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VR的普及之路还有多远和遇到的障碍有哪些?

时间:2017-11-28 14:22:42来源:浏览:

前言


本文酝酿很久,但因为行业变动太快,所以写了又改,改了又删,拖到现在才算勉强可以完成。这里主要就几个VR的问题提出自己的观点,一家之言,欢迎讨论。

先介绍一个新概念,现在又出现了“MR”的定义,中文叫做混合现实,这个称谓可以更好地涵盖VR、AR技术。但为了便于读者阅读,这里统称为VR。

VR在2016年被中国的媒体热炒,所谓的VR元年。但到了2016年底,又开始被媒体唱衰……实际上,VR技术几十年前就有了,那么为何现在才进入中国公众的视野?

追其国内的起因,是一个商业并购案:Facebook以20亿美元收购了研发VR头盔的Oculus(后来小扎透露实际花了30亿美元)。一向紧随硅谷脚步的中国科技创业公司,看到做VR硬件的公司能值20亿美元,全都炸了窝……显然,有些人认为:这个方向能赚钱,别管我以前干嘛的,现在弄个公司挂上VR名号,就能ppt融资了……互联网业玩这个套路已经轻车熟路

但很多人不知道的是,Oculus的CTO是约翰·卡马克,此人在游戏、图形界的地位,感兴趣的人请自行搜索。30亿美元,买的就是这个人。


紧接着,微软、苹果等等IT巨头都在跟进。微软的AR头显现在也有发售。这都意味什么?

微软的AR头显HoloLens


苹果正与全球知名家具、家居零售商宜家联手打造一款新的AR应用,希望能够为顾客提供虚拟购物的体验。


VR到底有没有用?


站在任何一个点上都不可能看到全貌,必须跨越认知的极限。这里要借用《人类简史》、《未来简史》作者尤瓦尔·赫拉利的观点:人类在失去经济意义之后,就会深陷VR之中。这句话什么意思呢?各位可以想象成《The matrix》电影里的场景(当然,那时候并不是机器统治人,而是人类自愿被机器养活,就像马克思预言的:“生产力提升到物质极大丰富,可以按需分配”),人类无需再四处奔波,躺在固定位置控制仪器,让行为都在虚拟世界中发生就好了。其实现在已经有很多人如此生存,宅男腐女都是就是这个趋势的一个表象。未来,人类无需太多时间劳动,多数时间会放到娱乐上。但现实世界自然资源是稀缺的,虚拟世界却可以无限制产生新奇的事物,那么大多数人在家即可低成本享受到以前没有过的娱乐体验。当然,有人会疑问这只是个美好愿景吧,我们能赶上么?实际上,这个未来已经成为现实。


《recroom》是steam好评如潮的VR社交游戏,有很多组队对战的游戏房间,已经实现很多上述的功能。


人类是视觉感官为主的生物,大部分感受都以视觉为第一印象,正所谓眼见为实。以现在的技术来说,VR的核心也是在视觉层面,其他体验的模拟算是周边扩展,据此可以认为VR是一种UI界面的实现技术。这个UI界面带来的视觉体验是接近真实的,即所谓的“沉浸感”。结合VR化的UI界面,大数据、人工智能才更有意义,才能真正搭建起来虚拟世界。这项科技的强悍之处在于,以往的发明创造只是为了加强人类的感官能力,但VR能创造全新的虚拟世界,让人类成为数字化上帝。

在所有行业中,制造业与数据是最重要的基石,往上则是对数据的提取与计算,以实现人工智能为目标;再往上才是VR,用于人机交互界面,在VR化的UI下实现各种功能会给人带来更舒适的体验。

网游玩家早已深有体会,游戏内外是两个截然不同的世界,未来人类必然进入自己打造的虚拟世界中,成为一种生活方式。

有人又要说了,现在的UI界面我觉得挺好啊,不用再VR化了。那么还是用游戏举例:

这两种坦克游戏,你更喜欢玩哪一种呢?


这里还要继续提几句电影《The Matrix》三部曲,中文给翻译成黑客帝国是很大的误导。Matrix的本意是矩阵。为什么电影名字叫矩阵呢?其实这是说,在人工智能AI的眼里,虚拟世界的本质是数字组成的,这就是矩阵,无穷维度的矩阵。电影结尾更引人深思,机器大帝允许人类自由出入matrix,这很像是预言:未来人类的生活也会在现实与虚拟两个世界中不停的转移。


《The Matrix》三部曲,有人认为不过卖弄特效的大烂片,剧情经不起推敲;但有更多影迷、宅男认为这是伟大的电影,充满了寓意,但是什么寓意又都解释不清。现在VR开始普及,这部电影所讲述的故事越发显得真实,很可能就是未来AI+VR世界中将会发生的一幕。


VR将最先影响哪些行业


上述说了VR那么多好处,但实际操作起来却有点麻烦。为什么呢?VR可谓是产业链最长的一门新兴技术,各个学科全在其中有交集。人类扮演上帝,要建立全新的虚拟世界,这个难度之大,恐怕还要上百年才能实现。

2016年,所谓的VR元年启动后,各行各业都在做这方面的探索,什么VR看房、VR直播、VR购物、VR试衣等等,VR游戏就更多了,但除了游戏能继续做下去,其他的基本都渐渐冷淡下来。为什么?很简单的道理,现在的UI模式与商业模型够用了,已经能支持相对应的市场需求。如果重新投资一种UI,等于把现有的代码推翻重来,但增加的收益又能有多少呢?在需求与收益不明的前提下,明智的公司当然选择观望。

可以确定有一个行业对VR有刚需,就是教育行业。教学手段、UI的升级,是所有学生、家长与老师都喜大普奔的事情,国家也在此方面布局很多,开启了一些很好的尝试,国内有公司也做出来不少成功的案例。


打开Windows10应用商店,我们就能看到很多教学应用,其中不乏精美的3D UI界面。可能有人说这不是VR啊,这个问题下一章再讨论。


关于教育VR化的益处,这里不多说,想多了解的网友可以自行搜索。这里我想说明两个观点:
1、学校应组织教师学习如何自制VR教材;
2、把VR教材集中到一个大型的虚拟世界里,比如建设一个魔兽世界这样的类网络游戏,才最有生命力。说白了,教育变革根本是要游戏化,VR不过还是个UI的问题。

除了教育行业,VR化最快的行业恐怕就是社交与电商了。这两个行业都即将遭遇天花板,对创新都无比热衷,VR化的UI显然是值得期待的方向之一。Facebook收购oculus,就是要做VR社交。


这是Facebook不久前展示的Social VR avatar的界面,虽然看起来有点low,但别着急,技术进步是很快的。


VR购物就更刺激国人了。天猫京东的618大战刚刚结束,视频直播购物毫无悬念的成为更加叨逼叨的电视购物,并没带来多少转化率。但VR购物就不一样了,因为能切实的解决一些现在平面网页的问题,尤其是挑剔的女性,能以极强的沉浸感面对面看到商品,视觉上就是完全崭新的感受,购物车自然也会满满当当。如果谁能率先搞出来VR购物,至少流量是蹭蹭的涨。前段时间京东组织的3D建模大赛《天工计划》,这是为了什么,不言自明吧。同时,VR购物场景中,还可以加入AI虚拟客服,或者加入社交功能,让消费者在同一个VR环境内交流,这就能超出卖货的商业模式,以网络游戏模式运营也不是没可能。网游有多赚钱,看看王者荣耀就知道了,苦逼电脑硬件业是没钱途了/(ㄒoㄒ)/~~


此外VR还有其他行业的成功应用,国内有公司制作了VR化的生产管理系统,模拟整个物料存储、生产线,结合传感器,用更少的人实现更高效率的运维。


说到这里,质疑又来了:“你说的天花乱坠,但现实情况不可能人手一个VR头显吧,移动购物怎么办?出门用手机点一点也能刷微博、朋友圈,难道以后还要带个VR头显?用到教育上,VR头显会不会影响小孩子的视力呢?”这就说到下一个问题了。


VR头显是否必要


很多人对于VR的认知,第一印象是要带个VR眼镜头显。但我要问:头显真的是必须的嘛?

确实,从技术本身来说,当前VR技术最关键的是头部定位,带上头显,就能做到图像随着视角变化而产生沉浸感。


VR眼镜的原理,图片来源:http://blog.csdn.net/u013131744/article/details/53744998


玩过FPS游戏的玩家都知道,在游戏里是用鼠标来控制视角的,在游戏过程中,玩家有没有沉浸感?假如屏幕足够大,达到足以覆盖全部视野,就像环幕影院那样,是不是也会带来沉浸感?


《云图》《普罗米修斯》里的场景,整面墙都是屏幕,同样会带来沉浸感。


问题核心不在于有没有VR眼镜、头盔,而是如何控制视角。显示输出的设备种类很多很多,如果关注焦点局限在头显上,会让VR的普及得到阻碍,也无法认知整个事物的全貌。大多时候,屏显就足够了,只要让显示图像覆盖视野,视角能受观看者控制,就都属于VR。

未来,视觉VR会进化成神经传导VR。


这句名言被广泛引用,事实也确实如此。


祈祷这种恐怖的场景永远不会出现。但看到这个新闻,扎克伯格和马斯克投资了这家神秘的智能公司……科技还有什么无法实现?实际上已有公司成功实现用大脑直接控制游戏中的动作。


但话又说回来了,神经VR还遥遥无期,在现阶段,用头显的视觉VR反倒是最成熟的解决办法,成本最低——搭建沉浸感的屏幕墙或CAVE系统,成本还是太高——HTC的VIVE不过北上广普通白领一个月的工资,在京东打白条分24期,基本无压力(不是植入广告╮(╯▽╰)╭),手机+VR盒子的解决方案更是便宜。换句话说,VR头显不过是向理想化VR迈进过程中的一个过渡方案罢了。

综上,对于VR整体产业来说,过度依赖头显是走入了误区,实际上头显不是必须的,这也被历史上多次VR创业失败的事实所证明。当前头显比起过去失败的案例虽然进步很多,但还有很多局限性,笨重、颗粒感重、对视力不良者支持不友好,都是VR普及的障碍,为何要被这一种设备捆绑?难道不支持头显就不是VR了么?只要做出来视角可控的场景,屏显也一样实现类似的功能,甚至还包括全息投影,虽然不如头显的沉浸感强烈,但人是有想象力的,这不是大问题。对于AR也一样,参考第一章节,苹果给宜家做的AR应用可是在ipad上显示的。VR内容应该同时支持屏显与头显两个模式,让消费者自由选择,才能提速这个技术的普及。现在有些3D游戏已经同时支持两种显示模式,比如PS4上的生化危机7、PC上的战争雷霆。教学VR应用也应如此,才能得到更快普及,而不是仅仅让学生带上头显,真正应该努力的方向是提升VR内容的质量。

要强调的是,我并不否定头显的重要性,头显可以带来最好的体验,如果未来在轻量化上做到比较好的平衡,每个头都戴上不是问题。现在有经济能力的玩家也不要错过,steam上的VR游戏已经有上千部,其中不乏精品。

梳理一下前面讨论的观点:
VR不是新事物,本质是一种UI;
VR现在得到广泛重视,短期内源自于科技公司持续发展的需求;
长远看,人类将整体往虚拟世界迁移,成为一种生活方式;
VR头显在当前阶段不是必需品,丰富VR内容更为急迫。

接下去就来说说VR内容制作的方法。


实时渲染与3D引擎


VR内容根据制作手段的不同有如下两大分类:

1、回放类。主要是依靠360度摄像机拍摄,再通过专用软件把每个摄像头拍摄的视频流合成为VR格式,VR直播也是同样的原理。但因为是视频格式,无法与场景里的事物互动,仅限于观看。VR影视作品会颠覆全部电影制作的手法,比如摄录现场中的器材、周边工作人员都不知道要藏到哪里,此外频繁的镜头运动与切换还会带来观影者的晕眩。再考虑到现有的IMAX 3D电影的效果已经足够震撼,所以我对影视业的VR应用并不看好。VR直播与VR博物馆应该有一定前景。


能360度无死角拍摄的VR摄像机


2、互动类。场景采用实时渲染技术生成,根据预设的程序,观看视角可在场景内自由移动、并与某些人、事物进行互动。显然,互动式的VR内容才是主流,论坛里游戏玩家对互动这个概念应该很清楚,我这里不啰嗦了。要想做到虚拟场景里的互动性,就必须要用程序来实现,这就要说到3D编程了。

3D编程是很庞大的语言集合,网上有各种资料供查询,这里仅做简单介绍。


3D API现在主要包括DirectX、OpenGL、Vulkan等,NV也有3D API,但被微软打压已逐渐边缘化……要想掌握3D API写代码,没个3/5年以上的修炼是不可能的,所以大多数人并不直接通过3D API做开发,而是用3D引擎。下图是3D引擎制作场景或游戏的基本流程。

3D引擎的使用越来越傻瓜化,国内用的最多的是Unreal与Unity。下面这个例子演示把一个3D模型导入到Unity中,生成实时渲染的场景,并加入简单运动效果的过程,以此来了解VR内容制作的基本步骤。

Unity自带一个3D模型库,好的模型当然是收费的,但要支付美元,所以,就找个免费的吧O(∩_∩)O哈哈~

就用这个大风车吧,用引擎编辑的目的是让风车的扇叶转动起来。点击这个导入,就能直接调用到unity中了。


导入后是这样的状况。左面红框里,是这个场景里包含的所有对象,这些都是制作模型时所定义的,包括有风车、树、平面,风车里又有风扇、灯,此外还有一个场景必须的光源、摄像头。


每一个对象都是能分别设置属性的,通过调节参数就能改变各种状态。比如树,大地,风车这种,除了可以设置他们的位置方向等,还能设置他们的一系列视觉效果,比如材质,颜色等等。摄像头和光源是比较特殊的物体,场景运行起来后是看不到它们的,但设置他们关系到视觉体验。比如摄像机的位置和方向,改变参数就能调整观看的角度。调节光源,则会影响物体的影子的大小和位置。

我想让风扇转起来怎么办呢?这个时候就需要使用脚本来表达运行的模式。

先新建一个脚本


编辑脚本,添加代码。这个脚本的意思就是个每过一段时间让风扇旋转一点角度。



通过这个实例,大家有没有一些领悟,为什么会有面向对象的编程语言呢?在虚拟场景的制作过程中,每个虚拟物体,都被分解成若干对象,对象里再分解出多个属性,每一个参数都能调节,这就能实现我们想要的功能。这是一个很简单的例子,如果要做复杂的场景,思路也是一样的,只是分解的要更细致,属性要更丰富。比如《少年派奇幻漂流》里的老虎,每一根毛发都是可编程的,这样制作出来的虚拟老虎足以以假乱真。

从某种程度说,IT产业发展至今,有意无意的都是为建设虚拟世界在做技术储备。论坛里应该有不少程序员,可能对此认为小儿科啦。但对于更普通的玩家来说,我还是那句话,玩要玩的明白,不能傻玩,从玩电脑中能学到一些知识、有所领悟、知道其中的原理,如此才能迈向更高维度的认知层次。

介绍到这里,各位应该觉得VR并不是很困难的事情了吧。但情况也不允许乐观。VR是一门综合性技术,需要的科技树非常繁杂。


VR普及的其他关键因素


在我看来,VR要想普及,能真正搭建出一个虚拟世界,科技树是要这样来点的:


VR现在还远未到普及的状态,更多的人体验一遍,之后就没有兴趣了。这是为什么呢?内容匮乏是一方面,但另一方面也是现在的内容体验并不好,而且太过依赖头显。体验差体现在两个方面,首先画质不好。做过HTC VIVE开发的人都知道,VIVE要求刷新率达到90帧才会显示图像,所以现在很多VR游戏为了保证这个帧率,只能降低画质,全局光照、电影级画质什么的更是想都不要想。这个锅可以说就是主机性能与头显限制共同导致的,前段时间看过一个说法,VR头显要想做到比较理想的视觉效果,需要做到单眼12K分辨率……其次,是动作捕捉与模拟设备还比较落后,使用复杂,价格昂贵。

如果上述问题都能解决,内容制作还会遇到3D模型匮乏的瓶颈。怎么办?学京东搞3D建模大赛?远远不够。再说3D设计师也不会那么傻白白把自己的作品交上去吧……虽然现在已有实时建模的技术,用摄像机或3D扫描仪就能把平面图像变为3D效果,但还有很大局限性。这时候就需要人工智能来帮忙了,相关的算法已经有一些。这方面创业的空间也不小,有可能比VR内容制作还更有钱景。

就算画质体验好了、内容丰富程度也解决了,但还需要更快的网络速度与大容量的云存储。虽然说通过特定算法可以大幅度减少代码的传输量,但架不住普及后同时在线的人数增长,尤其中国人又这么多,一个场景里要是云集几百/上千人,每个人即时产生大量的数据,怎么保证不卡顿?只能增加网速了。此外,本地存储空间永远不够用,顶多是当个缓存,而且移动设备为了省电也不会有太好的性能,这就又需要云存储。

以上还只是一些现在可以想到的问题,背后肯定还有预料不到的技术瓶颈。那么,虚拟世界真的可以实现吗?不要悲观,100年前的人如果穿越到现在,肯定是以为到了外星球。现在的VR设备全世界也卖出了几百万台,数千个VR应用也表明其足够有吸引力,技术发展又是以加速度迈进的,我相信有个20、30年即可出现理想中的虚拟世界。

结语

写了这么多,我到底想表达什么呢?在推广3D引擎的过程中,我惊讶的发现,各行各业对VR虽然很感兴趣,但也没有找到准确的方向,很多人从来没有了解过3D方面的知识。另一方面,他们的孩子却在玩各种3D游戏与应用,比如《MineCraft》这种虚拟社交跟国外同龄人交流,手机上也出现很多教小孩子编程的应用。很多人还抱着陈旧的观念:“玩游戏有啥用啊”,但谁又能想到现在电子竞技也成为了正式运动项目呢?这种代际落差,真的是比想象中还要大,也成为VR普及的一个阻碍——很多掌握资源的人并不清楚这个事情的本质,也不知道该怎么做,导致资源错配。VR这个行业,现在还处于0到1的阶段,还没有什么可以山寨的先例,更需要普及这方面的知识。

此外,我也希望大家能理解科技的深度与广度。一个实用化的商品,背后有大量的前提铺垫的。很多人都有一种疑问:我们核弹都能造出来、航母都下水了,隐形飞机也上天了,怎么一个高性能CPU都做不出来?每年进口的芯片所花费的钱,能抵得上造几个航母编队了。但我们没看到的是,奠定这些科技实用化下面大量的基石。就以VR几十年演进的过程来看,其中某一个图形算法就会耗尽数学家多年的精力,难道这是花钱堆人力就能解决的问题么?看问题不能只看表面现象。每个细节的进步可能会穷尽一代人的才智,但却造就了现在的世界。

由此,写篇文章对一些疑问集中做个分析,也欢迎有识之士一起讨论。很多年以前,电脑玩家们就遇到这样的囧境:电脑装好了,频率超上去了,干嘛呢?跑个分,炫耀一下,然后,就没有然后了……我不想被时代淘汰,所以今年开展了共享学习的项目,也身体力行在学习当中,至少让自己的7700K+fury的电脑不仅仅当个打字机╮( ̄▽ ̄)╭  这篇文章也算是学习的阶段小结吧。我相信,每个人都不愿意被时代淘汰。


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