阿里研究院蒋正伟:虚拟现实产业的发展趋势

来源: 阿里研究院   分类: 互联网   时间: 2016-09-28 10:02   阅读:4507次


9月,习近平总书记在二十国集团工商峰会开幕式上的主旨演讲中指出,人工智能、虚拟现实等新技术日新月异,虚拟经济与实体经济的结合,将给人们的生产方式和生活方式带来革命性变化。此前,中共中央、国务院印发了《国家创新驱动发展战略纲要》,明确提出发展新一代信息网络技术,加强虚拟现实技术研究和产业发展,增强经济社会发展的信息化基础,推动产业技术体系创新,创造发展新优势。

自2015年以来,随着消费级产品不断推出,虚拟现实成为广受关注的发展热点,虚拟现实产业也迎来了发展的重要战略窗口期。作为继计算机、智能手机之后极具可能的又一通用性计算平台,虚拟现实的真正价值或意义体现在与军事、制造、娱乐、医疗、文化艺术、旅游等行业领域的深度融合和广泛应用,将最终撬动上万亿美元的产值效益,并对人类认识世界、改造世界的方式方法带来颠覆式变革。


文 | 阿里数据经济研究中心(ADEC)副秘书长 蒋正伟



虚拟现实产业的发展状况


狭义的虚拟现实是指人类的视线范围内只出现虚拟的三维物体,广义的虚拟现实包括将虚拟物体和真实物体同时呈现在人类视线范围内的增强现实和混合/融合现实。在后面的讨论中,虚拟现实界定为广义的虚拟现实,即提供与虚拟三维空间数据进行实时互动的技术和产品。


人体生理学发现人类有70%的信息获取来自眼睛,同时有接近50%的大脑参与视觉信息的处理,囿于技术能力,三维物体的记录和表现一直为二维的图片和视频。自上世纪五十年代末开始,人类就一直在努力地探索与虚拟三维空间数据进行实时交互的技术。直到近年来,随着芯片、显示等硬件技术以及3D数据处理算法的发展,人们才开始有能力呈现三维空间数据并与其进行实时互动,打破了空间对人的束缚,重塑了人和世界的关系。在不远的将来,广义的虚拟现实将形成服务10亿人以上的大市场。


2013年,谷歌发布GoogleGlass;2014年,Facebook用20亿美元收购Oculus,MagicLeap宣布获得5000万美元的A轮融资,谷歌发布Cardboard;2015年,微软发布Hololens,HTC发布Vive,三星发布GearVR;2016年,索尼发布PSVR,Meta发布Meta2,同时任天堂和谷歌合作的PokemonGo风靡全球。至此,借助手机实现狭义虚拟现实的盒子Cardboard/GearVR、狭义虚拟现实的HTCVive/Oculus、有介质的增强现实Hololens/Meta2、无介质的增强现实MagicLeap以及增强现实的应用PokemonGo,从多个角度以不同的功能切入了虚拟现实这个行业。从上述产品也可以看出,除了互联网巨头谷歌、Facebook、微软之外,也有Oculus、Meta等创业公司。此外,中国也有一大批跟随者,仅类似Cardboard的产品在淘宝上就有上千个。


但是在虚拟现实火热现象之外,我们也要看到其所面临的局限:视场角/刷新率等显示技术的局限容易造成使用者的眩晕,除了游戏之外实际有价值的应用匮乏。最后,目前的虚拟现实产品笨重并且价格过高,难以实现大众普及。



虚拟现实产业的发展趋势


虚拟现实产业发展,会形成两个平台,一个是标准化器件的接口平台,一个是个性化内容服务平台。


标准化器件的接口平台类似现在基于Android的智能手机平台,模块化的处理器、显示屏、深度摄像头、MEMS传感器等,可以根据平台标准组合成各种头显甚至下一代的智能手机。典型的标准化期间接口平台如谷歌的ProjectTango。


个性化服务平台为360视频、事件直播、虚拟现实教育/旅游和购物等提供了应用开发资源和应用分发渠道。典型的个性化服务平台如谷歌的DayDream。


基于虚拟现实可以开发出很多改变人们生活和生产的应用:客服空间距离在远方获取身临其境的体育比赛、音乐会、旅游景点等的体验;客服空间尺寸和人体生理极限进行海底探险和太空翱翔;实现精准的远程诊断和操控进行医疗手术和机器维修;完美保留历史珍贵时刻以及已经被毁坏的博物馆;开展高效和低风险的教学训练等。这些应用在未来5至10年内都会出现在我们的生活中。


虚拟现实产业面临的挑战


虚拟现实产业发展,需要首先克服现有的局限,即需要提升消费者体验,并为消费者带来有价值的应用内容。


当人眼所接收的视觉画面与负责平衡感和方位感的前庭平衡器官(位于内耳)所感受到的身体运动不匹配时,就会引发眩晕和恶心的症状。帮助使用者克服眩晕和恶心的症状,是虚拟现实产品提升消费者体验的最重要的要求,主要实现方法是通过降低MTP(MotionToPhoton)延迟,即对人体尤其是人眼实现精准空间定位并持续进行位置追踪,减少输入动作(身体运动、头部转动和视觉焦点变化)与屏幕更新显示(从刷新的屏幕发出的光线)之间的时间。


MTP总延迟包含三部分:运动检测延迟、视觉信息处理延迟、显示延迟。尤其是在显示技术上,OLED屏幕的每个像素都是主动发光的,可以实现低余晖,在一定刷新率下不会产生让人能够觉察到的拖影,头动时物体的轨迹更接近物理世界的真实轨迹。为了给消费者提供沉浸体验,最先进的虚拟现实设备,能够提供4K以上的分辨率、大于120度的横向视场角、超过75Hz的刷新率(75Hz),并使得MTP总延时不超过20ms。目前Facebook依托于狭义虚拟现实头显Oculus、微软依托于增强现实头显、MagicLeap依托于新型的无介质增强现实,在显示技术上走在前列。


与此同时,为了实现三维虚拟物体的建模并把虚拟物体无缝地融入到真实世界的场景中,需要一整套用于开发和创建三维物体和场景的软件系统,包括三维真实场景数据的采集与重构、三维物体的渲染引擎、碰撞检测的物理引擎、音效、动画、程序调度甚至内存管理等功能模块,此类工具统称为3D引擎。具有类似功能的工具(如Unity、Unreal和CryEngine)已经在3D游戏的开发中使用,但需要针对虚拟现实的需求以及相应的硬件产品的实际情况进行改进和升级。


除了显示技术和3D引擎以外,由于视觉信息基于像素级别,在处理器的计算能力和数据传输所需的带宽上面都提出了更高的要求。处理器上,传统的CPU霸主Intel、GPU巨头nVIDIA以及移动之王高通,都在积极地开发适用于处理视觉数据的低功耗芯片。同时,华为等通信网络巨头也深刻认识到了虚拟现实对数据传输的高要求所带来的机遇。



发展虚拟现实产业的建议


虽然广义的虚拟现实市场是一个能够服务10亿人以上的市场,但是目前显示技术、3D引擎等基本技术仍然需要突破,标准化器件接口平台、个性化内容服务平台尚未成型。


中国最大的特色是广大的消费市场和强大的制造能力,在虚拟现实的应用开发以及虚拟现实的制造上都大有可为,但在有较高技术要求的模块化元器件研发和标准化接口定制上,不建议过多投入。


各行业可以根据本行业的业务特征,积极探索虚拟现实的潜在应用场景,如阿里可以探索商品的三维建模与浏览互动来增加消费者购买前的消费体验,腾讯可以探索360视频通信来增加用户之间的连接体验。


本文节选自《中国经济时报》

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