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还在追捧?VR眼镜到底是多大一个坑
2015年12月12日    评论:    分享:
    来源:第三维度
    作者:王逍

   转载请注明本文出处和原文链接,并保持文章完整性

    近一年多以来,不论是在科技领域还是在资本市场,“虚拟现实”这个概念火遍全球,而引领这个概念的是一种所谓“虚拟现实(VR)眼镜”智能硬件产品。再追根溯源,本次热点起源于 FaceBook 用了20亿美元收购  Oculus VR。

    (说明:好多网友朋友在跟我交流时一直把所谓的VR眼镜等同于整个VR大行业,在此还是要说明一下,VR眼镜目前的大部分功能仅仅是一个显示设备,而 VR—虚拟现实 则是一个很大的概念。)

    首先声明,本文是来吐槽的,如果您对所谓的“虚拟现实(VR)眼镜”充满信心,并且不想让这份信心受到干扰,那么就不要读这篇文章了,因为文章内容在各路媒体一片叫好的时候,很可能会让您在心理上受到冲击。当然,如果您作为一种借鉴、探讨的心态阅读本文,我想应该也会有所收获。



    记得 Oculus VR 眼镜刚进入国内人员视野的时候 ,我就曾在朋友圈里说过,这种产品早就已经存在,并且技术层面上并没太多的进步。一下子火来了来,我想跟这“20亿美元”关系要比技术本身密切的多。随之而来的,是国内的一些创业公司的跟风和山寨,但是除了几张漂亮的宣传画,一直都没见到有什么值得期待的突破。

    抛开现象看本质,本文就是要根据目前行业内的一些现象,从技术瓶颈、市场应用等几个方面,告诉你所谓的VR眼镜到底是多大一个坑!

    一、技术瓶颈

    首先,虚拟现实(VR)眼镜绝对不是什么新东西,至少在十几年前,作为虚拟现实系统中沉浸式视觉的一部分,已经在各种领域应用。做过相关项目的人都知道,这里面的一些技术和应用环境是有一定限制的。一是在复杂交互方面,必须有譬如动作捕捉力反馈等其他设备的支持,二就是单人使用,在多人操作的仿真系统中应用比较困难。

    回到以 Oculus VR 为代表的“虚拟现实(VR)眼镜”这个产品系列,到目前为止,并没有在技术上做到太大的突破,仍然在分辨率、视野范围、交互方式、立体呈现等几个方面徘徊。

    ■ 分辨率——短期内无法突破

     首先说分辨率,目前最新的 Oculus Rift DK2 做到了单目 960 x1080 像素,两只眼睛合起来正好是1920高清标准,这个参数正好和目前市场上中高端手机的屏幕相同,而实际上也是如此,根据相关网站拆解的结果看,DK2用的就是三星5.7手机屏幕,甚至能看到为手机前置摄像头、听筒挖的孔。我们基本可以肯定的是,单目960 x 1080是目前最高分辩率了。


Oculus Rift DK2 使用的三星5.7手机屏幕

     在这种情况下,分辨率还有没有可能大幅提高,达到网友们期待的4K呢?在笔者看来,短时间内是不太可能的。目前最高分辨率应该是苹果 Mac 电脑中的系列中的视网膜(Retina)屏 ,最新的12寸MacBook也就做到了 2304 x 1440 像素,要将这个分辨率做到5.7寸已经是目前技术不可能完成的任务,更不要说 4K 了。(注:根据网友提供的资料,目前市场上已经有4K屏幕的手机上市,但这并不影响关于所谓VR眼镜其他技术瓶颈和应用限制等问题的讨论。)

    ■ 视野范围——不符合人眼生物学特性

    接下来就是视野范围。通过玻璃透镜观看 这块 5.7寸屏幕肯定不会是全部,视野上会不可避免的损失相当一部分,那么经过目镜切割后,剩下的分辨率还有多少呢?


切割后的视野范围

     同时,这个垂直方向宽、水平方向窄奇葩6边形的视野范围也不符合人眼的生物学特点。人眼的视野范围是水平方向宽、垂直方向窄,单眼的水平视角最大可达156度,双眼的水平视角最大可达188度。人眼的视角极限大约为垂直方向150度,水平方向230度,如果在这个视角范围内都是屏幕,那么就会给我们一种身临其境的感觉。


人眼视野范围角度   (a)垂直方向  (b)水平方向

   这一点其实从生活中电影、电视和显示器的发展过程就能总计出来,画面比例从4:3到 16:9、16:10,甚至现在有21:10比例的显示器和曲面电视面市,这些都使为了更好的适应人眼的生理学特点,而在这一点上所有的 VR 眼镜 都在反其道而行之,不知道是3:4还是10:16的画面出来,这样从生理学角度,已经大大的降低了视野范围,当我们戴上这种所谓的VR眼镜时就会有一种通过类似钥匙孔偷窥世界的感觉,再好一点的也就是望远镜视觉效果。

    还有另外一个最关键的问题,到目前所有的 VR 眼镜都没有考虑,那就是人的眼球是动的,也就是说,当我们头部不动的情况下,眼球的运动也会在很大范围内引起视觉角度的变化,忽略这个问题的结果就是用户在使用的时候要保持眼球不动,画面的调节就要靠头部运动出发位置跟踪设备来驱动,您觉得这符合人类的习惯么?

    2014年末国外网站曾报道过一则德国 SMI公司计划支持 Oculus VR,将眼动跟踪技术集成到设备当中。可以说这是一个很不错的想法,但是眼动跟踪技术本身也需要视频采集、图像处理等复杂的分析系统,要集成到类似头戴式眼镜中,还是有一定难度的。


SMI 眼动跟踪分析设备

    ■ 精准控制——自身无法完成

    目前的智能手机上,都已经集成了位置跟踪、重力感应、GPS定位等功能,所以目前的 VR 眼镜也都具备具备了相应功能,但是在游戏或者应用中,当我们需要即时、精准的控制时,因为在处理延时和精度方面,目前的设备是无法达到类似我们平时使用鼠标、键盘的操作精度,这就需要另外的设备系统进行辅助。Oculus Rift DK2 就在面板上加装了红外标记点,配合红外摄像头才能实现“位置追踪功能”。


Oculus Rift DK2 面板上加装了红外标记点,
配合红外摄像头才能实现位置追踪功能


Oculus Rift DK2红外位置跟踪示意图

    其实这些技术在之前的虚拟现实系统常用的头戴式显示器(HMD:Head Mount Display)上已经有成熟的解决方案,但是因为系统繁琐和成本问题,一直没有在消费者中普及。

    ■ 立体视觉——解决眩晕问题的关键

    我们应该知道,3D立体视觉是沉浸式虚拟现实系统在非常重要的部分,一般在专业虚拟仿真环境中都要通过立体视觉的呈现,给使用者提供更多的沉寂感,这一点对于 VR 眼镜也不可或缺的一部分。

    3D立体视觉的原理大家都清楚,就是通过模拟人双眼的视觉差,并通过技术手段分别让每只眼镜得到相应的画面。这一点在大型投影和液晶显示屏上已经有了主动式(频闪)和被动式(偏振)的成熟解决方案,剩下的关键就是内容上如何在更加符合人类眼睛聚焦范围、观察位置和眼球距离等生物学特性。

    在2009年卡梅隆导演的《阿发达》上映之前,还没有那部电影能够以全3D的形式发行。虽然有一些3D片子在偶尔放映,但是仅仅是作为一种新鲜刺激的噱头,一般也都不超过20分钟。而卡梅隆用了14年时间摸索、总结3D视觉呈现的技术和经验,最后终于能够让观众在影院里观看2个多小时而不出现大范围的眩晕和不适。


3D影片用的立体摄像机

    细心的朋友在看立体电影的时候会发现,电影中的字幕出现的位置都要根据画面的构图进行调节,如果直接像2D电影那样出现在固定位置,观众是无法忍受的。

    但是,我们在此探讨的通过 VR 眼镜实现的立体视觉有很大不同。因为电影其实都是通过拍摄、制作后形成的“固定画面”视频流,意思就是说,在时间轴上的每一帧、每一秒的眼间距、视觉角度等参数都已经在拍摄、制作过程中设定好,观众是无法去改变任何参数的。而 VR 眼镜更多的是用来玩游戏(大部分研发团队也都是这么规划的),这就需要根据用户的操作实时的调节画面的眼间距、聚焦范围、观察角度等参数。


立体电影播放示意图

    平时我们玩的3D游戏都是一台虚拟摄像机的视角输出画面,而立体视觉呈现就需要2台虚拟摄像机输出画面。为了适应人眼的生理特性,就需要很好的算法不停的调节这2台虚拟摄像机的距离和角度。很遗憾,也可能是笔者孤陋寡闻,至少到目前为止,还未发现有一套成熟的算法能够满足要求。

    其实这种互动性质的实时立体视觉的眩晕问题并不是 VR 眼镜独有的。笔者曾经用过立体显示器玩过极品飞车等3D游戏,当我们在某一个静止画面调节好各种参数以后,眼睛会觉得跟看立体电影差不多,但是当游戏运行起来,尤其是当主要物体(如车辆、路障、建筑物等)距离、角度快速发生变化时,眩晕和不适的感觉会远远大于游戏的快感。在某些角度和位置上,这种感受甚至是无法忍受的。

    立体显示器立体投影、立体电视的技术都已经相当成熟,但是为什么市面上没有出现比较主流的采用立体视觉呈现的3D游戏呢?我想如何处理画面视角变化带来的眩晕不适问题是其中的一个重要原因。

    同样,专业应用的虚拟现实系统中立体视觉呈现也面临着这个问题。一般是通过固定几个视角和位置的办法,不让画面调节的过于频繁等手段,避免类似情况的发生。

    二、应用限制

    了解以上 VR眼镜 的一些技术情况以后,我们可以来分析一下 VR眼镜到底能用来做什么?就目前市场上宣传来看,主要是看电影、玩游戏和专业领域的应用(如医疗等)。

     ■  VR眼镜看电影——多少有点扯

     在智能手机出现的10几年前就一种叫做头戴显示器的东西,当时市场上也有很多款消费级别的产品,宣传的噱头大都是“相当于在多远的距离看多大的屏幕!”,售价也都不贵,大约在1300、1400元人民币左右。但是这种产品一直没有在消费者市场上大规模流行,而是少部分好奇者追求新鲜感的玩具,用了几次失去新鲜感之后,大都变成压箱底的电子垃圾。

    究其原因一个是之前提到的分辨率、视野范围等技术问题,另一个就是看电影本身就是一种人们分享心理的活动,和看音乐会、戏院看戏的情况是一样的,这种人群聚集会使人的心理活动整体上得到放大,形成一种群体效应。而使用头戴式显示器看电影恰恰就是人为的方式将大家的心理隔阂起来,这种情况产品宣传的噱头是私密性,而对于大部分正常的人来说,其实是一种封闭。想象一下如果电影院、戏院、音乐会只有你一个观众,是多么无聊的事情!


娱乐型头戴式显示器

    除了视觉上与影院甚至电视、显示器无法媲美之外,音响系统也是环境渲染的重要部分。当然,在VR眼镜上集成高保真音效是没有问题的,但是要想达到影院效果,成本又是多少呢?

    好多人肯定会说,VR眼镜最大优势是可以看360°的环视视频。当然这是当前VR眼镜看电影主要的宣传噱头,但是其中观众习惯和3D立体视觉呈现方面都被忽略了。

    在观众习惯方面,可以说 VR眼镜 360°视频彻底颠覆了之前人们对影院观影模式的理解。跟在电影院和电视上不同,VR 眼镜在看360°视频的时候需要身体与头部不停的转动、摇晃,才能实现这种360°的体验,否则人眼视野范围以外的画面都是浪费。而当人们开始环视画面中的各个角落时,影片的整体故事已经变的支离破碎。如果这种影片是一个场景有限、情节简单的短片还好,如果加入复杂的情节,观众肯定很难了解影片到底在讲什么。

   根据笔者接触到的信息,早在10年前就已经有了360°视频拍摄的成熟解决方案,一直是运用在航拍、测绘、街景、宣传片拍摄等方面。包括谷歌、百度在内的街景都属于这种。这些应用的特点是满足观众在大场景中探秘个中细节的心理。

Ladybug5 全景360拍摄成像系统
Ladybug5 全景360拍摄成像系统

0-360全景虚拟漫游拍摄光学器    0-360安装于数码单反相机图
0-360全景虚拟漫游拍摄光学器

    这让我想起前几年流行的小型4D、5D,有的甚至宣称7D、9D影院,播放的都是一些没有具体故事情节的3D特效影片,利用了人们对高科技的向往心态,让那些充满好奇心的观众花10元、20元进入影院。绝大部分观众的观后感是“知道怎么回事就行了,下次肯定不会再来!”

    另外一个就是目前号称为 VR眼镜 提供360°视频的几家公司如 Jaunt VR,其设备拍摄的结果都是2D画面,而不是3D立体。作为视觉沉浸感的重要方式,没有立体视觉呈现,无疑是不完整的。


Jaunt VR 设备无法拍摄3D立体视频

     ■  VR眼镜玩游戏——考验你的忍耐力

     如果VR眼镜在分辨率、视野范围、立体视觉呈现等方面得到提升,无疑第一人称游戏是最适合的,但是就目前的情况,甚至连菜单都显示不全、看不清楚的情况下,用来玩游戏估计能坚持10分钟的都不多。

    其他类型的游戏怎么样呢?比如类似《英雄联盟》这样考验操作的游戏,我想结果肯定不尽如意。抛开分辨率等问题不是,就是在操作上,人眼通过什么方式来定位键盘呢?当你按错几次键盘以后,难道还要摘下眼镜观察一下,然后再戴上?

    当然,可以通过增加其他外设来辅助这个过程,这就又回到成本这个问题。

    我们基本可以肯定,目前VR眼镜就功能而言,是不完整的,除了不完美的视觉之外,自身所带的位置跟踪、手势交互等都远远无法满足即时游戏的要求,为了进一步提升游戏体验,就需要增加其他设备,随之而来的就是系统复杂程度提高和成本的提高,这两个关键因素是衡量一个产品能不能成为大众消费品的关键。

    ■ 其他应用——用户粘度如何

    和当年Web3D技术火热时候类似,很多人会想到用这种方式来做产品展示、样板间漫游、虚拟社区、虚拟旅游等方面的应用。

    首先说说产品展示,当年就有人计划做一个Web3D版的淘宝,就是要把淘宝上的产品全部3D建模。应该说这种想法在技术上是可行的,但是却要面对一个海量数据的问题。我们知道淘宝上何止10万种产品,要把这些海量的产品建模谈何容易。而且各种产品的升级换代、新品上架更会带来2次、3次...N次的海量工作,这无疑是一个很难解开的死结。同时对于用户来说还要面对海量下载3D模型的网络传输问题。另外,3D建模的画面肯定不如高清照片和效果图,从用户角度,了解产品的细节和新奇的体验方式到底哪个更重要呢?

    类似样板间漫游这样的应用最理想的当然是把房产楼盘网站的内容建模后,适应 VR 眼镜,其中所面临的问题和产品展示是一样的。当然可以在楼盘售楼处进行推广应用,这里面的问题是每个眼镜只能给一个用户使用,如果同时有20、30是个参观人员,我们就要准备相应数量的眼镜已经相关外围设备,这样算下来的成本,往往要高于其他更加直观的展示方式。

     虚拟社区、虚拟旅游等方面的应用除了面对以上的问题以外,还要考虑用户粘度的问题。  个人觉得做出一个没有故事情节、没有角色互动的东西来,在市场上是很难运作的。如果仅仅是一个可以漫游或行走的场景,那么究竟会有多少人看过一次之后还会再看一次,有什么东西能吸引用户仔细都看个遍?另外,这样的虚拟社区、虚拟旅数据更新有很大一个瓶颈。虚拟现实的社区、景区当然要以现实中测绘、航拍等数据作为基础,对于一个城市、景区来说、铺路、开发、建设是很平常的事,如果浏览者每次看都是几年前的样子,哪还有什么意义?

    ■  长时间佩戴——你的鼻梁能抗多久

    无论如何,都有这种感受,现在的VR眼镜是笨拙、臃肿的。Oculus Rift DK2 的重量为880克,这还不包括数据、电源连线,如果再需要其他的辅助插件,这分量可想而知。想想我们的鼻梁扛着这个将近1公斤的东西,能坚持多久?国外拆解大师 iFixit 的一个哥们戴了一会之后,鼻梁是这样的。


    
    三、市场环境

    ■ 20亿、20亿、20亿美元

    首先说说这“20亿美元”。FaceBook 一掷千金,一下子同时在科技和资本两个领域掀起了巨浪。笔者没有资本运作方面的专业知识,但是我想不论是其中的4亿美元现金还是16亿美元的普通股票,都不会进入 Oculus VR 创始人或者其原始团队的腰包,因为被收购之后,他们本质上已经是在为 FaceBook 打工了。

    既然是收购,Oculus VR 就已经属于FaceBook,如此笔者首先想到的是这20亿美元放在FaceBook的账户上和放在Oculus VR的账户上有什么区别呢?这是不是我们国人常说的“从左边兜挪到右边兜”?这个过程应该会产生诸如公司运营、研发费用、股权分配等方面的费用,但是相对于“虚拟现实”这个新概念对股票和资本市场的影响,都是九牛一毛。

    ■ 没有技术含量 大佬不感冒

    Oculus VR一直宣传自己是沉浸式视觉方面全球领先的技术公司,但是如果你真的研究过虚拟现实这个行业你就会知道,笔者也不只一次提到过,头戴式显示器(复杂一点的也叫数据头盔)技术不是什么新东西,至少在15年前就已经有了不亚于目前性能的产品。尤其是在智能硬件出现以后,位置跟踪、GPS定位、重力感应等模块可以轻松的集成到一部智能手机中,Oculus VR 正是在这个基础上加装了2个目镜,包装了一个外壳而已。

    作为全球领先的两大IT巨头谷歌和微软,已经通过实际行动表达:“我们对这种技术不感冒!”两者不约而同的都发布了纸壳版的VR眼镜,这是不是在向 FaceBook传递某种讽刺?


谷歌(左)和微软(右)的纸壳版VR眼镜

    另外,两者都在集中精力做 AR 眼镜,Google Glase 和 Microsoft Hololens,基于谷歌和微软自身的大数据、大平台,这才是正确的方向。了解技术的人应该知道 VR 眼镜 和 AR 眼镜在技术层面不在一个等级上。

    其他如索尼、三星也都推出了各自的 VR眼镜,好像给市场带来了强心剂。但是我们要知道索尼早在10多年以前就有类似产品,对于他们来说,仅仅是循环再利用。而对于三星来说,在智能手机的基础上生产类似产品并不需要多大的投入,而且又能在这次“虚拟现实”的热点时机搞搞噱头宣传,何乐而不为呢!

    ■ 虚假繁荣 跟风山寨成主流

    除了这几家,国外的其他技术公司基本上都没有过多的在这方面进行投入,反观国内倒是你方唱罢我登场。今天HTC Vive,明天暴风魔镜,更有不知道之前做什么的所谓技术团队通过各种效果图、宣传画推广自己的产品。

    过去一年多的时间里,可以说各种关于“虚拟现实”活动、会议、沙龙等也层出不穷,主题基本点都是围绕这个所谓的VR眼镜。笔者也参加过几次活动,经过深入接触之后发现,很多人连到底什么是“虚拟现实”都没有搞清楚,好像戴上眼镜就“虚拟现实”了。然而就是围绕这个眼镜,在很多技术细节、应用方向等方面也都是自说自话、没有一个全面系统的理论支撑。

    从山寨跟风的现象也可以推论出类似产品技术含量低。在没有任何技术储备的情况下,能够在几个月时间里设计、生产出来的产品,能有什么技术含量呢?笔者在广州遇到过一个哥们,以800元人民币左右的价格到处兜售他们VR眼镜。

    虚假繁荣还体现在金融资本市场,虚拟现实概念股异常火爆。我也曾经把一些资本市场的咨询报告认真阅读,翻来覆去里面的内容大同小异,都是预测分析虚拟现实领域的应用前景、市场规模,弄些文字和数据堆砌成文,但是在应用细节、功能实现、底层技术等方面往往都是一片空白。我不禁想知道,做这些报告的人有多少人了解美军未来作战实验室、法国达索公司、加拿大CAE公司....

    四 完美产品还有多远?

    作为一款据说要取代智能手机的产品,我们可以根据目前计算机技术的发展情况,推测一下一款完美的VR眼镜应该达到什么样的性能:

    1、分辨率:单目在1920 * 1080像素以上;

    2、视野范围:垂直方向150度,水平方向230度;

    3、刷新率:60赫兹以上;

    4、位置跟踪:1000dpi以上;

    5、交互方式:手指动作、肢体感应;

    6、立体视觉呈现:即时交互3D场景中2个虚拟摄像机位置关系的完美算法;

    7、音效:影院级别的高保真7声道音响;

    8、重量:200克以下;

    ......

    就目前的VR眼镜系列产品来看,除了视觉方面,其他都需要增加模块进行辅助。系统过于复杂,就需要一定的专业知识和经验才能使用,这对于大部分技术小白来说,无疑是一个打击。增加辅助模块意味着成本的提高,就是在考验潜在用户的消费能力,将更多的追求新奇体验的消费者拒之门外。

    综上所述,以目前 VR 眼镜的主流参数为基础,您是否能推断要达到完美性能还需要多长时间?还需要增加多少辅助设备和成本?如此,您了解 VR眼镜到底是多大一个坑了吗?

标签:虚拟现实王逍
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