傅耀威1，孟憲佳2

　　(1.科學(xué)技術(shù)部高技術(shù)研究發(fā)展中心;2.西北大學(xué))

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(簡稱VR)，在經(jīng)歷了2016年開始的爆發(fā)式增長后，目前已經(jīng)成為信息領(lǐng)域最具潛在應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Φ囊粋€(gè)方向。隨著市場對VR技術(shù)本身的理解逐漸加深，VR與各個(gè)行業(yè)的融合成為了目前最為令人注目的市場增長點(diǎn)。本文對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢，以及面臨的問題進(jìn)行了梳理分析，并提出了我國進(jìn)一步發(fā)展對策。

　　一、關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動態(tài)的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應(yīng)該具有一切人所具有的感知。除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運(yùn)動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。自然技能是指人的頭部轉(zhuǎn)動，眼睛、手勢或其它行為動作，通過計(jì)算機(jī)處理后，對用戶的輸入作出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶的五官。傳感設(shè)備則是指三維交互設(shè)備。

　　二、發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

　　從市場上的幾個(gè)典型事例，我們可以看到目前VR技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一些重要趨勢。

　　(一)頭戴顯示器逐漸成為主流設(shè)備，創(chuàng)業(yè)企業(yè)逐漸退場，巨頭成為中堅(jiān)力量

　　目前VR頭戴顯示器(以下簡稱頭顯)的出貨量不斷攀升，IDC(互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)預(yù)計(jì)2018年銷量將從2017年的約800萬臺增至1240萬臺。預(yù)計(jì)2018年將是連續(xù)5年以來平均增長首次達(dá)到52.5%，預(yù)計(jì)2022年VR和AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))頭顯的出貨量將達(dá)到6890萬臺。

　　VR硬件設(shè)備供應(yīng)商發(fā)生了較大變化，由之前以創(chuàng)業(yè)公司為主轉(zhuǎn)變?yōu)橛删揞^公司為主，目前的主要設(shè)備供應(yīng)商包括HTC、Oculus(背后是Facebook)、索尼、HP、三星、聯(lián)想、華為、小米等。

　　微軟公司在其Windows 10操作系統(tǒng)中預(yù)裝了支持其VR頭顯的混合現(xiàn)實(shí)門戶程序，使得所有支持微軟標(biāo)準(zhǔn)的VR頭顯都可以無縫的與PC連接并使用，大大降低了VR設(shè)備使用的門檻，使得VR頭顯在真正意義上成為了每一個(gè)用戶都可以輕易使用的主流設(shè)備。

　　(二) VR市場得到業(yè)界認(rèn)可，核心器件廠商正式跟進(jìn)

　　核心的顯示元件和移動計(jì)算芯片，一直是制約VR行業(yè)發(fā)展最核心的兩個(gè)問題。這并不僅僅來源于技術(shù)的不成熟，更多的原因是由于之前VR市場容量較小，主流芯片廠家沒有針對VR推出適合的產(chǎn)品導(dǎo)致。直到今天，大多數(shù)VR頭顯使用的依然是為手機(jī)開發(fā)的芯片。

　　但是這一問題在近一年來得到了根本性的改觀。2017年顯示芯片大廠Kopin為移動VR推出了2K×2K分辨率OLED顯示芯片;同年，Google和LG為VR打造了專用OLED顯示屏。在計(jì)算芯片方面，高通發(fā)布了專門面向VR應(yīng)用優(yōu)化的845芯片。高通845提供出色的集成式圖形、視頻和顯示處理技術(shù)，帶來了30%的圖像性能提升、30%的能效比提升，以及超過2倍的顯示接口數(shù)據(jù)吞吐量提升。同時(shí)，它還專門面向VR需求，將圖形渲染和眼球追蹤相結(jié)合，支持室內(nèi)空間定位六自由度，用戶無需線纜或額外的空間傳感器，便能夠在所處的VR環(huán)境中自由行動。

　　這一系列的事件都標(biāo)志著，VR的市場潛力得到了整個(gè)行業(yè)的認(rèn)可，VR市場不再是僅供想象的未來市場，而是在今后幾年真正將會爆發(fā)的市場。

　　同時(shí)，由于這些核心芯片廠家的進(jìn)入，目前頭顯的體積大、性能不足、舒適度差等問題將會迎刃而解。可以預(yù)計(jì)在三年之內(nèi)，VR頭顯又會迎來一次本質(zhì)性上的技術(shù)升級，這將導(dǎo)致VR行業(yè)迎來新一輪的市場發(fā)展高潮。

　　三、發(fā)展中存在的一些問題

　　(一)行業(yè)發(fā)展迅速而雜亂，市場規(guī)范缺失

　　隨著VR技術(shù)的快速發(fā)展，VR已經(jīng)和幾乎所有的行業(yè)產(chǎn)生了交集。在行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，我們也可以看到很多VR技術(shù)被濫用的例子。由于缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管機(jī)制，產(chǎn)品良莠不齊，很多低質(zhì)量、低水平的VR應(yīng)用大行其道，市場秩序比較混亂。尤其是在VR教育領(lǐng)域，一些未經(jīng)深入研究的低質(zhì)量內(nèi)容被直接面向低年齡用戶開放。這些都無益于VR行業(yè)的發(fā)展，而且還可能導(dǎo)致一系列的社會問題。

　　(二)核心芯片缺失，重要設(shè)備及軟件國產(chǎn)率低，技術(shù)依然存在“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)

　　VR行業(yè)中，最為核心的兩塊芯片分別是：高分辨率微型顯示芯片和低功耗高性能計(jì)算芯片。目前在高分辨率微型顯示芯片方面，主要以索尼、Kopin等廠家為主，國內(nèi)廠家如京東方等在微型顯示芯片方面上存在一定差距。在高性能計(jì)算芯片方面，高通、英偉達(dá)等依然牢牢占據(jù)主導(dǎo)地位，國內(nèi)廠家難以與之抗衡。

　　另外在VR行業(yè)最重要的VR頭顯方面，目前國內(nèi)市場大部分被HTC、Oculus、索尼、HP、三星所占領(lǐng)。這種核心設(shè)備缺少本土知名品牌的情況將會使得我國在VR行業(yè)發(fā)展大潮中處于下風(fēng)，錯(cuò)過制定國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和市場規(guī)則的機(jī)會。

　　在軟件方面，三維引擎是VR技術(shù)的一個(gè)重要基礎(chǔ)，引擎本身并不只是技術(shù)和工具的集合，圍繞引擎的大量有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者決定了引擎的生命和發(fā)展。因此打造出一款出眾的引擎并非僅靠短期積累就可以實(shí)現(xiàn)。相對于硬件方面國產(chǎn)原創(chuàng)設(shè)備一息尚存的狀態(tài)，國產(chǎn)軟件基礎(chǔ)平臺的處境更為慘淡。目前在所有的面向公眾開放的、用于VR開發(fā)的主流軟件引擎中，幾乎沒有任何一款屬于中國。底層軟件平臺的缺失，導(dǎo)致VR內(nèi)容的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制權(quán)完全由國外廠家控制，這對國內(nèi)VR行業(yè)發(fā)展并非是一件好事情。

　　(三)VR技術(shù)的健康問題被行業(yè)忽視，VR設(shè)備的“健康”潛力尚未發(fā)揮

　　隨著越來越多VR教育應(yīng)用被使用，接觸VR的用戶群體呈現(xiàn)年輕化趨勢;而且隨著VR內(nèi)容的不斷豐富，用戶沉浸在VR中的時(shí)間越來越長。

　　由于學(xué)術(shù)界尚無對長時(shí)間使用沉浸VR對健康影響問題的研究數(shù)據(jù)和公認(rèn)結(jié)論，人們對這一問題的潛在威脅無法準(zhǔn)確評估，因此用戶對長時(shí)間使用VR是否健康存在擔(dān)憂。另外，由于VR頭顯屬于全新的產(chǎn)品，廠家在人體工學(xué)等方面的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)極為匱乏，使得長時(shí)間佩戴和使用頭顯的健康隱患進(jìn)一步加重。

　　同時(shí)，我們需要意識到的另一個(gè)問題是：VR頭顯在進(jìn)行良好設(shè)計(jì)和技術(shù)優(yōu)化之后，有可能成為一種“超過自然”水平的健康設(shè)備。由此產(chǎn)生的直接結(jié)果可能是：使用VR頭顯閱讀比直接閱讀真實(shí)書本更健康，如果正確應(yīng)用于日常學(xué)習(xí)中，有可能降低青少年近視比例。但是由于目前VR頭顯廠家對“健康”問題的忽視，其上述潛力尚未被發(fā)掘。一般公眾對VR頭顯健康問題的認(rèn)識，主要來源于與智能手機(jī)類電子設(shè)備的比較，因此存在廣泛的對VR設(shè)備健康問題的憂慮。

　　四、我國對策建議

　　(一)依托各級VR技術(shù)工程中心，開展行業(yè)典型應(yīng)用示范，為行業(yè)應(yīng)用制定規(guī)范

　　虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的迅速發(fā)展缺乏相關(guān)的管理規(guī)定與應(yīng)用規(guī)范，行業(yè)內(nèi)存在各類良莠不齊的軟硬件產(chǎn)品，普通消費(fèi)者難以進(jìn)行快速的分辨和選擇。應(yīng)以國家、省部級等各類VR技術(shù)工程中心為依托，利用相關(guān)研究成果構(gòu)建行業(yè)應(yīng)用相關(guān)規(guī)定規(guī)范，開展VR示范應(yīng)用，完善虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的管理方法，利用逐步成型的規(guī)定規(guī)范，對軟硬件產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)控，保證行業(yè)競爭力。

　　(二)鼓勵(lì)地方政府促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集，形成行業(yè)發(fā)展合力

　　VR行業(yè)與現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的結(jié)合越來越緊密。通過鼓勵(lì)地方政府在VR行業(yè)方面的產(chǎn)業(yè)建設(shè)，以地方產(chǎn)業(yè)的實(shí)際需求作為出發(fā)點(diǎn)，將VR行業(yè)與地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行充分結(jié)合，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集，從而形成地方產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型改革與VR行業(yè)發(fā)展互相促進(jìn)的發(fā)展模式，使行業(yè)發(fā)展間形成合力，共同發(fā)展。

　　(三)大力扶持以開源為特點(diǎn)的公共技術(shù)平臺，促進(jìn)共性問題的解決

　　VR行業(yè)存在如跟蹤定位、顯示、交互等多種共性問題，而VR行業(yè)的快速發(fā)展與共性技術(shù)問題的解決密切相關(guān)。“開放源代碼”是解決共性基礎(chǔ)問題的最有效手段，通過扶持以開源為特點(diǎn)的公共技術(shù)平臺，降低VR行業(yè)開發(fā)者的入門門檻，從而使更多新思路與人才匯集到VR行業(yè)中，促進(jìn)和推動共性問題的解決，加快行業(yè)發(fā)展步伐。

　　(四)扶持與人因有關(guān)的基礎(chǔ)研究及平臺，盡快為行業(yè)提供科學(xué)數(shù)據(jù)支持

　　VR行業(yè)的發(fā)展以應(yīng)用為主，但現(xiàn)有研究中缺乏與人因有關(guān)的研究基礎(chǔ)，在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。扶持與人因有關(guān)的基礎(chǔ)研究工作開展及平臺建設(shè)，為行業(yè)提供大量人因科學(xué)數(shù)據(jù)，為行業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

　　(五)進(jìn)一步深化標(biāo)準(zhǔn)工作，建設(shè)測試中心，為行業(yè)健康發(fā)展保駕護(hù)航

　　VR行業(yè)的發(fā)展與國家、行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)。保證產(chǎn)品的安全性、保證優(yōu)秀產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢才能推動行業(yè)的健康發(fā)展。應(yīng)進(jìn)一步深化行業(yè)、國家標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)工作，為VR行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品設(shè)定最低門檻，保證用戶安全使用。

　　VR行業(yè)需要具有權(quán)威性的測試中心對產(chǎn)品進(jìn)行專業(yè)評測，并研發(fā)針對性的檢測設(shè)備，通過標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法與檢測設(shè)備，為各產(chǎn)品提供一致性的檢測依據(jù)，為行業(yè)健康發(fā)展提供支撐。

　　本報(bào)告為科技部科技創(chuàng)新戰(zhàn)略研究專項(xiàng)項(xiàng)目“高新技術(shù)領(lǐng)域年度重點(diǎn)創(chuàng)新進(jìn)展報(bào)告”(編號：ZLY201633)研究成果之一。

　　本文特約編輯：姜念云