第九章
虚拟现实和增强现实
虚拟现实的长足发展
虚拟现实（VR）技术这一概念最早在20世纪中期由美国VPL探索公司和它的创始人提出，后来美国宇航局（NASA）的艾姆斯空间中心利用流行的液晶显示电视和其他设备，开始研制低成本的虚拟现实系统，推动了该技术硬件的进步。目前，虚拟现实技术已获得了长足发展，表现在：
国际巨头纷纷涌入
2016年是VR产业的元年，谷歌、索尼、HTC、微软、Facebook等国际巨头相继入局VR领域。Facebook在天价收购了Oculus之后，又开始着手收购与VR相关的科技公司，并着力打造应用平台，形成了硬件（Oculus Rift）+内容（各大内容供应商，Oculus Store）+社交（Facebook）为核心的生态闭环。索尼、微软、谷歌、三星等巨头公司也都通过类似的方式进行VR生态系统的建设和布局。受制于诸多因素，各家的VR生态系统虽说还远称不上完善，但却也在这场竞争中占得了先机。苹果也早已开始在VR行业暗自布局，除了收购公司，已经挖了各大公司的VR行业人才，组建了自己的VR开发团队。
硬件发展速度加快
Oculus、三星、HTC都在2016年推出全新的VR硬件，而随着芯片和屏显厂商的加码，硬件的成熟将会加快。在芯片端，英特尔、微软、高通等国际巨头都开始加入战局，高通首席执行官Steve Mollenkopf在2016年全球移动大会上表示，下一代骁龙处理器将把大量桌面端场景搬到移动端。
美国仍是全球VR产业领军者
美国作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。NASA的Ames实验室现在正致力于一个叫“虚拟行星探索”（vPE）的试验计划。现在NASA已经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。北卡罗来纳大学（UNC）的计算机系是进行VR研究最早的大学，主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。麻省理工学院（MIT）是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年MIT成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。从90年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域。
我国VR产业发展势头良好
市场规模总体体量仍然较小，但潜力巨大
我国VR市场规模总体体量仍然较小。知萌咨询在《2016年中国VR用户行为研究报告》中称，我国购买过VR设备的重度用户仅为96万人。腾讯研究院将VR消费人群分为深入了解型、保持关注型、有所耳闻型三类，其潜在消费金额分别仅有2392万元、9647万元和2.23亿元。同时，国内VR市场尚处于起步阶段，概念普及率不高，消费市场还较为冷淡。
但不少机构都预测，我国VR产业市场规模潜力巨大。智研咨询发布的《2017—2022年中国虚拟现实设备市场供需预测及投资战略研究报告》认为，经过一段时间的市场培育，中国市场的用户群体已经初具规模，2016年消费者规模达247.3万人，并在今后数年保持稳定增长。2016年VR市场潜在消费者规模已达到1.35亿人，随着VR技术的成熟，VR技术的行业应用将在数年后成为潮流，VR市场需求量将会有大幅度提升，预计2019年中国VR市场消费者潜在规模将达到2.5亿人。
投融资整体处于A轮前阶段，但日趋活跃
从投融资阶段上看，目前我国VR项目的投融资主要集中在天使轮和Pre-A轮。大多数风险投资机构对VR企业仍处在谨慎观望状态。从投资主体上看，上市公司表现活跃。在VR投资领域，上市公司具有投资金额大，A、B轮领投居多等特点，参股并购等投资方式均逐渐增多。从投资项目上看，资金集中布局在产业链的设备端和内容端。
VR生态圈初步形成
现阶段，我国VR产业发展正在由用户、技术、硬件、内容、开发者、渠道、资本等力量共同推进，一个良性VR产业生态圈已初步建立，并正在形成一条包括工具设备、行业应用、内容制作、分发平台、相关服务在内的全产业链。
从产业格局上看，形成了地域以一线城市为主，厂商以初创小公司为主，变现方式以线下体验馆为主的发展态势。目前，我国VR厂商集中在北上广深等一线城市，初期以初创小公司为主，后期也有大的上市公司进行参股和并购。相较国外科技巨头高投入、长周期的VR开发模式，国内大部分小规模初创企业的VR开发具有投入较少、周期较短、技术含量相对较低等特征，产品主要面向国内市场。
从产品形式上看，头戴式VR设备是市场主流产品，游戏和影视是市场主要内容。目前我国市场上的VR设备主要分为VR头盔、VR眼镜和VR一体机三种，前两种均可归为头戴式VR产品，占据市场主流。目前国内VR平台有约3500款内容产品，其中VR游戏约800款，58.6%来自PC平台，41.4%来自移动平台；VR影视约2700款，52.8%是全景视频，47.2%是非全景3D视频。
VR产品形态丰富多样
VR硬件
目前国内VR硬件投资市场以输出设备为主，市场上主要产品可以分为移动端VR、PC端VR和一体机。
移动端VR。在中国VR设备市场，基于智能手机的发展轨迹以及庞大的用户规模，移动VR被很多人认为是未来的主流VR设备。另外，由于移动VR设备相对来说技术含量较低、成本不高，使得移动VR设备推广更为迅速。但从消费者的沉浸感和交互性体验来说，就要比PC端设备和一体机低很多，尤其是目前技术还在发展阶段，VR内容较少，较低的舒适度和体验感会影响消费者对移动VR产品的评价。而且目前VR眼镜盒子严格上来说并不能算真正的VR设备，仅仅在透镜上与VR有所关联。
PC端VR。虽然PC端VR头盔相对于移动VR存在操作烦琐、价格昂贵、携带不便等困难，但其绝佳的体验感能让消费者体验到VR技术真正的魅力。以Oculus Rift为例，相比于Grea VR, Rift有定位追踪功能、更深层次的游戏体验和高保真环境。
一体机VR。VR一体机是具备独立处理器并且同时支持HDMI输入的头戴式显示设备，具备独立运算、输入和输出的功能。VR一体机需要具备独立的运算处理核心，因此具有更高的研发难度。目前国内基本没有相关芯片制作厂商，一体机VR发展缓慢，短期无法形成较大市场规模。
VR内容
目前国内的VR产业发展集中在硬件设备领域，而与之相对应的是内容的极度缺失。当前VR内容多为小型团队进行开发，游戏策划、对战数值等都有着各种问题，使得整个VR内容处于无亮点的重复开发，内容的乏善可陈，大大降低了用户的黏性。大型互动式的网游尚未产生，没有大量优质的原创VR内容，无法激活用户兴趣。而VR产业想要真正发展起来，必须保证足量的优质内容，结合硬件发展，形成自己的产业链。
VR产业发展预测与展望
基于行业本身发展，今年VR的关注度将会有所下降，市场增速相比去年也或将有所下降。VR市场会表现略微遇冷的情势，但势能会持续集聚，无论硬件还是软件技术都将持续升级，VR前景光明，只是尚需时日。
PC端VR将是短期主流，一体机将后来居上
移动端强调趣味性和移动性，PC端强调逼真性。PC端是目前最被推崇和看好的VR形态。因为它配置高，体验效果极佳。如今国际大厂在努力将VR做好也可以看出未来VR的主要形态将会放在PC端上。
相对而言，虽然被众多手机厂商力捧的移动VR更方便，但在体验上与PC端产品相差很大，而且目前移动端VR更多的仅仅是手机盒子，很多专业人士都表示这不是真正的VR设备，其带给用户的体验也与预期相差甚远，在VR最主要的沉浸感和交互性方面难以达到用户标准。其次，VR手机盒子因为要适配各种手机，难以满足多数人需求。
而作为技术含量最高的VR一体机，既包含了移动VR的方便性和便捷性，同时也包含了PC端VR的高体验感，在VR领域毫无疑问是最优秀的产品。但目前由于技术限制，一体机最重要的处理芯片研发不足，市场上也缺乏相关厂商，在内容缺失和智能化程度低等一系列现状下，一体机距离人们理想中的效果还有一段路要走。
硬件端龙头初显，内容和应用存在短板
就国内而言，当前VR硬件市场已经有产品较为成熟的厂商，几乎已经形成垄断局面，而且硬件对资金要求较高，留给创业团队的机会有限。目前内容和应用的匮乏，制约着消费者购买VR硬件的积极性。当前，VR影视、游戏等内容急需丰富和提升，市场也迫切期待内容的驱动。VR硬件终端整体在向前发展，这对内容制作者来说，有助于把内容做好，为用户提供更好的VR体验。可以预计，未来VR市场内容厂商将出现百花齐放的景象。
VR市场正在经历理性调整
VR行业在告别早期的盲目跟风和概念炒作后，市场正在经历理性调整，无论从硬件到内容，都在加速完善和提升，消费者的需求也正在被一步步激发出来。从低端客户到中高端客户，现在的市场需求都非常正面。首先，供应链开始考虑VR行业的需求，已经出现专门为VR设备定制的元器件，说明市场已经被推动起来。其次，软件生态更加成熟。近日，谷歌、微软等都相继推出VR平台，让更多厂商加入其VR生态。另外，VR+行业应用已经在中国落地。而且，VR从硬件标准到内容平台建设，工信部和其他部门也都在出台相关政策进行规范。
何为“增强现实”？
增强现实（Augmented Reality, AR），是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，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。VR和AR是两个不同的细分领域，VR作为虚拟现实技术，给用户营造的是在虚拟现实中的一种身临其境感；AR作为增强现实技术，则是在现实环境的基础上强化一种极致体验，通常首先借助于某种设备（最典型的是摄像头）获取“现实”的影像，然而这种影像却不是如传统视频应用那样原封不动地展示到屏幕上，而是经过一道信息技术的处理，将在原生的影像上叠加文字、声音、虚拟图像形象等信息之后再展示给用户。
AR技术和产业发展迅猛
AR作为增强现实感的一种技术，当下呈现出飞速发展态势。随着大量资金注入AR项目及AR创业公司，尤其是随着谷歌、佳能、高通、微软等大公司的入场，第一批消费级AR产品已经出现。未来，随着实际商业利益的出现，AR还将与消费、医疗、移动、汽车以及制造等领域相结合。
手机和智能硬件发展助力AR技术
真正让AR技术表现出巨大潜力的要归功于手机和智能硬件的发展。一方面，智能手机的诞生为AR提供了一个很好的载体，尽管视觉效果尚不完美，却极大地降低了用户的体验成本，要知道虚拟现实技术不得不借助VR眼镜来完成，而AR只需要一款APP。另一方面，AR设备的传感器和手机产品通用，各类配件价格的持续拉低，也降低了AR设备的普及门槛。除此之外，AR本身就是智能硬件的一个发展方向，单是谷歌眼镜就已经激起了不少人的好奇心。
AR/VR融合成为可能，内容将是推动力
AR核心是处理信号（摄像头）输入问题，让计算机理解周边环境，解决线上线下信息和交互不对称的问题，使用户获得“超能力”去处理现实中的问题。VR技术核心是处理信号（显示）输出问题，要“以假乱真”，使用户获得“超体验”。为了强化这种视听感受，硬件与软件以及硬件之间开始融合发展。并且，AR/VR融合将成为可能，人们将突破虚拟与现实的限制。
增强现实的呈现形式
AR共有三种显示方式，按距离眼睛从近到远分别为手持式（Hand-Held）、空间展示（Spatial）、可穿戴式（Head-Attached）。
手持式
即用手机或任何移动终端的摄像头获取现实世界的图像，并在移动终端的现实世界图片、视频中叠加虚拟信息。当前基于手机端的AR游戏、大量的AR卡均是采取这种形式。手持式的呈现方式由于门槛低，大量简单的AR呈现可以采取这种方式。手持式采取的显示原理与下文中的“视频式”相同。另外还有如透明手持式AR展示设备（Optical See-Through Hand-Held Devices）等，但当前并不常见。
空间展示
只要是通过非手持、非头戴的AR展示，都归类为Spatial，包括用显示器展示AR、演唱会、商业展示、博物馆、游乐园等通过AR技术进行公共的虚拟形象的展示，或以其他屏幕呈现增强现实信息。
可穿戴式
需要通过佩戴AR眼镜类设备进行呈现。可以分为如下几种：
光场显示或其他视网膜显示技术（Retinal Displays）：这种技术原理在于设备将虚拟光线直接投射到用户的视网膜上，从而形成以假乱真的效果。光场式被称为AR显示的终极形式。这种显示技术不需要屏幕做载体，通过光场呈现物体全方位深度的图像，用户观察近景或远景均可以实现不同景深的切换。这种显示技术是最为仿真视觉呈现原理的一种显示技术。
头戴式显示技术（Head-Mounted Displays）：视频式：这种显示方式的原理为设备通过外置的摄像头获取真实世界的信息，并根据机器视觉等技术同时叠加虚拟信息，使得用户通过配置在其眼前的AMOLED屏等显示屏幕看到真实世界和虚拟叠加信息。在视频式的显示技术中，用户看到的均为从设备摄像头所获取的图像，也就是说真实世界的光源是通过设备的摄像头，再通过设备的屏幕呈现给用户的。
光学式：这种显示技术的原理在于，用户通过人眼前的透镜看到真实世界，而计算机生成的虚拟信息则通过一系列的光学系统投射到人眼中，从而实现在真实世界的光源下叠加虚拟信息的效果。这种显示技术的优点在于真实世界的信息真实、分辨率高、相对轻便，缺点在于虚拟信息的显示效果容易受环境光源强弱的变化。
AR相比VR可能更受投资者青睐
除了当前发展火热的虚拟现实消息不断之外，增强现实也被频繁爆出大量的融资消息。让众多融资者看好AR这个市场的原因，主要在于AR有以下几点优势：
在市场估值上，AR的估值比VR高。从技术层面来讲，AR和VR是包含和被包含关系，属于计算机图形图像研究范畴。AR的本质在于适应现实、保留现实，真正可以面向千变万化的真实世界，与各行业场景紧密联系；正因为保留现实，才能够做到选择性信息化增强，降低技术应用的时间成本和制作成本，实现高效的认知和交互。总而言之，AR能做的事“想象空间极大”。这是AR估值高于VR的原因。
在用户体验上，AR更能够满足用户的体验感。从佩戴舒适感及用户使用便捷性而言，可以完全独立使用，无须线缆连接，也无须同步电脑或智能手机。反观VR设备，虽然吸引了大部分用户的目光，但是当用户真正体验过后，表示当前市场上的大部分VR头戴设备过于沉重，需要连接线缆，限制了用户的使用空间。另外一点体现在交互性及趣味性上，AR能够满足用户的体验感，既增强了用户使用的趣味性，又保证了使用者与技术之间的互动性。
在社交方面，AR不会把使用者与真实世界隔开。虽然VR能够给人们的生活带来更大的便捷，可以让人们在虚拟环境中进行面对面的交流，然而当下只能带给用户一个虚幻的世界，让用户独处在同一空间。AR看上去则更具普及性，注重与周围人员的互动，包括对方眼神、神情。
在生活应用中，AR未来的发展前景比VR更广阔。AR涉及的技术深度和广度相比VR都要大一些。AR最大的特点就是可以产生虚构与现实事物相混合的环境，具有真实感强、建模工作量小的优点，因而也就更容易与传统的商业业态结合在一起。
当前，AR技术取得了很大的发展，但是仍存在很多难题。目前来看，市场需求是很大的，但供应方面却略显不足，尤其是拥有核心知识产权、专利产品及服务质量过硬的企业并不多，行业整体缺乏品牌效应。在需求旺盛的阶段，行业需求巨大，发展前景好，这是毋庸置疑的。但如何保持行业的健康、稳定且可持续发展，需要业内企业的共同努力。