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【产业研究】三分钟带你做内行—AR/VR产业研究

北大孵化器

2016-06-29

导读：导读中国虚拟现实行业将逐渐迎来爆发：2015年中国虚拟现实行业市场规模为15.4亿元，预计2016年将达到5

导读

中国虚拟现实行业将逐渐迎来爆发：2015年中国虚拟现实行业市场规模为15.4亿元，预计2016年将达到56.6亿元，2020年市场规模预计将超过550亿元。在资本的推动下，将会有越来越多的企业涉足虚拟现实领域，大量头戴眼镜盒子、外接式头戴显示器等VR设备将进一步向消费级市场拓展，中国虚拟现实的市场规模将逐渐迎来爆发。

中国虚拟现实行业面临着成本高、技术不成熟和内容匮乏三大问题：

①VR的成本相对较高，并且作为新型产品，市场接受度不高。

②VR面临诸多技术瓶颈亟待克服：硬件、图像技术、数据等方面的技术缺陷使得VR进一步突破变得困难重。

③VR内容停留在Demo与概念阶段，很少在内容上烧钱，用户体验不佳。

虚拟现实技术起源于20世纪60年代，是指借助计算机系统及传感器技术生成三维环境，创造出一种崭新的人机交互方式，通过调动用户各种感官(视觉、听觉、触觉、嗅觉等)来享受更加真实的、身临其境的体验。随着硬件性能的提升和成本的大幅度降低，近年来虚拟现实产品获得了广泛发展，特别是2016年美国消费电子展上，虚拟现实产品成为展会的绝对主角。

虚拟现实定义与分类

（一）定义

广义上的虚拟现实是指采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉等一体化的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟世界中的物体进行交互，相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。这里所谓虚拟环境是指计算机生成的具有色彩鲜明的立体图形，它可以是某一特定现实世界的真实体现，也可以是纯粹构想的虚拟世界，必要的设备指包括立体头盔式显示器，数据手套，数据衣等穿戴于用户身上的设备和设置于现实环境中的传感设备。自然交互是指日常使用的方式对虚拟环境内的物体进行操作并得到实时立体反馈，如手的移动，头的转动，人的走动等。

（二）分类

广义虚拟现实主要包括虚拟现实、增强现实、混合现实与影像现实四个细分领域。

虚拟现实分类

虚拟现实(VirtualReality)

虚拟现实(即VirtualReality，简称VR)是为用户提供包括视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官模拟，使用户能够沉浸在一个多维虚拟空间中，并实现与周围环境的交互。

虚拟现实有以下4种主要特征：

①多感知性，它是指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。

②存在感(Presence)，又称沉浸感(Immersive)，它是指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该具有一切人所具有的感知功能，达到使用户难以分辨真假的程度。

③交互性(Interaction)，是指参与者对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。例如，他可以用手去直接抓取模拟环境中的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视场中被抓住的物体也立刻随着手的移动而移动。

④构想性(Imaginative)，是指借助虚拟技术可以使用户沉浸其中并获得新的知识，从而使用户深化概念和萌发新意。因此说虚拟现实可以启发人创造性思维，使抽象概念具体化。

增强现实(AugmentedReality)

增强现实(即AugmentedReality，AR)是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。

AR通常借助某种设备(最典型的是摄像头)获取“现实”的影像，经过信息技术的处理，将在真实的影像上叠加上文字、声音、虚拟图像等信息之后再显示给用户。

混合现实(MixedReality)

混合现实(MixedReality，MR)是虚拟现实技术(VR)的进一步发展，该技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，以增强用户体验的真实感。

影像现实(CinematicReality)

影像现实(CinematicReality，CR)这是Google投资的MagicLeap提出的概念，主要为了强调与VR和AR技术的不同，同样，其自认为与MR也不同，实际上理念是类似的，均是模糊物理世界与虚拟世界的便捷，所完成的任务、所应用的场景、所提供的内容，与MR产品是相似的。

之所以将影像现实从MR中分离出来主要是因为用户不需要佩戴体外设备就可以感受虚拟现实。其核心在于“通过光波传导棱镜设计，MagicLeap从多角度将画面直接投射于用户视网膜，从而达到“欺骗”大脑的目的”。就是说，有别于通过屏幕投射显示技术，通过这样的技术，实现更加真实的影响，直接与视网膜交互，解决了目前虚拟现实设备视野太窄或者眩晕等问题。

虚拟现实产业链

虚拟现实产业链长，产业带动比高，涉及产业众多，包括虚拟现实设备、应用、内容制作和相关的服务与渠道。

虚拟现实产业链中，设备类可细分为输入设备、输出设备、主机和系统及手机、一体机、PC等。内容制作可细分为影视、游戏等内容。行业应用可分为独立应用和内容分发平台。相关应用可细分为体育、教育、科研、军事及游戏、影视、社交等。

虚拟现实发展现状及趋势

（一）中国虚拟现实产业发展概况

中国从90年代起开始重视虚拟现实技术的研究和应用，由于技术和成本的限制，主要应用对象为军用和高档商用，适用于普通消费者的产品近年来才随着芯片、显示、人机交互技术的发展，逐步进入市场。

目前，中国虚拟现实企业主要分为两大类别。一是成熟行业依据传统软硬件或内容优势向虚拟现实领域渗透。其中智能手机及其他硬件厂商大多从硬件布局。

比如，联想与蚁视合作研发的便携式设备乐檬蚁视虚拟现实眼镜。魅族与拓视科技开展合作，推出手机虚拟现实头盔。而游戏、动漫制作厂商或视频发布平台，大多从软件和内容层面切入。2015年7月，爱奇艺宣布将发布一款非商用的虚拟现实应用，目前已经和一些虚拟现实厂商做了初步适配，优酷土豆集团董事长兼CEO古永锵在首届开放生态大会上宣布将正式启动虚拟现实内容的制作。二是新型虚拟现实产业公司，包括生态型平台型公司和初创型公司。该类型企业在硬件、平台、内容、生态等领域进行一系列布局，以互联网厂商为领头羊。如腾讯、暴风科技、乐视网等。

（二）中国虚拟现实行业将逐渐迎来爆发

iiMediaResearch(艾媒咨询)数据显示，2015年中国虚拟现实行业市场规模为15.4亿元，预计2016年将达到56.6亿元，2020年市场规模预计将超过550亿元。目前国内的虚拟现实产业还处于启动期，自2015年以来，参与到虚拟现实领域的企业大幅增加。艾媒咨询认为，在资本的推动下，将会有越来越多的企业涉足虚拟现实领域，大量头戴眼镜盒子、外接式头戴显示器等VR设备将进一步向消费级市场拓展，中国虚拟现实的市场规模将逐渐迎来爆发。

（三）中国虚拟现实行业面临的问题

中国虚拟现实行业面临着成本高、技术不成熟和内容匮乏三大问题。

成本高。VR的成本相对较高，并且作为新型产品，市场接受度不高，导致市场普及速度较慢，国内一些价格较低的VR产品山寨化、同质化严重，用户体验较差。

技术不成熟。当前VR面临诸多技术瓶颈亟待克服：硬件、图像技术、数据等方面的技术缺陷使得VR进一步突破变得困难重重。并且目前国内的技术水平与国外存在差距，产业链并不完善，难以大批量产，良品率得不到保证，难以商业化。

内容匮乏。国内很多VR内容停留在Demo与概念阶段，很少在内容上烧钱，使得用户体验不佳。另外，VR应用当前仍然集中在视频和游戏领域，其他领域相对较少，导致客户粘性不强。

（四）虚拟现实技术演进方向

虚拟现实技术的实质是构建一种人为的能与之进行自由交互的“世界”，在这个“世界”中参与者可以实时地探索或移动其中的对象。沉浸式虚拟现实是最理想的追求目标，实现的方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟踪器，通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。可以预测短期内游戏玩家可以戴上头盔、身着游戏专用衣服及手套真正体验身临其境的“虚拟现实”游戏空间，它的出现将淘汰现有的各种大型游戏，推动科技的发展。纵观虚拟现实的发展历程，未来虚拟现实技术的研究将延续“低成本、高性能”原则，从软件、硬件两方面展开，发展方向主要归纳如下：

1、低成本快速建模技术

虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容，动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据需要建立相应的虚拟环境模型。内容制作是虚拟现实产业界的短板，当前的内容制作成本高、周期长，对于制作人员的要求也高，限制了虚拟现实应用的发展，如何实现低成本的快速建模将是虚拟现实在产业界大规模推广的关键。

2、实时三维图形生成和显示技术

三维图形的生成技术已比较成熟，而关键是怎样“实时生成”，在不降低图形的质量和复杂度的基础上，如何提高刷新频率将是今后重要的研究内容。此外，虚拟现实还依赖于立体显示和传感器技术的发展，现有的虚拟设备还不能满足系统的需要，有必要开发新的三维图形生成和显示技术。

3、新型交互设备的研制

虚拟现实技术实现人能够自由与虚拟世界对象进行交互，犹如身临其境，借助的输入输出设备主要有头盔显示器、数据手套、数据衣服、三维位置传感器和三维声音产生器等。因此，新型、便宜、鲁棒性优良的数据手套和数据服将成为未来研究的重要方向。

4、智能化、自然的虚拟现实建模

虚拟现实建模是一个比较繁杂的过程，需要大量的时间和精力。如果将虚拟现实技术与自然交互、语音识别等技术结合起来，可以很好地解决这个问题。对模型的属性、方法和一般特点的描述通过自然交互、语音识别等技术转化成建模所需的数据，然后利用计算机的图形处理技术和人工智能技术进行设计、导航以及评价，将模型用对象表示出来，并且将各种基本模型静态或动态地连接起来，最终形成系统模型。人工智能在虚拟世界也大有用武之地，良好的人工智能系统对减少乏味的人工劳动具有非常积极的作用。

5、分布式虚拟现实技术

分布式虚拟现实(Distributed Virtual Environment，DVE)是今后虚拟现实技术发展的重要方向。随着众多DVE开发工具及其系统的出现，DVE本身的应用也渗透到各行各业，包括医疗、工程、训练与教学以及协同设计。仿真训练和教学训练是DVE的又一个重要的应用领域，包括虚拟战场、辅助教学等。另外，研究人员还用DVE系统来支持协同设计工作。近年来，随着互联网应用的普及，一些面向互联网的DVE应用使得位于世界各地多个用户可以进行协同工作。将分散的虚拟现实系统或仿真器通过网络联结起来，采用协调一致的结构、标准、协议和数据库，形成一个在时间和空间上互相耦合的虚拟合成环境，参与者可自由地进行交互作用。特别是在航空航天中应用价值极为明显，因为国际空间站的参与国分布在世界不同区域，分布式虚拟现实训练环境不需要在各国重建仿真系统，这样不仅减少了研制费和设备费用，减少了人员出差的费用以及异地生活的不适。例如微软近期发布的Holoportation远程沉浸式交互演示得到了业界的一致看好。

虚拟现实关键应用领域

游戏娱乐领域

虚拟现实游戏既是虚拟现实技术重要的应用方向之一，也为虚拟现实技术的快速发展起了巨大的需求牵引作用。尽管存在众多的技术难题，虚拟现实技术在竞争激烈的游戏市场中还是得到了越来越多的重视和应用。可以说，电脑游戏自产生以来，一直都在朝着虚拟现实的方向发展，虚拟现实技术发展的最终目标已经成为三维游戏工作者的崇高追求。从最初的文字MUD游戏，到二维游戏、三维游戏，再到网络三维游戏，游戏在保持其实时性和交互性的同时，逼真度和沉浸感正在一步步地提高和加强。随着虚拟现实技术的快速发展和软硬件技术不断进步，虚拟现实游戏必将为人类娱乐、教育和经济发展做出新的更大的贡献。

军事领域

军事仿真训练与演练是虚拟现实技术最重要的应用领域之一，也是虚拟现实技术应用最早、最多的一个领域，美国国防部将虚拟现实技术列为21世纪保证美军优势地位的7大关键技术之一，并应用于军事演练，带来了军事演练观念和方式的变革，推动了军事演练的发展。

军事仿真演练也是我国虚拟现实应用较早的领域。从1996年开始，在“863”计划的资助下，以北京航空航天大学为系统集成单位，联合国内多家单位，持续开展了分布式虚拟环境DVENET的研究开发工作，并取得一定成果。DVENET主要由环境系统和一系列开发工具组成。为了验证DVENET的支撑能力，测试其可靠性和稳定性，开发了一个基于DVENET的军事演练概念演示系统“飓风2000”。“飓风2000”包括潜艇海战、舰船登陆和坦克连进攻战斗等内容。目前，军事领域仍然是虚拟现实技术应用最迫切、应用系统开发最多的领域之一。

医学领域

医学领域对虚拟现实技术有着巨大的应用需求，为虚拟现实技术发展提供了强大的牵引力，同时也对虚拟现实研究提出了严峻挑战。由于人体的几何、物理、生理和生化等数据量庞大，各种组织、脏器等具有弹塑性特点，各种交互操作如切割、缝合、摘除等也需要改变人体拓扑结构。因此构造实时、沉浸和交互的医用虚拟现实系统具有一定难度。目前，虚拟现实技术已初步应用于虚拟手术训练、远程会诊、手术规划及导航、远程协作手术等方面，某些应用已成为医疗过程不可替代的重要手段和环节。

工业领域

在工业领域，虚拟现实技术多用于产品论证、设计、装配、人机工效和性能评价等。代表性的应用，如模拟训练、虚拟样机技术等已受到许多工业部门的重视。20世纪90年代美国约翰逊航天中心使用虚拟现实技术对哈勃望远镜进行维护训练，波音公司利用虚拟现实技术辅助波音777的管线设计就是典型的成功范例。美国空军阿姆斯特朗实验室开发完成的DEPTH系统，采用可视化和虚拟现实技术进行维修性与保障性分析，使设计人员在进行设计的同时就能够了解维修任务是否可行，在飞机设计定型之前，就可以发现潜在的保障性问题。

教育文化领域

教育文化也是虚拟现实技术的一个重要应用领域。现在虚拟现实已经成为数字博物馆/科学馆、大型活动开闭幕式彩排仿真、沉浸式互动游戏等应用系统的核心支撑技术。在数字博物馆/科学馆方面，利用虚拟现实技术可以进行各种文献、手稿、照片、录音、影片和藏品等文物的数字化和展示。对这些文物展品高精度的建模也不断给虚拟现实建模方法和数据采集设备提出更高的要求，推动了虚拟现实的发展。许多国家都积极开展了这方面的工作，如纽约大都会博物馆、大英博物馆、俄罗斯东宫博物馆和法国卢浮宫等都建立了自己的数字博物馆。我国也开发并建立了大学数字博物馆、数字科技馆和虚拟敦煌、虚拟故宫等。

（信息来源：北大科技园产业研究院）

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