第一节
虚拟现实概述

一、虚拟现实的概念

从农耕时代到工业时代再到信息时代，技术的不断进步带动了生产力的提高，并不断推动人类社会向更高层次发展。今天，互联网、云计算、虚拟现实、大数据、人工智能等新技术，正以改变一切的力量，掀起一场影响人类所有层面的深刻变革。新技术正在重构产业结构，提升产业效益，推动人类社会向数字化和智能制造时代迈进。未来，知识和智慧将会取代资本和资源，成为驱动经济社会发展的关键力量。作为战略性前沿技术之一的虚拟现实技术，随着硬件成本的降低，市场需求量不断扩充，但其在制作标准和技巧上尚没有形成技术标准，所以制作内容参差不齐，迫切需要从产业流程和发展角度进一步深入，形成标准，从而带动规模化发展。

虚拟现实（virtual reality，VR）技术是指采用以计算机技术为核心的技术手段生成一种虚拟世界，可以全方位观看三维空间的技术。VR技术能够将用户的感知带入由它创建的虚拟世界，通过视觉、听觉和触觉等获得与真实世界相同的感受。

虚拟现实，是虚拟和现实的相互结合。虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户可以沉浸到虚拟环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的现有内容及数据，通过计算机技术将其与各种输出设备结合，使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼看不到的现象，通过三维模型表现出来。

虚拟现实技术可以使使用者在虚拟现实世界体验到最真实的感受，其模拟环境的真实程度与现实世界难辨真假，它具有一切人类所拥有的感知功能，比如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统；它具有超强的仿真系统，真正实现了人机交互，虚拟现实技术拥有存在性、多感知性、交互性等特点。

当前，标准的虚拟现实系统使用虚拟现实头戴式显示器或多投影环境来生成逼真的图像、声音和其他感觉，以模拟用户在虚拟环境中的物理存在。使用虚拟现实设备的人能够环顾人造世界，在人造世界中四处移动，并与虚拟事物互动。这种效果通常是由VR头戴式受话器产生的，包括头戴式显示器和在眼前的小屏幕，但也可以通过具有多个大屏幕的经过特殊设计的房间来创建。虚拟现实通常包含听觉和视频反馈，但也可以通过触觉技术允许其他类型的感觉反馈。

二、虚拟现实概述

人类获取信息大致经历了从单向到双向、从一维到多维、从简单到复杂的过程。

虚拟现实及增强现实技术是多维度成像技术，技术应用特点主要包括环境侵入性强及交互性等多个方面。它们运用图像三维立体呈现，实现对数据环境的模拟，以此提高图像真实感。两种技术在实践方面存在一定的共通性，增强现实是由虚拟现实发展起来的，两种技术可以说同根同源，均涉及了计算机视觉、图形学、图像处理、多传感器技术、显示技术、人机交互技术等领域，二者有很多相似点和相关性：首先，都需要计算机生成相应的虚拟信息；其次，都需要使用者使用头盔或类似显示设备，这样才能将计算机产生的虚拟信息呈现在使用者眼前；最后，使用者都需要通过相应设备与计算机产生的虚拟信息进行实时互动交互。

VR技术初创期（20世纪60—70年代）：虚拟现实技术开始于20世纪60年代，从1956年起，人类便开始探索虚拟现实技术。1957年，电影摄影师莫顿·海林（Morton Haylin）发明了名为Sensorama的仿真模拟器，并在1962年为这项技术申请了专利。这就是虚拟现实原型机——第一套可应用的虚拟现实设备。这套设备后被用来模拟飞行训练。Sensorama是通过三面显示屏来形成空间感的，它体形庞大，用户需要坐在椅子上将头探进设备内部才能体验到沉浸感。如图1-1、图1-2。

VR技术积累期（20世纪80—90年代）：计算机和图形处理技术的进步为VR技术迈向商业化奠定了基础。进入20世纪80年代以后，计算机技术的提升加深了虚拟现实的体验。1987年，全球第一款商用的VR头盔产品出现。紧接着，任天堂、索尼等公司纷纷推出VR游戏机，引发了一股VR商业化热潮。但是当时计算机处理能力不足，此次商业化热潮并未持续很久。之后的虚拟现实设备主要应用在一些政府和专业机构，比如航空航天局的飞行模拟装置等。

VR技术爆发期（21世纪）：在21世纪的第一个十年里，智能手机迎来了爆发期，虚拟现实仿佛被人遗忘了一样。尽管在市场尝试上不太乐观，但行业爱好者从未停止在VR领域的研究和开拓。随着VR技术在科技圈的充分扩展，科学界和学术界对其也越来越重视，VR技术在医疗、飞行、制造、军事领域开始得到深入的应用研究。高密度显示器和3D图形功能智能手机的兴起，使得新一代轻量级高实用性虚拟现实设备的投入使用成为可能。深度传感摄像机传感器套件、运动控制器和自然的人机界面已经是日常人工智能的一部分了。2014年，Facebook以20亿美元收购沉浸式虚拟现实技术公司Oculus，该事件强烈刺激了科技圈和资本市场，沉寂多年的VR终于迎来了爆发期。Facebook收购Oculus事件成为VR进入新时代的标志性事件。

2018年，中国各大商业巨头纷纷转战VR领域，逐渐提出“VR+行业”“VR+产业及行业”等关键词。

2014年至2017年，VR产业从市场的培育到硬件、软件、技术之间的摸索和整合，初步形成了行业链。2018年到2020年，VR产业平稳迅速发展，行业内的标准逐渐规范，VR企业级消费迅速发展，VR消费级市场认知也在人们的认知中逐步加深。此时，国内还没有形成商业化和体系化的工具平台，但国内的应用丰富程度较高，涉及游戏、教育、健身、体育、医学、制造等诸多方面。根据国外研究机构eMarketer发布的报告，从所有应用领域关注度最高，并按照产生投资效果的排名来看，分别是游戏、教育、建筑制造、医疗健康、电影电视、零售业、制造业、体育，这其中并不缺乏国内公司的身影。预计2020年至2025年，VR将会进入成熟期，上下产业链将更加完善，软硬件一体化方案将更加成熟，技术将进一步整合且会应用于社会的各个层面。

三、VR产业发展历程

从目前VR技术的发展方向来看，它能够应用的领域非常多，包括电竞+VR、音乐+VR、旅游+VR、教育+VR、体育+VR、医疗+VR、健身+VR等。“+VR”足以颠覆一个时代用户的使用方式。

相关数据显示，中国进入2020年以后，虚拟/增强现实技术在娱乐、教育、艺术、军事、航空、医学、机器人等方面的应用比例均有大幅度提高。此外，在可视化计算、智能制造等方面也占有较大的比重。如今，“AR/VR+产业”的运作模式融入了社会的各个行业，5G时代的到来也将为虚拟/增强现实技术注入新的活力，其背后巨大的市场商业价值正在日渐凸显。

中国是全球虚拟/增强现实产业创新创业最活跃、市场接受度最高、发展潜力最大的地区之一。从需求端考虑，近些年来虚拟/增强现实概念不断发展，民众对虚拟/增强现实的了解程度不断增强。据IDC研究报告，中国虚拟/增强现实消费支出在2019年和2020年的增长率都高于100%。从行业规模看，虚拟/增强现实有望迎来发展高峰。根据艾瑞咨询的数据，2021年中国虚拟/增强现实市场规模为730.4亿元，预计2023年将达2，000亿元。5G时代，所有用户都需要快速的互联网连接来呈现高质量的VR内容，VR有可能成为智能手机、电视以外的第三块屏幕。虚拟现实和5G等前沿技术不断融合创新发展，进一步促进了虚拟现实的应用落地，催生了新的业态和服务。虚拟现实相关传感、交互、建模、呈现技术正走向成熟。虽然中国VR产业前景广阔，但仍存在诸多问题。从用户的角度来看，目前VR内容和应用还不够丰富，处在较为初级的阶段；从生态的角度来看，目前缺乏标准化体系。而关键技术不足、内容与服务教育缺乏、创新支撑体系不健全、利用生态不完善等问题，都需要围绕技术、标准、产品、应用服务等产业链关键节点加强产业联动，大厂商、第三方研究机构、开发者各方应深入分析、挖掘虚拟现实产业的直接与间接价值，增强消费者体验，探索开放合作模式，促进产业全方位体系化发展。

虚拟现实技术目前已经广泛地应用于城市规划、室内设计、工业仿真、旅游教学、水利电力、地质灾害等多个领域，并在不断拓展当中。随着应用市场的不断扩大，应用内容的制作将越来越丰富多样。面对已日趋丰富的虚拟现实应用内容，建立规范合理的行业标准已迫在眉睫。标准的制定，可以为虚拟现实的内容制作提供规范，在建立虚拟现实内容产业发展基础的同时，也对虚拟现实技术及其产业发展起引导作用，对我国快速抢占虚拟现实行业的制高点具有重要意义。 P/46eLNBtkXLtmz1FHtz8EmbthLfgvBgKic8nXzxFIGa+c7UOmy9Kc5GCRZAILnQ