一、 “硬件+软件+内容+应用”构建VR/AR 产业生态
(一)什么是VR/AR?
VR 是Virtual Reality 的简拼,即虚拟现实,20 世纪60 年代初首次被提出,指借助计算机系统及传感器技术生成一个三维环境,创造出一种崭新的人机交互状态,通过调动用户所有的感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉等),带来更加真实的、身临其境的体验。典型产品如OculusRift、索尼PlayStation VR、三星的GEAR(与Oculus 合作)、HTC 的VIVE 等。VR 的主体和主要情景是虚拟的逼真的三维立体内容,人只是作为VR 内容的一环,通过动作捕捉装置,参与到内容中去,深度体验与内容互动,比如体验空中飞行,通过类似翅膀的动作捕捉装置,将人的动作代入到空中飞行的内容中,感受迎面吹来的风、较低的温度及俯瞰大地的空间瞭望感;体验《重返恐龙岛》,可以通过感受恐龙奔跑带来的震颤、声响甚至气味,体验被恐龙追袭的恐惧感等。
图1:VR 技术体验空中飞行
图2:VR 技术体验恐龙岛
图3:VR 市场即将完成市场启动期,进入高速发展期
AR 是Augmented Reality Technique,即增强现实,就是让你看到现实中不存在的物体和现实世界融合在一起的图像并与其交互,通过投射装置,将手机或电脑上的影像投影到其他介质上。典型产品如谷歌眼镜、微软的HoloLens 等。而 AR 的主体是人本身,AR 其实是把手机等平台中的三维内容投射到其他介质上,呈现出真实的人、场景与虚拟物体结合的效果,比如虚拟穿衣镜,通过镜面投影设备(镜子显示器)和计算机技术,结合激光、体重等测量参数让参与者轻松试穿各种虚拟的衣服。
我们认为未来VR/AR 只是带来模拟化视觉体验提升的分支技术,未来技术融合的概率大,我们暂时统称VR。
图4:AR 技术实现虚拟试衣镜
图5:AR 技术实现鲨鱼从地面飞跃出来的情景
图6:AR 市场正处于市场启动期
(二)VR/AR 市场巨大
目前VR 行业仍处于起步阶段,供应链及配套还不成熟,但是发展前景引人想象,预计未来市场潜力巨大。按照Digi-Capital 预测,VR/AR 硬件和软件市场潜力将达到1500 亿美元规模,预计未来5 年复合增长率超过100%。而据游戏行业分析公司Superdata 预测,到2017年底将会卖出7000 万台VR 头显,带来88 亿美元的虚拟现实硬件盈利和61 亿美元的虚拟现实软件盈利。根据TrendForce 的最新预测,2016 年虚拟现实的市场总价值将会接近 67 亿美元。但到 2020 年,如果苹果加入,其价值可能会高达700 亿元美金。
从各咨询研究机构预测数据来看,VR/AR 未来5 年将实现超高速增长,爆发近在咫尺。
表1: VR/AR 未来市场空间巨大
图7:2020 年全球AR/VR 市场规模及构成
(三)VR/AR 产业出现拐点,即将爆发
1、新一代的CPU、GPU、显示技术、传感技术进步支撑VR 行业发展
大部分VR 体验者都会感觉到晕眩,它被认为是VR 走向主流的最大障碍。在VR/AR 世界里,与传统的视频图像处理技术不同,虚拟现实的视频图像处理是用于近似还原真实的世界,其对视频图像的渲染要求更为严格,因此对芯片运算能力和图像处理能力的要求更高,当所有的信息以视频化的方式呈现并放大数倍呈现于用户眼前时,数据运算能力与数据传输速度、屏幕刷新率便成为技术实现的重要瓶颈。
比如说,你将眼睛每秒钟接收的信息数据化,可以想象这是多么大的数据量,这些海量数据又需要实时传输到显示设备,让用户沉浸于VR 世界,这需要多大的数据处理能力。而AR需要将虚拟世界的数据与现实世界的数据结合显现,它所需的算法、数据库、应用等等要求比VR 要高出一个段位。可以说,芯片、显示和传感技术是VR/AR 流畅运行的核心保障。
图8:VR 的主要系统构成
图9:VR 的技术处理路径
此前,受制于处理器芯片、图像处理技术、显示系统及传感技术,三维立体内容分辨率和刷新率低,成像延迟现象较为严重,尤其是加入动作捕捉进行交互时,延迟导致沉浸感不强,人无法进入虚拟世界,因此VR 虚拟现实产业此前并未取得较快发展。
但随着芯片技术进步,CPU + GPU 的组合开始出现,CPU 包含几个专为串行处理而优化的核心,GPU 则由数以千计更小、更节能专为提供强劲的并行运算性能的核心组,对于运算密度高、并发线程数量多及更加频繁地访问存储器的语音识别、图像识别等领域更加适用。负责计算的CPU 处理器芯片主频不断提升,负责图形处理及并行运算的GPU 显卡技术也在Nvidia GTX 980tiGPU 等新品的带动下,拥有了6GM 显存和 2816 个CUDA 核心,大大改善了视域,使得刷新率大幅提升,延迟已经降至25ms,基本可以达成规避视觉疲劳和眩晕的技术指标。而且,从1993 年开始,GPU 的性能以每年2.8 倍的速度增长,这个数字大大超过了PC 其他子系统的发展速度,预计GPU技术进步将进一步加速,VR虚拟世界真实化将不是梦。
图10:CPU 主频快速提升使得VR 运算能力不再成问题
图11:GPU 运算能力提升速度远大于CPU
除了CPU+GPU 更加强大之外,Amoled 等降低延迟的显示技术,以及视觉、声觉和触觉的快速反馈技术不断出现,在克服眩晕及加强用户和内容之间的交互上体现了巨大的作用,随着摩尔定律发挥作用,技术进步加速将使得VR 虚拟现实更加真实、易用,目前的VR 已经基本适用于普通大众,并能使他们取得较好的视觉、声觉和触觉的全方位交互体验,可以说已初步具备放量的基础。
2、Facebook、google、苹果、腾讯等巨头大举切入VR
随着Facebook、google、苹果、HTC、三星、微软、腾讯、暴风科技、乐视网、奥飞动漫等互联网、软件、硬件、内容制作/游戏等公司及大量风险投资的加入,虚拟现实VR/AR 成为最热门领域。Digi-Capital 最新数据显示,过去12 个月各企业在增强/虚拟现实领域的投资,其投资额已突破10 亿美元。而根据CBInsights 的统计,2014 年全球虚拟现实公司的风险融资额高达7.75 亿美元,同比增长超过100%,2015H1 实现融资额2.48 亿美元。
图12:VR/AR 风险投资日趋活跃
图13:VR/AR 投资额及投资领域构成
Facebook 投资Oculus 成为本轮投资的领头羊。
2014 年3 月,Facebook 花了20 亿美元收购了Oculus 公司,这是Facebook 继190 亿美元收购Whatsapp 之后近期第二次大手笔收购创业型公司,此后Facebook 持续对Oculus 进行了投入和支持。
2014 年10 月,谷歌向虚拟现实技术公司Magic Leap 领投一笔总额5.42 亿美元的融资(总估值约120 亿美元)。谷歌Android 及Chrome 负责人Sundar Pichai 加盟Magic Leap 董事会,谷歌企业发展负责人Don Harrison 成为该公司董事会观察员,这说明Magic Leap 是谷歌的一次战略性投资。
2015 年1 月22 日,Microsoft 公司发布Microsoft HoloLens 全息眼镜,6 月15 日,微软在E3 游戏展之前的新闻发布会上展示更完整的现实增强版《Minecraft》,一名佩戴HoloLens的微软员工通过手势在游戏中进行操作。此外,微软还展示了两名玩家如何在同一个Minecraft世界中互动,以及HoloLens 用户如何通过语音命令来完成控制。自2015 年 12 月 17 号起,微软在自家旗舰店的楼上,开辟了三间房作为HoloLens 的长期展示馆。
2015 年3 月1 日,HTC 召开新品发布会,正式发布了虚拟现实设备HTC Vive。其中,HTC Vive 是HTC 与大名鼎鼎的游戏公司Valve 合作的产物,拥有90Hz 的刷新频率、360 度视角,还有两个无线控制器,支持手势操控。
2015 年5 月,苹果公司收购了虚拟现实初创公司Metaio,这是苹果进军虚拟现实领域的第一步。从部分苹果专利文件来看,这家公司可能已经开始为iOS 设备打造视频头套、动作感应虚拟3D 界面,以及“超现实”3D 显示屏。考虑到2014 年起,苹果开始招募VR 虚拟现实以及AR 增强现实相关的技术人员,2015 年2 月份,苹果又公开招募VR 人才,种种迹象显示,苹果在VR 领域开始加大投入。此前美国专利商标局批准了苹果一项名为“针对配显示屏便携式电子设备的头戴装置”新专利,专利中的便携式电子设备可内嵌iPhone 手机,且佩戴在用户头上,业内猜测苹果将推出虚拟现实和增强现实结合类产品。
2015 年12 月,亚马逊申请了两项关于增强现实AR 的新专利,“基于反射器的深度场景映射”和“在三维环境中的目标对象追踪”。通过一台安装在天花板上的投影仪和成像系统,将图像投射到多个物体上,以促进用户对图像及物体的交互,该系统将通过单一光源实现整个过程,和现有依赖多光源、需要频繁校准的技术相比,亚马逊的方案成本更低。
图14:全球VR/AR 阵营
表1: 近年来VR/AR 软硬件厂商产品发布及投融资动向
表3: 近年来VR/AR 内容及应用厂商投融资动向
除了国际科技巨头大力投入外,中国本土厂商也不甘落后,VR 参与者众多。目前在中国做虚拟现实的大公司可粗略分为两大类别。
一类是成熟行业依据老业务的软硬件优势向VR 复制。
(一)智能手机及其他硬件厂商,大多从硬件布局。比如,联想与蚁视合作研发的虚拟现实便携式设备乐檬蚁视VR 眼镜;魅族与国内VR 厂商拓视科技Depth-VR 合作推出的手机VR 头显;小米也在积极开发类似三星Gear 的头戴显示设备。我们认为,单纯的硬件厂商由于缺乏内容和应用场景支持,短期内逻辑未必通畅,VR 是以内容和体验取胜,VR 设备一定不等同于智能手机,未来也未必会取代智能手机。
(二)游戏、动漫制作厂商或视频发布平台,大多从软件和内容层面切入。如2015 年7月,爱奇艺宣布将发布一款非商用的VR 应用,目前已经和一些VR 厂商做了初步适配,而国外的YouTube2014 年就宣布支持全景视频的播放;2015 年8 月,优酷土豆集团董事长兼CEO古永锵在首届开放生态大会上宣布合一集团将正式启动VR 内容的制作,随后的土豆映像节则首次采用了VR 全景拍摄技术。2015 年12 月4 日,百度视频宣布进军虚拟现实,隆重上线VR 频道,成为国内VR 内容聚合平台的先驱,百度视频推出的VR 频道聚合了目前市场上最优质的VR 内容链接,不仅为VR 发烧友和潜在用户群体提供了丰富的VR 视频、游戏、资讯等海量内容资源,还将率行业之先举办诸多VR 线下体验活动,通过线上内容聚合与线下体验活动的结合,积极推动虚拟现实产业从小众发烧到大众娱乐的快速发展。
另一类是新型VR 产业公司,包括生态型平台型公司和初创型公司。
(一)试图做VR 平台及生态的厂商,从硬件、平台、内容、生态进行一系列布局,以互联网厂商为领头羊。如腾讯、暴风科技、乐视网。
(二)在VR 领域技术、模式具备一技之长的初创公司。对其进行风险投资的厂商以BAT等互联网科技巨头为首,其中,资本发挥了越来越强大的作用。如阿里巴巴集团在与MagicLeap 进行融资谈判(曾获得谷歌领投的5.92 亿美元的美国虚拟现实创业公司);华人文化(股东是阿里、腾讯、元禾控股)和美国华特迪斯尼等公司对美国硅谷的虚拟现实技术公司 Jaunt投资6500 万美元;腾讯等投资方对打造虚拟现实社交环境的创业公司 Altspace VR 投入1030万美元的A 轮融资。
短期内,能够布局小生态的厂商具有更顺畅的投资逻辑,如暴风科技、乐视网、奥飞动漫;有应用场景的厂商将率先取得消费者的体验和认同,如顺网科技、岭南园林(收购恒润科技)、视觉中国;布局廉价版VR 硬件的厂商有望最先对VR 市场进行渗透并获取较好的销售量,如暴风科技、联络互动(参股Avegant)、华讯方舟、华闻传媒(参股乐相科技)。
在VR 软硬件技术、内容制作、应用模式等任一方面有一技之长、有壁垒的公司均将有所成长,如微投影厂商水晶光电、芯片厂商全志科技、光学镜片厂商道明光学、联创电子(汉麻产业)、VR 软件厂商盟运移软(新三板)等。
从长远来看,VR 内容将是灵魂存在,预计游戏、动漫、影视等成熟内容产业厂商有机会在VR 内容领域进行复制,而游戏和动漫厂商的复制壁垒最低,龙头厂商包括顺网科技、顺荣三七、奥飞动漫、长城动漫等。
3、游戏娱乐等需求显现,应用场景逐步成型
率先在VR 应用上出现强烈需求的是游戏产业,我们预计VR 游戏将迎来大爆发,同时游戏又将反哺VR 硬件设备,顺网科技和HTC 的合作将成为重要模式。目前端游和页游行业本身也在从二位场景向三维立体场景和任务切换,VR 虚拟现实可以将场景变得更加炫酷、体验更加真实,甚至在声学视和触觉、嗅觉上均可以实现一体化代入;游戏作为互动要求最强的行业之一,其第一人称设定往往需要用户更多地角色代入,VR 可以使得第一人称视角产生更强的临场感;VR 场景下,游戏操纵方式更加多样化,从操纵杆、键盘鼠标到体感枪、动作捕捉类装置将使得用户互动更加容易、延迟更低、代入感更强。
图15:消费者对科技产品的体验需求持续进化
图16:VR 游戏具备更强的代入感
预计VR/AR 将率先在大娱乐产业获得发展,除游戏之外,影视、动漫、主题公园、体育领域有明显的沉浸感和代入感、立体式体验需求。此外,未来VR 也将在广告、培训、在线教育、在线医疗、在线服务、成人等产业带来近似于面对面交流的切身体验。
图17:VR 在游戏、商业、体育、医学、康复训练、社交等领域需求显著
人类对科技产品的体验在不断进化,而要求升级的速度在不断提高。习惯了智能手机,将坚决抛弃功能手机;看过了三维立体的《阿凡达》,则对二维电影的场景代入总感觉少了那么一点点。未来,假若虚拟现实类技术快速发展,我们脑洞大开地假设一下,或许人与人通话也可以实现三维立体影像交互,虚拟场景和真实场景将相互融合,你可以和远在百里之外的父母“拥抱”,甚至还可以跟逝去的偶像邓丽君喝个下午茶,彼时,VR/AR 设备将可能人手一部,处处无不VR/AR。
总之,随着科技的进步,新一代的CPU、GPU、显示技术、传感技术已经取得了长足的进步,而VR/AR 带来的视觉效果的提升、互动感、代入感吸引了众多巨头加入, Facebook、GOOGLE、微软、苹果、三星、HTC、GoPro、腾讯等巨头纷纷切入,围绕产业链上下游的元器件、硬件、内容、应用厂商积极布局,游戏及整个大娱乐产业的需求快速涌现,其他应用场景也开始出现新的探索,我们认为,VR/AR 已迎来产业发展良机。
二、硬件篇:科技巨头通过头盔等硬件切入VR/AR
(一)科技巨头纷纷从硬件切入VR/AR
VR/AR 产业链包括硬件(元器件)、操作系统及操作系统、应用软件及算法、内容(影视游戏等制作厂商)、应用(主题公园、广告、发行、在线服务等)。考虑到国内技术及需求现状,我们认为硬件、内容及应用将具备广阔的发展空间及顺畅的发展逻辑,而操作系统及算法技术门槛较高,短期仍以国外厂商为主,但部分国内厂商或将在应用类的软件上异军突起。
Facebook、google、苹果、HTC、三星、微软、腾讯等科技巨头纷纷从硬件设备尤其是头戴显示设备开始切入VR/AR 市场,一方面,硬件设备是实现VR/AR 体验的基础;此外,硬件可以最大程度粘住用户,并且硬件本身具备较大的市场空间。脑洞大开一下,假设未来虚拟和真实世界可以互相结合,人与人通话可以像现在的VR 游戏一样,实现三维立体影像情境,VR/AR 硬件设备或将变成手机一样普及。
表4:VR/AR 设备精彩纷呈,无论是科技巨头还是初创企业都纷纷开发相关设备
VR/AR 系统主要包括哪些硬件设备?
VR 硬件系统包括主要包括输出设备(显示设备)、输入设备、信息处理系统。
虚拟现实输出设备(显示设备),如可接收虚拟影像的显示设备,包括头戴设备及大型内容显示设备(如环球影城的大型场景)。作为未来能够to C 端的装备,头戴设备如眼镜盒子、外接式头戴显示器、一体式头戴显示器成为VR 中最重要的装备,它们都是通过近眼接触,剥夺眼睛对现实世界的感知,营造一个虚拟的视觉空间,已达到接收内容并沉浸其中的效果。虚拟现实输入设备如动作捕捉、手势识别、声音感知等体感类设备(主要用来输入消费者动作数据,达成互动体验或用于内容制作)、音响等体感类设备,通过感知用户输入信息,与虚拟世界进行交互,输入设备是实现消费者交互、沉浸感的重要技术装备。
信息处理系统则侧重基于处理运算的芯片解决方案。
图18:VR–AR 硬件设备构成及主要关键硬件
AR 增强现实主要通过投影功能,将虚拟世界叠加在现实世界,起到补充现实世界信息的作用,因此AR 设备的主要构成是狭义的VR+更强大的数据感知系统+微投影系统。
(二)头盔,还是头盔——直通消费者、市场空间最大的VR 设备
头盔显示器(HMD,Head Mounted Display)是最主流的能够直通消费者的VR 显示设备,其原理是将小型二维显示器所产生的影像由光学系统放大,所发射的光线经过透镜使影像因折射产生类似远方的效果。
环球影城等大型体验中心使用的是大屏幕立体显示设备,主要通过投影仪实现三维立体场景空间。而头盔是B2C 模式,可直通消费者、且市场空间最大的显示设备形态,市面上所谓的VR 常指Oculus Rift 这种VR 头戴显示器(头盔),科技巨头们大力参与的也是这种设备。
BI INTELLIGENCE 预计从2015 年到2020 年,虚拟现实头盔的销售量将每年呈现99%的复合年度增长率。到2020 年,虚拟现实头盔市场的容量,将达到28 亿美元,远远高于2015年的3700 万美元。
图19:VR 头盔式设备将实现爆发式增长
作为最重要的能够直面消费者的硬件品类,VR 头戴设备通常分为以下几类:
1、眼镜盒子,类似谷歌的cardboard
2014 年 6 月, Google 在 I/O 大会期间发放了 Cardboard 。此后国内出现了大量的类 Cardboard 的产品,一般被称为眼镜盒,提供3D 观看效果,与用户未实现交互。这种VR设备硬件构成比较简单,主要是支架和镜头片等。代表产品:Cardboard、暴风魔镜等。
图20:google 的眼镜盒子是最简易的VR 显示设备
图21:暴风魔镜需要配套手机完成VR 内容支持
这类设备内部无显示设备,使用时需要一台智能手机,将手机塞入镜片后的托盘中,通过凸透镜给两眼造成视差来实现伪3D 效果体验,这种设备属于入门级产品,成本较低,其体验效果不好。其核心是位于手机中的3D 内容资源及眼镜盒子中的光学镜片。
从市场格局来看,这类眼镜盒结构简单,不需要复杂的电子元件及光学设计,成本低廉,因此厂家多、价格低、销量大、无壁垒。其中,Google Cardboard 的销量已经超过 50 万台,暴风魔镜的销量在 2014 年底已经超过达到 5 万台左右。目前,国内的厂商以这一类居多,包括 360、魅族在内的巨头可能也将参与进来。虽然眼镜盒子较为简单,也并未实现真正意义上的交互和沉浸感,但是作为VR 市场培育期的形态之一,其低廉的价格及广泛的发售渠道使得消费者能够更快地介入和了解VR 虚拟现实,并在初步获取体验之后进一步需求体验升级。由于硬件无壁垒,我们更看好能够提供内容资源或应用场景的厂商,如暴风科技、乐视网等。
暴风科技于2014 年9 月9 日发布暴风魔镜第一代,售价99 元,此款VR 眼镜非常轻薄,可以满足投影机级别的成像要求,但无调焦功能和散热设置,此后暴风又发布了2-3 款VR 眼镜。2015 年9 月14 日,暴风科技发布最新款的暴风魔镜3plus,有替换的活动镜片设计,也可以对瞳距和手机进行调节,能够适配4.7-6 寸的各型号手机。同期,暴风科技还推出暴风魔眼摄像机,这是全球首款720°实时全景个人摄像机,主要用于VR 内容制作,配合APP 和暴风魔镜可实现全景拍摄、全景直播等功能,售价999 元。
我们认为,暴风科技不仅在硬件方面推出VR 显示设备魔镜+内容制作设备魔眼摄像机,同时打造国内最大的VR 视频资源库,支持影视、现场直播及游戏;公司也积极打造VR 全景社区;开放SDK 给其他开发者,实现全开放式生态平台;积极探索暴风魔豆平台变现模式。强大的内容、平台和生态及变现模式将为公司提供更好的发展支撑。
图22:暴风魔镜具备国内最大的VR 资源库
图23:暴风魔眼VR 全景社区
2、加了显示屏的VR 眼镜(三星的Gear VR)
2014 年 9 月,三星发布了与 OculusVR 联手打造的 Gear VR,采用了三星 Note 4 的屏幕、Oculus 的技术支持,不少开发者表示体验更好用,小米已经计划为高端手机开发类 GearVR 的头戴显示设备。
这种设备本身加入了显示屏,但主要作为消费者的视觉接收设备,而真正的内容输出平台和算法平台还是手机,但产品内置了动作传感器,可以识别对用户旋转运动和平移运动的双重感知,相比眼睛盒子,这类设备未来有机会以更强的沉浸感吸引更多爱好者。但因为涉及到算法、调用手机服务等,最终的市场赢家很可能还是手机厂商。
这类设备相对高端了一点,内容输出平台还是手机,但是头戴设备已经加装了显示屏,甚至部分传感装置,是体验和价格折中的一种方案,不算真正意义上的VR 设备。目前国内参与厂商不多,未来Gear 类设备可能搭配智能手机销售,手机品牌及销售渠道强大的厂商可能获取一定的销量。
我们认为,参与厂商三星、小米等可能还是以做手机的思路来做VR 眼镜,短期内还只是VR 过渡期的一种硬件方案,如果没有强大的内容及生态,发展空间并不大。
图24:三星的Gear VR 是加了显示屏的眼镜盒子
3、PC 端VR 输出设备,主要是指 Oculus Rift 类的HMD 头显
2013 年,Oculus Rift 推出了开发者版本,在其官方网站出售,价格为300 美元;2014 年3 月26 日,Facebook 宣布以约20 亿美元的总价收购Oculus VR,至此VR 得到了越来越多的瞩目;预计2016 年初,Oculus Rift 的消费者版将正式发布。
类似Oculus Rift 的VR 头显设备涉及到光学系统、仿真技术、人体工学、传感、人机交互运算等多种技术,需要配合电脑设备使用,而电脑是主要的VR 内容运行和计算平台。我们认为在相当长的时期内,此类头盔式设备将是市场主流。代表产品:Oculus Rift、蚁视科技的蚁视头盔等。
图25:Oculus Rift 头戴装置
图26:HTC VIVE 头戴装置
头盔式显示设备的体验度较好,算法也更复杂,具备较高的技术壁垒。目前国内的参与方较多,如Three Glasses、蚁视等。由于Oculus Rift 不只是一个硬件,而是包含有软件开发工具包(SDK)在内的一整套开发系统,目前多数的VR 头显设备用的是Oculus 的算法支持,短期内很难超越Oculus,也很难打造内容生态圈。未来,算法、内容、生态的重要性将凸显。
4、一体机VR 头戴装置
一体机类VR 头戴设备相当于把一部手机集成到头盔中,目前厂商较少,我们认为这类产品由于功耗、重量、运算和存储能力的原因,短期内得到大幅推广的可能性不大。代表产品:偶米科技的乌拉诺斯one 等。
图27:OMIMO 的Uranus one 一体机VR 装置
(三)VR 输入设备——最重要的参与工具
VR 输入设备如动作捕捉、手势识别、声音感知等体感类设备(主要用来输入消费者动作数据,达成互动体验或用于内容制作)、音响等体感类设备,通过感知用户输入信息,与虚拟世界进行交互,输入设备是实现消费者交互、沉浸感的重要技术装备。
这些外设类的输入设备反而具备较高的技术要求,只有动作可输入,可在内容中进行互动,才算是真正意义上的VR。早期的电影制作产业早就已经应用了动作捕捉。
传统的输入设备有鼠标、键盘等。在二维屏幕交互中,几乎所有控制命令都可以抽象为按键和滑动动作。而对于VR 输入设备来说,更重要的是实现自然交互,更真实的把人的动作体现到三维立体的内容空间,从而实现沉浸感更高、效率更高、学习成本低。
当前的输入设备主要包括如下种类。
一种是动作代入设备,即动作捕捉类装置,采集肢体动作进行交互
动作代入设备强调身体的沉浸感,主要靠采集肢体动作来进行虚拟现实交互,类似动作捕捉装置。代表性的产品有Leap motion、Nimble sense、Prio vr、Control VR、Kinect、Omni,以及国内的诺亦腾和DEXMO。
图28:动作捕捉类VR 输入装置(动作代入)
动作捕捉的实质就是要测量、跟踪、记录物体在三维空间中的运动轨迹。典型的动作捕捉设备主要由传感器、信号捕捉设备、数据传输设备和数据处理设备构成。从形成原理上,主要包括机械式、声学式、电磁式、光学式等。
图29:Oculus Rift 头戴装置
图30:HTC VIVE 头戴装置
另一种动作控制设备,即传统的键盘、方向盘、操纵杆类设备
动作控制设备比较简单,类似传统游戏机用的键盘、方向盘、操纵杆类设备,更注重功能性,主要靠动作跟踪和按键控制来进行交互。代表性的产品有Stem、Hydra、Wii、方向盘、体感枪等。
图11:键盘、方向盘类 VR 输入装置(动作控制)
在VR 场景中,动作输入设备对空间沉浸感、稳定性、低延时、多方位反馈、兼容性等均具备较高的要求,目前参与厂商众多,还处于混战状态,但我们发现,头戴显示设备厂商往往自带了动作输入方案,输出+输入闭环化是主流趋势。
从VR 头显设备龙头Oculus、sony 和HTC 来看,三家各自配备了不同的动作输入设备方案。
Oculus Rift 使用的输入方案Touch 是一对半环状的VR 输入设备,顶部配有一个摇杆、两个按键以及一个扳机,能实现双手360 度的垂直和水平追踪。Oculus 将自身已有的头部光学追踪方案应用到手部,成熟稳定;作为输入设备的过渡产品,Touch 非常自然,对于内容制作方和Oculus 自身来说最安全,够用,是非常合理的决策;从使用方式来说,大部分游戏用户对待VR 输入设备的状态还是跟游戏柄、鼠标、键盘比,Touch 比较务实、产品化、性能稳定、成本低廉;现阶段适用于家庭。
Sony Project Morpheus 的手柄采用体感摄像头和类似之前PS Move 的彩色发光物体追踪,去定位人和控制器的位置。HTC Vive 使用Lighthouse 作为输入方案,其核心原理是利用房间中密度极大的非可见光,来探测室内佩戴VR 设备的玩家的位置和动作变化,并将其模拟在虚拟现实3D 空间中。通过两个相对成本较低的探测盒子,就可以达到相对精准的效果。
此外,还有一些单独的VR 输入方案和设备厂商具备一定的技术或产品优势,如国内的诺亦腾的Perception Neuron、Ximmerse 正在研发的基于inside-out tracking 方式的输入设备以及Depth VR 的“锐交互系统”等。
(四)AR 设备可以比VR 更加炫酷
增强现实(AR)则是建立在现实世界基础上的一个扩展,把虚拟信息如物体、图片、视频、声音等融合在现实环境中,真实虚幻融为一体。目前参与AR 设备的厂商还不多,但从长期来看,VR 和AR 技术将高度融合。通过拆解我们发现,AR 的核心是光学投影系统和运算中心。
图32:AR 利用投影原理实现三维构图
图33:AR 增强现实技术原理图
2015 年1 月22 日,微软发布hololens 全息眼镜,全息眼镜将会追踪你的移动和视线,进而生成适当的虚拟对象,通过光线投射到你的眼中,因为设备知道你的方位,你可以通过手势与虚拟3D 对象进行交互,进而得到更多的交互体验。预计2016 年第一季度,微软的 HoloLens开发者版本将对外发售,售价约为3000 美元。
图34:微软hololens 增强现实(AR)眼镜
图35:hololens 系统构成
图36:微软hololens 增强现实(AR)眼镜使用体验
免责声明:本网站内容主要来自原创、合作伙伴供稿和第三方自媒体作者投稿,凡在本网站出现的信息,均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性,但不保证有关资料的准确性及可靠性,读者在使用前请进一步核实,并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏,概不负任何法律责任。任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时,应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明,并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后,将会依法尽快联系相关文章源头核实,沟通删除相关内容或断开相关链接。