一、虚拟现实

虚拟现实的英文原文为Virtual Reality，简称VR。虚拟现实技术是一种模拟人类视觉、听觉、力觉、触觉等感知行为的高度逼真的人机交互技术，涉及数字图像处理、计算机图形技术、多媒体技术、人机接口技术、计算机仿真技术、传感器技术及网络并行处理技术等多项技术。VR可以通过显示设备向用户呈现一个特定的虚拟场景，利用动作捕捉、运动模拟、位置空间追踪、传感器等设备，用户可以与该场景互动，产生身临其境的体验感，达到一种虚拟的“真实在场”状态。场景可以是“虚拟”的，但感觉却必须是“真实”的。

人们对客观世界的感知主要通过自己的感觉器官，视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉在人类感知世界的过程中发挥重要作用，通俗来说，虚拟现实技术就是试图通过一些技术设备（如头显、互动设备等），来控制和影响人类的各种感觉器官，当人们感知世界的通道被控制，人们对世界的认知也就被控制了，尽管VR营造的世界都是虚拟的，却能给人带来真实的体验。

人们需要借助一些技术设备来使用或体验虚拟现实技术，其中，最主要的是头显设备和互动设备（互动手柄、互动手环、可穿戴互动设备、动作捕捉仪、全向跑步机等）。Oculus Rift、HTC Vive、Sony PS、Samsung Gear VR等是境外比较知名的VR品牌，3Glasses、暴风科技、大朋、小米等多家境内公司都生产VR设备，但是，以移动级VR眼镜和互动设备为主。虚拟现实技术通过头显设备将VR使用者和现实世界分开，使其各种感官知觉彻底进入虚拟现实世界，沉浸其中，在虚拟现实中体验到非常真实的感觉。

HTC Vive是一款在中国市场占有率比较高的VR设备，它主要由头显（眼镜）、主机、互动手柄、动作定位器几部分组成（如图1-1-1所示），不仅能提供VR游戏体验，还可以与诸多VR应用（如房地产设计、安全生产教育、军事训练、汽车驾驶等）相结合，其头显显示分辨率达到2K，基本可以满足用户正常的视觉质量需求。

图1-1-1 HTC Vive

HTC Vive头显通常需要与高速运转的主机、动作跟踪器、互动手柄配合使用，这款头显能够给观众提供2K清晰度的全景影像，也能通过互动手柄和某些VR游戏、VR作品进行互动。这款头显用户体验较好，但是价格较高，更适合公司和单位购买使用。HTC公司已经开发出Cosmos、Pro Eye、Pro、Vive、Focus等系列头显及互动设备，可以满足不同用户的需求。

近两年，HTC Vive着力开发应用软件，以更好和硬件开发相配合。已经推出Vive XR Suite软件包，主要为远程教育、远程办公、远程社交、远程娱乐、远程会议等场景提供虚拟现实服务。

Sony PlayStation是另外一款市场占有率较高的VR设备，它包括主机、头显、互动手柄、游戏手柄等组成部分，其市场销售价格大约为HTC Vive、Oculus Rift全套设备的1/4左右，其主要内容是VR游戏，可以为用户带来比较好的沉浸感和体验感（如图1-1-2所示）。

图1-1-2 Sony PlayStation

三星Gear VR是针对普通用户推出的虚拟现实消费级产品，它的主体是一个便携的头戴式眼镜，需要插入一部三星手机作为VR视频、VR游戏的播放源，将360度全景影像资源下载到手机中，使用VR播放器进行播放，由于目前市场上绝大多数手机的屏幕分辨率最高为1920×1080，所以，其影像清晰度相对较差，能够给观众带来的沉浸感、体验感也不佳。这种头显价格比较便宜，属于消费级头显，这款产品的优势是价格相对较低，可以满足普通消费者的VR尝鲜体验。只有普通消费者能够接受VR，VR才有真正的未来，三星Gear VR就是秉承这样的理念推进VR的发展，但是，要想真正让观众满意并接受，还需要整个产业链条的技术不断进步（如图1-1-3所示）。

图1-1-3 三星Gear VR

国内有多家公司借鉴三星Gear VR的理念研发自主品牌的VR头显设备，如暴风魔镜、小米VR等，其核心显示设备都是不同品牌和型号的手机，受到手机显示屏幕技术的限制，其体验感往往与用户预期之间存在较大差距。2018年以来，需要插入手机的头显设备受到市场冷落，逐步被无线一体头显设备所取代。

除上述这些代表性VR设备外，还有不少厂家生产便携头戴式无线VR头显设备，这些头显设备外观和三星Gear VR之类的头显看上去比较相似，但内在有本质不同，其本身具有一定的存储功能，可以事先将一些VR视频、VR游戏等资源下载存储其中，利用自身的播放器播放、应用程序驱动为用户提供体验服务。这些头显设备还可以通过无线网络信号和互联网相联，通过网络支持，为用户提供更多的VR资源体验。但是，由于VR内容资源往往数据量较大，受到无线网络数据传输速度的限制，VR内容资源影像要么不够流畅，要么不够清晰，其体验感也常常难以令消费者非常满意。

各家虚拟现实设备提供商还努力打造与自己品牌设备适配的内容平台，或者与一些内容平台合作（如表1-1-1所示），通过内容平台，虚拟现实设备商可以更好地为用户提供服务，持续保持对用户的吸引力，同时，内容产品的开发和销售也可以为厂商带来持续、丰厚的经济回报。硬件设备销售只是市场竞争的第一步，真正决定虚拟现实厂商未来的是其后期服务和内容提供。

总体来说，VR头显设备、互动设备会向着网络化、高性能、便携化方向发展，依靠高速无线网络将云端资源给用户提供体验。头显设备、互动设备要具备快速、精准反应能力，视、听等各种感官效果更加真实，佩戴使用更加轻便、舒适，才能满足用户的需求。

表1-1-1 代表性虚拟现实设备及平台

对于虚拟现实概念的理解，可以分为广义和狭义两种。广义上来讲，360度全景视频和数字生成的全视域互动影像都属于虚拟现实。狭义上来讲，只有能够进行“互动”的全视域数字生成空间影像才是虚拟现实作品，360度全景视频因为不能为用户提供充分互动的可能，所以不属于虚拟现实作品。

在现阶段，人们通常使用广义虚拟现实概念，认为360度全景视频和数字生成全视域互动影像都属于虚拟现实作品。360度全景视频尽管不能让用户进入所拍摄的场景自由活动并充分互动，但是，其与传统影视影像相比有本质不同，用户可以“沉浸”于事件场景之中，可以自由选择观看的方向、观看的对象，还可以通过互动工具，选择、点击画面中的互动图标，使360度全景视频作品呈现出不同的情节发展走向，其“互动”虽不全面彻底，但也并非完全没有。为了比较全面地反映视听媒体虚拟现实作品的创作情况，本书以广义虚拟现实概念为基础进行后续的研究和探讨。