VR虛擬現(xiàn)實(shí)概況與核心技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)蝙云,簡稱VR,是利用電腦設(shè)備模擬出一個虛擬的三維空間滞造,再運(yùn)用沉浸式頭戴設(shè)備续室,為使用者提供視覺,聽覺谒养,和一定程度上的觸覺反饋挺狰,讓使用者能夠身臨其境地探索模擬的未知三維空間。

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國內(nèi)科技公司深圳超多維公司买窟,超多維在創(chuàng)新視覺技術(shù)領(lǐng)域出色的自主研發(fā)能力和領(lǐng)先的國內(nèi)外專利布局丰泊,以及擅長VR、AR始绍、裸眼3D等技術(shù)與視頻瞳购、電影、游戲疆虚、直播等娛樂內(nèi)容的強(qiáng)結(jié)合苛败,將促使主打創(chuàng)新視覺功能的新智能化硬件產(chǎn)品火力全開满葛,快速崛起。與其相關(guān)聯(lián)的手機(jī)品牌ivvi的未來規(guī)劃涵蓋了更廣闊的視覺消費(fèi)類產(chǎn)品罢屈,如AR嘀韧、VR、MR等新視覺智能硬件設(shè)備缠捌,下一代互聯(lián)網(wǎng)虛擬購物平臺锄贷、互聯(lián)網(wǎng)娛樂平臺(游戲、電影)和互聯(lián)網(wǎng)虛擬/3D直播平臺等曼月,為消費(fèi)者帶來科技前沿的全新體驗(yàn)谊却。

一、VR虛擬現(xiàn)實(shí)歷史

第一階段:探索階段哑芹,出現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的基本思想

1956年Morton Heileg開發(fā)出名為Sensorama的摩托車仿真器炎辨,具有三維顯示及立體聲效果,能產(chǎn)生振動和風(fēng)吹的感覺聪姿。

1968年Ivan Sutherlan開發(fā)出第一個計算機(jī)圖形驅(qū)動的頭盔顯示器HMD(Head-mounted Display)及頭部位置跟蹤系統(tǒng)碴萧。

第二階段:開始形成虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念,出現(xiàn)較典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

M.W. Krueger設(shè)計的VIDEOPLACE系統(tǒng):

由計算機(jī)生成的圖形環(huán)境末购,在該環(huán)境中參與者看到他本人的圖像投影在一個屏幕上破喻,通過協(xié)調(diào)計算機(jī)生成的靜物屬性及動體行為,可使他們實(shí)時地響應(yīng)參與者的活動盟榴。

1985年M.M. Greevy設(shè)計的VIEW虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng):

因裝備有數(shù)據(jù)手套和頭部跟蹤器曹质,提供了手勢、語言等交互手段擎场,成為名副其實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)羽德。

第三階段:全面發(fā)展,由研究轉(zhuǎn)向應(yīng)用階段顶籽,在商業(yè)玩般、醫(yī)學(xué)、航空礼饱、教育坏为、工程設(shè)計、娛樂方面都有所應(yīng)用

美軍開發(fā)的空軍任務(wù)支援系統(tǒng)和海軍特種作戰(zhàn)部隊(duì)計劃和演習(xí)系統(tǒng)(虛擬軍事演習(xí))镊绪。

CAD&CG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的桌面虛擬建筑環(huán)境實(shí)時漫游系統(tǒng)匀伏。

2015及以后上市的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔HTC VIVE、Project Morpheus蝴韭、Oculus Rift和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡Hololens等够颠。

二、VR技術(shù)介紹

1榄鉴、光場技術(shù)

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(shù)化表示履磨,是空間中所有光線光輻射函數(shù)的總體蛉抓。光場,就是真實(shí)的記錄和復(fù)原整個空間環(huán)境剃诅。

應(yīng)用領(lǐng)域:

可以解決VR領(lǐng)域的暈動癥問題巷送,可以解決攝影中的失焦困擾,可進(jìn)行對高速運(yùn)動矛辕、多主體距離較大場景以及光線不足的室內(nèi)拍攝笑跛,通過光場數(shù)據(jù)合成視角來實(shí)現(xiàn)虛擬3D顯示。

光場采集方法:

用微透鏡陣列相機(jī)聊品,多相機(jī)陣列飞蹂,掩膜及其他相機(jī)孔徑處理方案

光場應(yīng)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(fù)現(xiàn)出來翻屈。

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2陈哑、眼球追蹤

眼圖錄像法,角膜反射法

3妖胀、手勢識別/手勢交互

計算機(jī)視覺捕捉芥颈。代表有:Leap Motion

慣性傳感器的動作捕捉惠勒。代表有:諾亦騰 - Perception Neuron

手套或機(jī)械骨骼

觸覺重定向

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4赚抡、定位追蹤

借助硬件:機(jī)械式跟蹤器、電磁式跟蹤器纠屋、超聲波跟蹤器涂臣、慣性跟蹤器、光學(xué)跟蹤售担。

視覺追蹤:SLAM(同步定位與地圖構(gòu)建)赁遗。

激光定位:代表:Vive的Lighthouse。

紅外光學(xué)定位:代表:Oculus Rift 主動式紅外光學(xué)定位技術(shù)+九軸定位系族铆、OptiTrack全身動作捕捉岩四、蟻視的HoloDeck。

可見光定位:代表:PS VR哥攘。

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5剖煌、體感交互硬件

體感座椅,跑步機(jī)逝淹,體感衣服耕姊,頭盔

三、VR市場硬件與產(chǎn)品分析

1栅葡、廠商

Oculus茉兰、索尼、HTC欣簇、三星

2规脸、主要公司及產(chǎn)品

Facebook

2014年3月Facebook收購Oculus,2016年1月坯约,Oculus rift的CV1消費(fèi)者版預(yù)售。對PC要求高莫鸭,價格不菲鬼店。

小米

2016年下半年,小米推出第一臺軟件產(chǎn)品黔龟。49元盒子妇智,之后要推出199元的正式VR眼鏡。

Google

GoogleGlass在2013年限量發(fā)售氏身,售價1500美元巍棱,現(xiàn)已停止。

微軟

微軟 HoloLens全息眼鏡在2016年上市蛋欣,其售價3000美元航徙。

三星

推出GearVR ,售價99美元。

HTC

2015年HTC和Valve聯(lián)合開發(fā)HTC vive陷虎。

索尼

PSVR到踏。

當(dāng)然到2017年底的時候,京東已經(jīng)可以買到非常多的產(chǎn)品了尚猿,甚至網(wǎng)易嚴(yán)選都在出自己的VR設(shè)備窝稿。

3、現(xiàn)有問題

需要在臺式機(jī)凿掂,筆記本伴榔,平板電腦,手機(jī)之外庄萎,在額外購買HMD設(shè)備踪少。

Oculus消費(fèi)者版本需要在一臺高端pc才能體驗(yàn),而全球只有不到全球pc量的1%的電腦可以達(dá)到要求糠涛。

4援奢、未來預(yù)期

標(biāo)準(zhǔn)預(yù)期:

450億美元,HMD設(shè)備開始普及忍捡,但移動電池和電池續(xù)航問題還沒有解決集漾。

樂觀預(yù)期:

1100億美元,HMD從一款小眾產(chǎn)品變成一個通用平臺锉罐,移動電池和電池續(xù)航問題都以解決帆竹。

悲觀預(yù)期:

150億美元,完善速度較慢脓规,存在延遲栽连,顯示,安全 隱私 和其他方面的挑戰(zhàn),在這種情況下主要在游戲方面取得成功秒紧。

四绢陌、有待解決的技術(shù)問題

1、5G技術(shù)

對于畫面質(zhì)量和視角的要求熔恢,目前的4G網(wǎng)絡(luò)速度都不能滿足脐湾,只能等待超高速的5G網(wǎng)絡(luò)到來。另外叙淌,VR/AR的3D計算機(jī)圖形處理秤掌、3D音效等,都要消耗大量的數(shù)據(jù)流量鹰霍。

中國初定于2020年啟動5G商用計劃闻鉴,最早試點(diǎn)估計也要在2019年以后了。

2茂洒、光場技術(shù)

廣場技術(shù)能使得外界的3D信息被完整采集孟岛,解決在移動當(dāng)中的失真問題。

3督勺、計算能力

真正復(fù)雜計算的處理還沒辦法完全做到手機(jī)上渠羞,依然需要PC的支撐,目前顯示不夠流暢智哀、時間長觀看導(dǎo)致頭暈等問題還不能夠完整解決次询,因此計算能力還需要花費(fèi)不少時間。

4盏触、周邊設(shè)備

玩游戲時渗蟹,需要一個比較完整的游戲體驗(yàn),所以虛擬現(xiàn)實(shí)游戲絕不只是頭顯赞辩,甚至需要全身套裝。

北京時間2月10日早間消息授艰,Oculus已經(jīng)開發(fā)了Touch手柄辨嗽,可以充當(dāng)虛擬手槍,并在虛擬場景中抓取物體淮腾,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(xiàn)實(shí)手套原型產(chǎn)品糟需。

扎克伯格寫道:“我們正在開發(fā)新的方式,將你的雙手帶入虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)谷朝,只要戴上這幅手套洲押,你就可以繪畫、敲打虛擬鍵盤圆凰,甚至像蜘蛛俠一樣射出蜘蛛網(wǎng)杈帐。我現(xiàn)在就在這么做。”

這副手套的設(shè)計似乎很輕薄挑童,采用了OptiTrack Prime 17W攝像頭來感應(yīng)手套的位置累铅,而非Oculus開發(fā)的傳感系統(tǒng)。與自主開發(fā)攝像頭相比站叼,這樣可以幫助Oculus使用更低的成本快速測試這套裝備娃兽。

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扎克伯格正在體驗(yàn)Oculus的VR手套

總結(jié)一下:

1、VR行業(yè)受到硬件出貨量的影響較大尽楔。應(yīng)當(dāng)先投資硬件投储,布局更偏底層的技術(shù)與硬件解決方案魏烫。之后做好垂直應(yīng)用巷疼,再擴(kuò)展成為平臺蓄氧。這樣更符合行業(yè)發(fā)展規(guī)律蕴轨。

2仿吞、游戲是一個強(qiáng)需求确憨,VR行業(yè)的大發(fā)展依然需要依靠游戲氧猬,VR游戲的體驗(yàn)需要軟硬結(jié)合怀伦,需要完備的周邊設(shè)備壁涎。只有這些方向成熟后凡恍,整個VR產(chǎn)業(yè)才能夠成熟化。

3怔球、VR的核心技術(shù)包括光場技術(shù)嚼酝、眼球追蹤、手勢識別/手勢交互竟坛、定位追蹤和體感交互硬件五部分闽巩。

4、VR硬件基礎(chǔ)層面面臨的挑戰(zhàn)有5G技術(shù)網(wǎng)絡(luò)問題担汤、光場技術(shù)涎跨、計算能力和周邊設(shè)備四個方面。

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