經(jīng)歷過PC時(shí)代的不知不覺、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的后知后覺之后,我國對(duì)VR/AR的未來有更加清醒的認(rèn)識(shí)。近三五年間,當(dāng)全球科技巨頭涌入VR/AR領(lǐng)域時(shí),我國政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)、創(chuàng)業(yè)者等都積極采取行動(dòng),試圖抓住這波難得的歷史機(jī)遇,所以我國VR/AR在顯示終端設(shè)計(jì)、交互技術(shù)、應(yīng)用上并不落后,甚至有些還引領(lǐng)全球潮流。
顯示終端:
創(chuàng)業(yè)公司十分活躍
現(xiàn)在VR/AR技術(shù)應(yīng)用并不是十分成熟,全球科技巨頭都在前期布局和探索階段,國內(nèi)BAT也停留在前瞻性布局階段。阿里巴巴投資了不少AR產(chǎn)業(yè)鏈公司,包括波導(dǎo)式光學(xué)方案公司Lumus、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)公司Magic Leap等。百度發(fā)布AR開發(fā)平臺(tái)DuMix,提供開發(fā)AR產(chǎn)品的SDK和編輯器,騰訊公布VR SDK及開發(fā)者支持計(jì)劃,開放QAR平臺(tái),允許開發(fā)者將APP接入騰訊AR模塊。
與BAT不同,國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司在VR/AR顯示終端領(lǐng)域十分活躍,從部分參數(shù)和輕薄設(shè)計(jì)上看,有些已經(jīng)走在世界前列。在2016 ChinaJoy上,Hypereal展示的VR頭盔Pano,采用2K分辨率的OLED顯示屏,擁有110°視場(chǎng)角、90Hz刷新率以及11ms的延遲率,在部分參數(shù)上已經(jīng)超越了Oculus Rift、PS VR。
同樣,我國AR眼鏡產(chǎn)品在某些參數(shù)上也不輸于微軟的HoloLens。其中,耐德佳AR眼鏡NED+X1視場(chǎng)角(FOV)超過40度,比Hololens視場(chǎng)角提升20%以上;其光學(xué)分辨率高達(dá)1920×1080,是國際上首款全高清AR智能眼鏡。影創(chuàng)一款兼具AR/VR的頭盔Halo,70度視場(chǎng)角,整體時(shí)延控制在13ms內(nèi)。
從輕薄設(shè)計(jì)上看,我國VR/AR眼鏡已經(jīng)處于世界領(lǐng)先。多哚V1智能眼鏡僅重88g,厚度16mm,搭載2K高清解析,實(shí)現(xiàn)105度的視角場(chǎng)。悉見科技SeengeneX1的重量為166g,比HoloLens輕410g。
而且我國虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡已經(jīng)應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。中國航天員科研訓(xùn)練中心與北京理工大學(xué)等研制的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡,成功應(yīng)用于33天“太空之旅”中的航天員心理舒緩。
此外,虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(IVRA)發(fā)布了《虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備通用規(guī)范》,這是我國虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域首個(gè)自主制定的標(biāo)準(zhǔn),將對(duì)規(guī)范市場(chǎng)、引導(dǎo)行業(yè)良性發(fā)展起到重要支撐作用。
交互技術(shù):
技術(shù)和理念走在前沿
在交互技術(shù)上,我國企業(yè)已經(jīng)走在世界前列。傳送科技的TPCAST是全球第一個(gè)無線VR顯示商業(yè)產(chǎn)品。該設(shè)備解決了HTC Vive一直以來被線纜束縛的問題,可以支持2K@90Hz高清內(nèi)容,傳輸速度可以達(dá)到3.5GB/s,最低延遲可以達(dá)到15ms。
七鑫易維是國內(nèi)首家擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的眼球追蹤和眼動(dòng)控制技術(shù)的科技公司,去年發(fā)布了全球首款VR眼球追蹤模組aGlass。其追蹤范圍是垂直30°和水平50°,追蹤速度最高可達(dá)380Hz,追蹤精度小于0.5°,延遲低于5ms。英偉達(dá)全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理張建中認(rèn)為,七鑫易維眼球追蹤技術(shù)超過全球其他科技公司。
Hypereal自主研發(fā)的激光定位方案,可以讓使用者在一個(gè)30平方米的范圍內(nèi),準(zhǔn)確定位到頭部和雙手控制器的位置(毫米級(jí)精度)。
還有Ximmerse和諾亦藤等。前者旗下有VR輸入控制設(shè)備MACE、VR萬向移動(dòng)平臺(tái)Teleport,以及光學(xué)手勢(shì)跟蹤設(shè)備和觸覺反饋設(shè)備。后者開發(fā)了具有國際領(lǐng)先水平的“基于MEMS慣性傳感器的動(dòng)作捕捉技術(shù)”,并在此基礎(chǔ)上形成了一系列具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本高精度動(dòng)作捕捉產(chǎn)品。
此外,我國交互技術(shù)理論的突破也值得關(guān)注。中山大學(xué)人機(jī)互聯(lián)實(shí)驗(yàn)室提出ER(Expanded Reality)即“擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)”的概念,為業(yè)界首創(chuàng)。VR與物聯(lián)網(wǎng)樣本整合,不但能體驗(yàn),還能實(shí)時(shí)操作物理過程。采用第一現(xiàn)場(chǎng)與第二現(xiàn)場(chǎng)之間的主從機(jī)器人操控系統(tǒng),代表未來VR與IoT中的設(shè)備聯(lián)接技術(shù)迭代的第一階段,原則上證明,在網(wǎng)絡(luò)化VR中生活的人們無需脫離沉浸式虛擬環(huán)境就可以完成實(shí)質(zhì)性生產(chǎn)任務(wù)。
光場(chǎng)技術(shù):
輸入、輸出端有望打通
在光場(chǎng)技術(shù)方面,疊境數(shù)字科技(上海)有限公司不僅首創(chuàng)動(dòng)靜結(jié)合光場(chǎng)拍攝系統(tǒng),還實(shí)現(xiàn)高精度光場(chǎng)三維器件建模。其中動(dòng)靜結(jié)合的光場(chǎng)采集系統(tǒng)包括80個(gè)動(dòng)態(tài)PointGray相機(jī)和80個(gè)靜態(tài)Canon單反相機(jī),可以同時(shí)從360度方向采集同一個(gè)物體表面反射光線。動(dòng)態(tài)相機(jī)分辨率不低于2K,主要用于動(dòng)態(tài)形變物體的實(shí)時(shí)建模;靜態(tài)相機(jī)分辨率不低于2K,主要用于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量表面反射特性采集;單幀拍攝累計(jì)采集并處理光線數(shù)量達(dá)到十億級(jí)。運(yùn)用疊境獨(dú)創(chuàng)的光場(chǎng)反向追跡算法,可以將實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)幾何信息與高質(zhì)量的靜態(tài)光線信息融合在一起,從而對(duì)動(dòng)態(tài)的非剛體模型也能高質(zhì)量重建。目前國際上類似的技術(shù)只能在高質(zhì)量和高幀率之間做出選擇,而疊境的動(dòng)靜態(tài)光場(chǎng)采集系統(tǒng)打破了這一限制,實(shí)現(xiàn)了我國在VR光場(chǎng)技術(shù)上的獨(dú)立創(chuàng)新和突破。
而疊境數(shù)字的光場(chǎng)三維器件建模重建精度達(dá)到亞毫米級(jí),同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了從光場(chǎng)采集到光場(chǎng)模型渲染的端到端系統(tǒng),減少人工干預(yù)程度70%。同時(shí)疊境還大力開發(fā)了光場(chǎng)壓縮技術(shù),實(shí)現(xiàn)了當(dāng)壓縮比達(dá)到500∶1時(shí),壓縮質(zhì)量PSNR仍保持30dB以上,且編解碼速率達(dá)到30fps,降低了帶寬要求,在手機(jī)端可以流暢體驗(yàn)光場(chǎng)VR,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的“移動(dòng)VR”。
同樣,清華大學(xué)在光場(chǎng)技術(shù)上也進(jìn)行了多年的探索,研制出大型光場(chǎng)相機(jī)系統(tǒng),由60個(gè)相機(jī)陣列和800多個(gè)LED燈組成,可以根據(jù)光照的變化來提升VR內(nèi)容的精度,既保留高頻信息,又獲取到低頻信息,該系統(tǒng)在杭州等地得到實(shí)際應(yīng)用。大型光場(chǎng)相機(jī)造價(jià)高、難度大,目前主要應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域。但VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更多地寄托于消費(fèi)級(jí)市場(chǎng),平民化的采集設(shè)備和便捷的內(nèi)容生成方法已成為更迫切的需求。清華大學(xué)戴瓊海教授透露,他們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)利用微軟的硬件解決方案做出一款千元級(jí)的光場(chǎng)相機(jī),與大型光場(chǎng)系統(tǒng)不同的是,它的精度較低,但能夠?qū)?dòng)態(tài)和靜態(tài)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)三維重建,2018年年底就能夠市場(chǎng)化。
行業(yè)應(yīng)用:
VR/AR+醫(yī)療、建筑取得新突破
在重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域,我國高校和科研機(jī)構(gòu)成功地將VR技術(shù)應(yīng)用到軍事、醫(yī)療、建筑等領(lǐng)域,有的已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。北京大學(xué)VSV視景仿真系統(tǒng)是國內(nèi)唯一全部代碼自主編寫的視景系統(tǒng),基本達(dá)到了世界一流水平。VSV視景仿真系統(tǒng)由地景數(shù)據(jù)組織與分發(fā)調(diào)度服務(wù)系統(tǒng)、三維場(chǎng)景動(dòng)態(tài)組織與繪制管理系統(tǒng)、場(chǎng)景繪制引擎、物理仿真引擎和三維視景仿真生成系統(tǒng)等功能模塊組成。其繪制引擎支持每幀數(shù)萬量級(jí)的燈光實(shí)時(shí)繪制,并能真實(shí)模擬全球動(dòng)態(tài)海洋、大氣散射、光照變化、風(fēng)雨雪霧等特效。系統(tǒng)繪制幀率可達(dá)60FPS以上,能完全滿足飛行模擬視景仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交互需求。
北京航空航天大學(xué)研發(fā)出可支持個(gè)性化的經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈成形術(shù)(PCI)模擬器。該P(yáng)CI手術(shù)模擬器對(duì)心血管結(jié)構(gòu)和心臟等主要器官的建模精細(xì)度達(dá)到100萬面片以上,物理計(jì)算單元達(dá)到10萬個(gè)以上,視覺仿真頻率達(dá)到30幀/秒,力反饋相對(duì)誤差為5%,虛擬碰撞力的計(jì)算效率達(dá)到1000Hz。
據(jù)介紹,該P(yáng)CI手術(shù)模擬器的功能和性能指標(biāo)達(dá)到了國外同類商業(yè)化產(chǎn)品的先進(jìn)水平,具有計(jì)算效率高、精度高、魯棒性好等特點(diǎn),能夠?qū)€(gè)性化手術(shù)預(yù)演與模擬訓(xùn)練緊密結(jié)合,可為醫(yī)生提供更多的訓(xùn)練案例,最大程度地降低臨床手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
臺(tái)灣勤益科技大學(xué)與秀傳醫(yī)院合作形成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)表成果稱,其研發(fā)出的“MR+VR智能醫(yī)療眼鏡”,在MR混合虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的基礎(chǔ)上,結(jié)合VR虛擬現(xiàn)實(shí)和data gloves數(shù)據(jù)手套等技術(shù),可讓遠(yuǎn)程端的醫(yī)生實(shí)時(shí)指導(dǎo)災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)傷患做手術(shù)或?qū)嵤┘本?。目前已完成兩例臨床實(shí)測(cè),接下來將逐步進(jìn)入應(yīng)用測(cè)試和量產(chǎn)階段。
同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院圖形圖像研究中心開發(fā)出一個(gè)基于輕量級(jí)BIM(Building Information Modeling)的智慧建筑(Smart_Web3D_BIM)可視化服務(wù)平臺(tái)。該平臺(tái)突破了輕量級(jí)Web3D-BIM關(guān)鍵技術(shù)(輕量化預(yù)處理、細(xì)粒度化預(yù)處理、漸進(jìn)式傳輸、增量式網(wǎng)頁級(jí)渲染處理等),成功地將大規(guī)模BIM場(chǎng)景放置在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)上,用戶無需下載安裝任何插件,僅僅點(diǎn)擊網(wǎng)頁即可輕松在線瀏覽(甚至包括那些在單機(jī)上用Revit等也很難打開和瀏覽的)大規(guī)模BIM場(chǎng)景。該技術(shù)使得智能城市的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、審核、養(yǎng)護(hù)、竣工、運(yùn)營等透過輕量級(jí)BIM可視化技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)有機(jī)地“整合”起來了,實(shí)現(xiàn)了“Internet+”、“VR+”和“BIM+”的集成,其應(yīng)用前景無限光明。
地方政府:
爭先恐后打造“VR之都”
近兩三年,涌現(xiàn)了一批VR孵化器,特別是去年,福建福州、江西南昌、青島嶗山、湖南長沙、浙江嘉興等地高調(diào)宣布成立VR產(chǎn)業(yè)基地,要打造“VR之都”。
南昌市出臺(tái)了《關(guān)于加快推進(jìn)南昌市虛擬現(xiàn)實(shí)VR產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)的優(yōu)惠政策》。
福州市政府對(duì)外發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)VR產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的十條措施》。
除了福州、南昌、嶗山區(qū)之外,北京中關(guān)村、黃果樹、成都、合肥、安溪、安順市西秀區(qū)等地政府不是已經(jīng)成立VR產(chǎn)業(yè)基地,就是正在籌建當(dāng)中,這種勢(shì)頭正向全國更廣闊地區(qū)蔓延。
它們不止停留在口號(hào),還建立各種VR產(chǎn)業(yè)基金。嶗山區(qū)將成立首期50億元規(guī)模的VR產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)基金。南昌建立了10億元的天使創(chuàng)投基金以及100億元的產(chǎn)業(yè)基金。長沙成立VR產(chǎn)業(yè)基金,首期基金規(guī)模30億元。福建的東湖VR小鎮(zhèn)成立首期規(guī)模30億元的VR及創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)母基金。北斗灣VR/AR小鎮(zhèn)所在的貴安公布了十條政策來扶持VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。浙江嘉興出臺(tái)虛擬顯示與可視化產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)政策“十條”,從統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、行政簡化、信息直通、資金扶持、人才引進(jìn)、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)等方面,為VR/AR產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供政策保障。
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