現實行業的先行者和風向標,其推出的消費者版的 Oculus Rift CV1 已正式預售,該產品在硬件方 面做出改進:首先,顯示器的分辨率進一步提升,為每隻眼鏡 1200*1080 像素,采用 OLED 材質,顯示效果更出眾;其次,機身體積相比上一代產品質量更輕,還擁有可拆卸的耳機可固定在顯示器上;第三,系統支持六軸運動系統,並擁有一個直立式外置攝像頭,用於監測並捕捉用戶運動。此外, 產品還附帶一個 Xbox One 手柄、Oculus 遙控器、Oculus 感 應器和麥克風還搭配新型控制器,支持自然手勢控制,支持虛幻引擎 4 和統一平臺。

HTC(VR 頭盔)

中國臺灣智能手機制造商 HTC 公司,發佈 Vive 虛擬現實頭盔,佈局虛擬現實市場。HTC 於 2016 CES 展會上展示瞭第二代虛擬現實版本 VIVE Pre,該產品在 HTC VIVE 的基礎上進行瞭許多改進,是目前整個虛擬現實行業裡沉浸感體驗較好的設備之一。

三星(手機 VR 頭盔)

三星去年 12 月推出的新款 Gear VR,配備 Oculus VR 耳機消費版的 Gear VR 能夠與 4 個型號的三星手機配合使用——Galaxy S6,Galaxy S6 Edge,Galaxy Note 5,Galaxy S6 edge+,實現瞭足夠多的手機支持。在 CES 發佈會上三星還為其配備瞭 360 度全景 VR 攝像機 Project Beyond,攝像機在 8 方向配備 18 個攝像頭,能拍下全視角畫面,拍出的畫面能 實時傳輸至 Gear VR 上觀看。

微軟 HoloLens(AR 頭盔)

在微軟 Build 2016 大會上,微軟正式宣佈推出增強現實頭盔 HoloLens。E3 大會期間展示瞭在 HoloLens 上玩沙盒遊 戲《我的世界》的場景。同時,HoloLens 的獨特性在於它本身就是一臺獨立電腦,擁有自己的 CPU 和 GPU 和全息處理 單元。根據在 E3 上的演示,HoloLens 應已接近準備上市的 階段。

索尼 Morpheus(VR 頭盔)

索尼於 2015 年 3 月推出 Morpheus(睡夢之神),將於 2016 年下半年發售 。 該產品擁有 5.7 英 寸 、 分辨率達1920×1080 的 OLED 顯示屏,100Hz 的刷新率以及 100 度的可視范圍。此款 VR 設備可與 PS Move 配合使用,不過該設備更像是一款專為 PS4 玩傢而打造的虛擬 VR 頭戴設備。

蟻視(VR 頭盔)

2016 年 CES 展上發佈瞭蟻視二代虛擬現實頭盔 Cyclop。 蟻視二代頭盔原型機 Cyclop 配備 2K 屏幕,單眼分辨率為 1280*1440,成像效果優質。視場角達到 110 度,屏幕刷新率為 90HZ。能有效地控制畸變,實現更大視角的無畸變成像。其配備自主研發的位置追蹤系統,能無限擴展位置追蹤的空間,不受范圍限制的特點。另外,蟻視和聯想合作將共同發佈雙品牌產品——樂檬蟻視 VR 眼鏡,也將於下半年推 出。

深圳 3Glasses(VR 頭盔和一體機)

深圳公司 3Glasses 繼 3Glasses D1 開發者版、3Glasses D2 開拓者版之後在今年 CES 展會上又正式發佈瞭前沿 VR 技術 的藍鉑系列產品,包括新增瞭 PC 類有線版藍鉑 S1,還新增瞭一款無線版(一體機)藍鉑 W1。作為繼 Oculus,SONY,HTC之後獲得 Epic Games 內容合作的 VR 廠商,3Glasses 不僅帶來瞭全新的下一代的產品展示,還準備瞭十多款 VR 內容。 值得註意的是,今年 3 月 31 日 3Glasses 在深圳舉辦的“Here VR”就會,或能更充分的展示其產品性能。

樂相大朋(一體機)

在 CES2016 展上,樂相大朋 VR 推出 VR 一體機 M2。 M2 采用瞭三星的 OLED 屏幕,分辨率達到 2K。M2 的像素 點轉換時間會被控制在 1ms 以內。大朋公司還完成瞭 SDK 創新,實現多平臺兼容,解決瞭很多制約 VR 開發者應用的難題,包括異步時間卷曲、畸變矯正、陀螺儀飄移矯正等技術問題。

樂視(手機 VR 頭盔)

2016 年,樂視在 VR 內容制作上與國外及香港地區的數 傢 公司達成合作 意向 , 包括英國 Happy Finish、 新加坡 Hiverlab、香港 Salon Film、Digital Magic 以及韓國 Mooovr 公司。樂視還展示瞭不久前發佈的首款終端硬件產品——手機式 VR 頭盔 LeVR COOL1,搭載獨有的 EUI VR 版操作系 統,同時搭配樂視超級手機,配合手機端 VR 內容應用樂視界。

from:VR觀察

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