像智能手机一样改变世界 VR能做到吗？

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[编者按]作者李欧旺&白，LeEco创新和用户体验研究所工程师。

虚拟现实在游戏和互动娱乐中的前景是清晰的。对许多人来说，这就是为什么他们这么多年都没有放弃。但是虚拟现实有更大的潜力--成为一个真正的新计算平台，像移动电话一样改变世界。

尽管这一愿景已经持续了几十年，并在虚拟现实中占据了突出的地位，但要让虚拟现实得到广泛应用并影响大众市场的道路并不明朗。杀手级应用会是什么样子？什么样的使用场景可以更早成为主流？哪些会落后？

本文将与您讨论各种消费者应用程序所需的知识和能力。这张图片是整个分析的概述，我们将在下面详细介绍。

| part1: technology foundation vr不是单一的技术，而是多种技术的集成。这些技术大多处于不同的发展和成熟阶段。不同的消费者应用在这些领域有不同的应用。因此，对进入市场机会的任何分析都必须基于对技术的理解。

作为一个通用计算平台，虚拟现实有四大技术领域。

意图捕获

意图捕捉是一种在任何时候都能可靠而流畅地理解用户需求的能力，或者是一种输入模式，比如虚拟现实游戏中的用户行为捕捉。到目前为止，消费者虚拟现实在这方面相当缺乏。valve灯塔和oculustouch的最新发展将大大改善这种情况。手势输入仍然是用户表达意图的最自然的方式。下图显示了oculustouch。

除了手势输入，由于大多数虚拟现实设备都是头戴式的，捕捉用户头部的运动也可以让用户直接操作虚拟世界。下图显示了三维空之间的直角坐标。俯仰绕X轴旋转，偏航绕Y轴旋转，滚转绕Z轴旋转。在虚拟现实头盔中，头部是滚动的，头部是偏航的，点头是俯仰的。

依靠重力感应和陀螺仪传感器，我们可以捕捉用户头部的移动中心点，并将其映射到虚拟空房间中的坐标，如下图中的绿点所示，从而实现一些用户交互，例如判断是否激活当前空房间中由红框区域表示的兴趣点。

人物捕捉(人物捕捉)

人们捕捉，包括感知、编码、再现用户的外观、行为、情感、非语言暗示和当前应用程序所需的其他信号。可以想象，在未来，商业人士可以在虚拟现实的帮助下开始各种虚拟会议，而不用像空那样，你可以观察参与者的一举一动，甚至是他们的表情和情绪。然而，目前，这是技术领域中最不成熟的部分，尤其是缺乏消费者级的解决方案。目前的大多数方案都需要一些辅助设备的帮助，拍摄的人物也变得越来越复杂，可以用于影视创作和游戏开发。下图是用kinect实时捕捉面部运动的示例。

光学设备不仅能捕捉面部表情，还能捕捉全身动作。其原理是将多台摄像机从不同角度拍摄的图像采集到计算机中后，通过视觉算法过滤掉无用信息，然后计算每个标记点的空之间的位置，再根据已知的骨骼信息得到关节的旋转角度。

下图是一个简单的数学表达式，通过两个摄像机的图片中相同标记点的位置，显示了空和一个已捕捉动作示例之间的位置。

环境捕获(环境捕获)

环境捕捉是指对现实世界环境的感知、编码和再现。环境捕捉可以分为相对简单的360°全运动视频和全景几何捕捉——后者需要更复杂的计算机透视技术。

这些技术正在迅速成熟，jauntvr、nextvr、gopro和matterport正在进行深入的研究和开发，完整的产品将很快出现。

经过摄像机标定、传感器图像畸变校正、图像投影变换、匹配点选择、全景图像拼接融合、亮度和色彩平衡处理，可以获得虚拟现实头盔中的360度视频图像。

vr头盔的两个镜片可以看作是两个相同的放大镜，如下图光路剖面所示，人眼位于左实线和光轴的焦点处，中间是双凸透镜，右侧是屏幕。由于透镜的弯曲效应，人眼可以看到屏幕的顶部X位置，但它给人的感觉是它从虚线上的较高位置进入人眼，就好像屏幕被放大到了X’的大小。

虚拟现实头盔镜头呈现出更大的视野，但也带来失真。

用通俗的术语来说，失真就是图像的失真，它给人一种中间隆起(桶形失真)或凹陷(负向失真)。这也是一种像差，是由光学系统中人眼的前后位置不同造成的。因此，在图像被呈现给用户之前，桶形失真被执行一次。

如下图所示，用于抵消镜头造成的枕形失真，使用户感觉不到镜头失真造成的不真实。不同vr头盔的镜片具有不同的畸变系数，构成一个畸变补偿方程，以适应不同畸变程度的镜片，从而达到不同镜片通用的目的。

环境渲染(环境渲染)

环境渲染是许多人想到虚拟现实时想到的:以高质量渲染虚拟世界，包括所有相关的感知方法。Oculus的演示展示了消费类产品出色的渲染能力，给用户带来身临其境的感觉，这也标志着现代虚拟现实的到来。虚拟现实头盔所强调的沉浸感一方面取决于屏幕的大小，另一方面取决于镜头弯曲光线的能力，即视界的概念，这也是虚拟现实制造商经常宣传的一个参数。下图显示了我们绘制的三维电影模型，以及移动设备上的虚拟电影效果。

当然，所有这些领域都包含许多独立的技术，任何对虚拟现实应用近期潜力的真正评估都需要比这里列出的更详细的细节。

|第二部分:不管设计元素有多好，它们都需要以友好的方式呈现给用户。我们在广义上将这部分称为“设计元素”。它包括以下三个方面。

可用性(可用性)

包括用户界面的所有方面。用户界面和用户体验是消费品最重要的部分。

如何简单高效地向用户传达技术能力，同时准确地捕捉用户的意图，我相信随着意图捕捉技术能力的成熟，这部分会有更好的解决方案。

叙事(叙事)

它指的是我们讲故事、小说或其他东西的能力。

这些充满信息，引人入胜，并能引起人们的共鸣。在我看来，在未来的虚拟现实电影中，观众不仅可以身临其境，还可以有更强的参与意识:观众可以在任何时间从任何角度观看，从而获得无数可能的视角。在某种程度上，这种虚拟现实电影体验更像是为观众提供一些素材，观众根据自己的关注点来“编辑”电影，从不同的角度去理解和解读电影。

信息展示(信息展示)

它指的是我们描述思想、数据、图表和其他抽象概念所需的专业知识:思维导图、信息图表、技术制图等等。

毫无疑问，在虚拟现实中，所有的设计领域--可用性、叙述和信息表达--都还处于初级阶段。

|第3部分:应用既然我们已经知道了技术和设计的必要元素，让我们再来看看这个应用。在图表中，线条的粗细表示应用程序对这些字段的依赖程度。(参见本文的第二部分)

有些应用有很高的技术门槛，如果这些技术基础没有得到改善，这些应用就不能真正进入市场。在这些领域，如果一个新企业想要起步，就需要进行这些基础的研究和开发。个人交流就是一个很好的例子:我们没有消费者级的解决方案来处理实时角色捕捉。一旦这些技术被开发出来，这个空的房间将对所有人开放。

其他领域更受我们设计知识的限制——我们不知道什么样的体验是最好的。生产力工具是最好的例子。不久，oculus和vive都将向市场推出出色的手势识别输入控制器，剩下的主要技术障碍——意图识别将不复存在。但是虚拟现实中的word、excel、powerpoint和photoshop会是什么样子呢？它们是如何工作的？我认为我们缺乏对可用性和界面设计的理解是我们面临的主要障碍。

那么，什么样的应用可以投放市场，或者可以快速投放市场，什么样的应用需要等待时机？

短期(9-18个月)

游戏:当然，最强的依赖是渲染，这是相当成熟的。对其他技术的依赖很弱，一些早期技术可以工作。叙事手段在短期内可能会有一些问题，因为人们需要学习如何建立和发展故事情节。

现场直播:除了渲染，主要的依赖是环境捕捉——但这一部分发展非常快！直播所依赖的其他部分不在本文讨论范围之内，如内容操作、云计算技术等。

房地产:这种应用的门槛在于快速、廉价和准确地捕捉室内环境。诸如matterport(室内环境建模软件)之类的软件就是这种情况。

新闻:高效的虚拟现实新闻需要将叙事技术与环境捕捉相结合——两者都需要进一步的发展和完善。然而，利用现有技术的早期尝试可能会成功，然后最新的技术成果会慢慢地结合起来。今年11月6日，《纽约时报》正式推出虚拟现实新闻客户端“nytvr”，为读者提供“身临其境”的视频，宣称“看新闻视频比3d/imax更有趣。”

中期(1.5-3年)

生产力工具

这类应用的生存取决于它们激发、捕捉和回应我们意图的能力。准确高效的输入解决方案将很快投入使用，但设计人员和开发人员需要一些时间来弄清楚如何更好地利用这些输入设备。虽然这种应用包括在中期内，但许多重要的作品需要几年的时间来完善和出版。

社区

与他人交流有趣的话题——这也是互联网最初和最持久的应用。在虚拟现实中实现它需要良好的角色捕捉(主要障碍)和优秀的产品设计，但这种应用可以在相对较短的时间内使用。

电影

讲故事不受主要技术障碍的限制，全景相机发展迅速。目前，主要的困难是创造力——如何在这种媒体上讲故事。Oculus、谷歌、许多传统工作室和制作公司都在尝试探索这个领域。

教育

这有点难以分析，因为不同的学科有不同的需求。历史和文学与电影和旅游有许多相似之处，而细胞生物学和技能训练更像是游戏。

旅行

它几乎完全被环境所捕捉——让我们感觉到我们真正在哪里，这需要尽可能高的保真度和尽可能多的感觉通道。

更远(3-5年)

商务会谈

需求是复杂的，从高度恢复的人际关系，信息和想法的表达，到可靠的产品设计。目前的会议解决方案，如gotomeeting，有一个非常糟糕的体验，在个人和公司转向这项技术之前，还有很大的改进空间。

个人交流

这种应用还很遥远，它需要能够捕捉细微动作的人类捕捉技术，包括人类使用的所有非语言交流方式。除非有重大的技术突破，否则不会有令人满意的解决方案来取代现有的通信方法。

延伸知觉

另一个很难分析的应用——从一个全新的角度向我们展示真实和虚拟的世界，比如数据显示和感官输入。这需要等待设计标准成熟，最合适的数据流变得实用。

我们还错过了什么？在本分析中，我们主要解释不同虚拟现实应用的技术和设计要求，这也是决定我们能否做出有竞争力的产品的主要因素。然而，在虚拟现实成为一种新的计算平台的过程中，还有许多其他问题需要解决。其中一些如下:

中间件、引擎、分布式平台、授权工具。

这些是一些幕后模块，对于将应用推向市场非常重要。当然，他们中的许多人在短期内会有机会。

市场规模，货币化，商业模式。

所有这些应用程序都有一个巨大的市场，其中一些特别大，而另一些则有一条清晰的赚钱之路。基于房地产的业务与基于在线体育直播的业务完全不同。

消费者的广泛接受和耳机的普及。

有些应用需要大量的消费者作为基础。而其他人只需要早期用户开始。

核心观点引自外国作家博克罗尼，其中有更多的虚拟现实相关内容。如果你感兴趣，你可以看一看。

[作者简介]来自技术交流平台——LeEco创新与用户体验研究院(iuei)的leowang&bai是展示LeeCo最新技术成果、项目经验和工作感悟的地方。感兴趣的童鞋可以转到微信官方号码:letviuei。