虚拟现实：引领未来的人机交互革命.html.pdf

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1、序 一个偶然的机会，通过朋友介绍我认识了王寒。我们至今未曾谋面，主要通过微信和电子邮件联系，但我们还是成了朋友。 在互联网出现之前，这是不敢想象的，如今互联网和社交网络的普及，让这个世界变得越来越小，人与人之间的距离不再受时空 的限制。其中最典型的就是微信的出现，微信让多年失联的同学、朋友重新找回当年的亲密关系。既然互联网已经变成了人们生 活的一部分，一个很自然的问题就出现了：下一个科技爆点在哪里？这正是本书作者试图回答的问题。 我本人1987年进入清华大学计算机系学习，1997年赴美工作，经历了从微机到互联网，从无线通信手机到智能手机的整个 发展历程。智能手机和难以计数的互联网应用是近几十年

2、来科技进步之大成。我有幸参与了这些科技突破：硕士毕业后进入摩托 罗拉参与研发第一代GSM数字手机；后加入北方电讯研发CDMA基站；后加入思科研发互联网路由器；从加入黑莓公司开始进 入智能手机行业；经历了Palm的Treo智能手机后，2008年进入苹果从事iPhone的无线技术研发工作。对我这样一个科技工作 者来说，最大的问题也是：下一个革命性的高科技产品是什么？ 本书作者的观点和我的观点不谋而合，我们共同的答案是：下一个科技革命将是虚拟现实，其中的增强现实技术会再一次改 变我们的生活方式和工作方式。纵观20世纪以来的历次科技突破，从电话到计算机，到电视，到手机，到互联网，到智能手 机，无一不是

3、改变了我们之间的交互模式，改变了信息传递的方式。电话让我们的交谈不再受距离限制，计算机和电视把信息带 到我们家里，手机让我们随时随地保持联系，互联网让我们可以轻松找到感兴趣的信息，智能手机通信方式是推动科技突破的源 泉。 虚拟现实并不是近几年发明的新技术，可以说从有计算机的那天起，人们就开始想象怎样用计算机的超级计算能力去实现梦 想。人类的好奇心和想象力一直是发明创造的动力，很多发明始于想象。飞机的发明始于人类想要和鸟一样飞翔。电影的出现让 人们看到了虚拟世界，但毕竟是平面图像和真人在表演。人们要用计算机去制作完全虚拟逼真的场景，比如去太空遨游，去一个 不存在的童话世界。我1995年做的硕士论

4、文，题目是“三维立体图形重建”，就是用平面地图和等高线重建三维地形，用了当 时最先进的SGI图形工作站，但也只能做到静态显示一座山，山上的树木和河流有明显的制作痕迹。那时我第一次看了一些关于 虚拟现实的文章，神奇的虚拟现实在当时的计算速度和图形处理能力下还只能是一种设想。 让虚拟现实重新回到科技界视线的是今天的计算能力、图像处理能力、传感器技术、高清显示技术和强大的软件平台。目前 的智能手机已经具备了这些技术，生产虚拟现实的厂家可以直接把这些技术应用在虚拟现实眼镜和头盔上。我倾向于虚拟现实是 智能手机的延伸，正像智能手机是手机和互联网的延伸一样，虚拟现实会带给人们全新的体验。正因为智能手机已经

5、储备了虚拟 现实需要的技术，虚拟现实才有可能在短期内爆发，成为下一代革命性的高科技产品。 增强现实是虚拟现实的一个分支，其将虚拟世界和现实世界结合在一起，让用户既能生活在现实中，又可以看到叠加的虚拟 物体，有亦真亦幻的体验。增强现实之所以会超过完全虚拟的技术，是因为增强现实除了娱乐和教育外，还可以广泛应用于医 疗、工业、军事、反恐等领域，成为一项工具型技术，具有替代计算机和智能手机的潜力。在医疗上，医生可通过增强现实眼镜 进行手术训练和提供手术指导；在工业上，增强现实眼镜可用于操作培训、远程维修；在军事上，增强现实可用于指挥作战；在 反恐上，增强现实可用于回传实时场景和指挥警察行动。总之，增强

6、现实会把虚拟现实带到一个新高度。 本书是一本知识性和趣味性极强的介绍虚拟现实的书，我几乎是一口气读完的，并且读了两遍。几位作者都是虚拟现实的忠 实粉丝，在本书中，他们利用独特的视角，对虚拟现实进行了深度解读。本书除了介绍了虚拟现实技术外，还介绍了虚拟现实历 史、科幻电影对虚拟现实的推动、虚拟现实的行业概况及主要企业、虚拟现实的应用场景、虚拟现实的未来发展，以及目前市场 上的虚拟现实产品介绍。看完本书，读者会对虚拟现实有一个全面的、高层次的了解。这是一本非常好的介绍虚拟现实的入门 书。 非常感谢王寒给我为本书写序的机会，作为一个从业二十多年的高科技工作者，我真心希望有更多的人能了解虚拟现实，能

7、成为虚拟现实的推动者和受益者。 张海宁 Sr Manager，iPhone/iPad Wireless，Apple 前言 缘起虚拟现实的涅槃重生 2014年3月，Facebook宣布以20亿美元收购虚拟现实设备Oculus Rift的制造商Oculus VR。以此事件为标志，自20世纪90 年代如流星般划过天际而后沉寂20多年的虚拟现实领域，特别是沉浸式虚拟现实领域再度满血复活，涅槃重生。一时间，众多 科技巨头纷纷涌入这个新兴市场，或参与对创业团队的投资，或自己组建强大的产品团队。VR和AR这两个拗口的科技名词迅速 风靡全世界。 目前除了苹果之外，国际上知名的科技公司几乎无一缺席这场盛宴，Fa

8、cebook、Google、微软、Samsung、Sony、 Intel、Nvidia、Nokia、LG、HTC等公司都争先恐后，不甘示弱。几款极具代表性的产品尚未上市就已经受到消费者和产业的 狂热期待，包括Facebook旗下的Oculus Rift、Google的Google Cardboard和Google Jump、微软的HoloLens、Samsung 的Gear VR、Sony的Playstation VR、HTC和Valve联手推出的HTC Vive等。 到了2015年下半年，在经历了史上前所未有的股灾之后，传统行业和新生的互联网行业都受到沉重打击，国内互联网巨 头、金融资本和产

9、业资本纷纷将目光投向下一个可能带来革命性变革的计算平台虚拟现实。以BAT为首的互联网巨头从 2015年10月开始疯狂布局VR/AR领域，而传统行业以奥飞动漫和顺网科技为代表也密集投资VR/AR的创业团队，期待在这个未 来平台的大蛋糕上分一杯羹。 问题迷茫和困惑 VR/AR在极短时间内的火爆让我这个爱好者目瞪口呆。 但遗憾的是，除了科技媒体和极客们在各种展会上如同打鸡血一般表达兴奋激动之情外，普通大众仍然离这些设备十分遥 远。即便是偶尔有机会得以体验，在小小的激动之余，都会问一些目前还没有被很好解决的问题：这些看起来很酷的东西究竟能 做些什么？虚拟现实究竟能解决什么需求？我为什么要买这个东西？

10、还有些人会问：究竟什么是虚拟现实？什么是增强现实？ 有些非文化娱乐行业的兄弟会问：这东西除了看电影、打游戏等比较明显的用途之外还有什么用？戴在头上又重又沉，谁会 没事找罪受？ 有人会问：虚拟现实是不是就是虚拟现实头盔？那个看起来很酷的万向跑步机究竟是干吗的？ 极客们和学校的同学会问：虚拟现实这么酷的东西，究竟是怎么实现的？ 体验过的尝鲜者会问：我戴上头盔会晕会吐，这问题能解决吗？什么时候能解决？ 想创业的、想投资的和想在这个领域发展的兄弟们会问：虚拟现实行业都有哪些公司、哪些产品？还有哪些商机可以去尝 试？虚拟现实技术究竟会带来怎样的商机？什么样的虚拟现实公司值得投资？虚拟现实这东西仅仅是一项

11、技术，究竟能满足大家 的什么实际需求？如果满足不了需求，光靠技术能赚钱吗？ 有些心怀未来的朋友会问：虚拟现实未来究竟会怎么发展？现在的虚拟现实行业是不是泡沫般的虚荣繁华？会不会出现20 世纪90年代的虚拟现实行业大崩盘？再过30年虚拟现实会发展成什么样子？ 这个行业究竟什么时候能爆发？现在的火热究竟是虚火，还是说行业真的开始引爆了？ 思考答案在哪里 看到上面的问题，我首先想到的是打开百度和谷歌，的确有很多有用的信息，但这些信息带着这个时代独有的特征，过于碎 片化、商业化，或是明显的商业广告，或是暗黑的悲观打压，或是长篇废话中夹杂着些许精辟的真言。但不管怎样，这些信息还 是部分回答了我想知道的一

12、些问题。为此，我要点1000个赞。 然后我想到了找国内外的相关书籍，首先是国内的书籍，零零星星还是找到了一些，大部分都是由高校或研究机构的老师撰 写的。看完后我感到很佩服，国内一直有高校、科研机构和一些商业机构在从事这方面的研究和开发工作。但是遗憾的是，这些 书籍里面的内容（无论是从技术角度还是从商业角度）很多已经跟不上时代了，至于近几年虚拟现实行业如火如荼的发展，里面 更是鲜有提及。同时，因为这些书籍主要是由科研人员撰写的，普通大众看稍显晦涩。 接下来我又找了国外的相关书籍，出乎意料的是国外关于虚拟现实的书籍竟然也不多。当然有那么一两本还是很给力的，如 Infinite Reality：Av

13、atars，Eternal Life，New Worlds，and the Dawn of the Virtual Revolution，已经翻译成中文，书名 是虚拟现实：从阿凡达到永生。不过这本书的内容更多是对未来的一种畅想，并没有真正给出我想要的那些问题的答案。 最后我去了Quora、知乎，还有国内外的一些论坛、讨论群和社交网站，发现这些地方才是真正的信息宝藏。但是遗憾的 是，这些信息太过于碎片化了，而且基本上只是涵盖了一两个问题的一两个方面而已。 如果想让更多国内的朋友真正接触和了解虚拟现实以及它的巨大潜力，这些信息是远远不够的。 在更深入接触虚拟现实的过程中，我越来越强烈地感觉到，非但

14、我自己想知道这些问题的答案，很多朋友在体验了哪怕是仍 处于原型阶段的虚拟现实产品（如Gear VR，Oculus Rift，Leap Motion等）后，也都对虚拟现实产生了强烈的兴趣。但兴趣 归兴趣，他们想要知道的那些问题，并没有人给出答案。于是很快，兴趣消退，大家把虚拟现实产品当成了极客的玩具。好玩儿 归好玩儿，但好像没什么用。一两天过去后，一两周过去后，一切好像都成了一个梦，没有留下一丝痕迹。当然，要解决虚拟现 实的内容问题非一日之功，但大众对于虚拟现实的诸多误解、诸多疑问没有得到解决却是当下真实的情况。 答案虚拟现实带你真正了解虚拟现实 我遇到这些问题的时候，曾求助于机械工业出版社华章

15、公司的杨福川，想让他推荐几本书。杨兄很热心地推荐了几本书，但 看完后很遗憾地发现，这些书也不是我想要的，没太大用处，更不能解决我的种种疑问。于是在2014年上半年的时候，我萌生 了写一本介绍虚拟现实的科普类书籍的想法，并开始收集整理相关的信息和资料。 在经过了大半年的行业观察和储备后，我和杨兄达成了一致，计划在2016年出版一部关于虚拟现实的科普书籍，向极客、 创业者和投资人、管理者以及最普通的大众消费者全面介绍虚拟现实，让更多人真正认识和了解虚拟现实。 未来虚拟现实革命浪潮已然来袭 在吴军博士的浪潮之巅一书中曾经提到，100多年来，总有一些公司很幸运地、有意识或者无意识地站在技术革命的浪 尖

16、之上。一旦处在了那个位置，即使不做任何事，也可以随着波浪顺顺当当地向前漂个10年甚至更长的时间。在这十几年间， 它们代表着科技的浪潮，直到下一波浪潮来临。 小米董事长雷军在当年宣布进军移动互联网市场时曾说过一句广为人知的话：“把握战略点，把握时机，要远远超过了战 术。一头猪在风口，台风大，它就能飞起来。” 在PC时代，我们见证了太平洋彼岸的苹果、微软和Intel发迹于草莽之中，并成就“帝国伟业”。 在互联网时代，我们亲历了国内互联网三巨头BAT从只有数人的创业团队成长为今天拥有数千亿美元市值，改变了整个经济 生态的产业巨鳄。 在移动互联网时代，我们目睹了曾经濒临破产的苹果在乔布斯的带领下上演王

17、者归来，江山二分；同时也对Nokia、 Motorola这些公司未能把握好时代浪潮而走下昔日神坛感到惋惜。 2016年1月，在苹果发布的最新财报上，iPhone的销量相比2015年同期首次出现近乎零增长的可怕现象。这意味着，以苹 果为首的整个移动互联网行业已经走到了拐点，即将步入增长停滞，甚至是逐渐衰退的时期，就如同当年的PC市场一样。 那么，有望如智能手机一样打造下一个计算平台，撑起下一个十年的技术革命究竟是什么？ 有人说是人工智能和机器人，君不见AlphaGo最近完胜世界围棋第一人李世石的战绩让对围棋不感兴趣的大叔大妈都为之 胆寒。然而我个人认为，人工智能，特别是强人工智能的发展还处于极其

18、早期的阶段，弱人工智能凭借强大无比的计算能力和深 度学习算法可以在各种专业领域超越，但因为脑科学发展的滞后，AI仍然需要一定时间的发展期。我坚信二三十年后人工智能和 机器人会掀起真正的革命，但现在似乎还为时尚早。 有人说是物联网和可穿戴设备，听起来也有几分道理。但物联网的问题在于各种智能设备之间群龙无首，很多所谓的智能家 居家电设备只不过是传统的电子设备配上个移动APP进行操控而已。物联网和智能可穿戴设备的真正崛起其实和AI人工智能的发 展息息相关。从本质上说，需要人手动进行操控的智能设备并不是真正的智能设备，这和传统设备配个遥控器没有本质的区别。 或许我的话有点儿偏激，但从另一个角度看，一个

19、计算平台必须有一种主导设备。至少在物联网上我们看不到这一点，更多的只 不过是移动互联网的延伸而已。 在当前这个时间点，唯有虚拟现实技术（VR和AR）最有可能打造下一个计算平台，并形成一个堪与移动互联网相提并论的 产业。 在接下来的5年内，VR（沉浸式虚拟现实）技术会首当其冲，通过游戏、娱乐、影视和各类行业应用深入千家万户。AR技 术在这段时间内会快速做好技术储备，并初步展示它的惊人潜力。 随后的510年内，逐渐成熟起来的AR（增强现实）和MR（混合现实）技术则将彻底改变人类生活的每一个方面，包括娱 乐、社交、设计、工作等。就如同计算机、互联网和移动互联网曾经对人类生活做出的巨大革命一样。 我们

20、经历了“计算机+”时代、“互联网+”时代、“移动互联网+”时代，如今正站在“虚拟现实+”时代的门槛上。不管 你是一个追求极致游戏体验的游戏迷，还是一个喜欢磅礴气势的电影迷，还是喜欢宅在家里跟人线上交流的二次元迷，还是一个 正在寻找未来方向的创业者，还是正在寻求在新兴行业布局的产业资本家，都应该多多少少了解一点儿虚拟现实。因为不管我们 是否相信，虚拟现实的时代大门已经开启。我们可以选择去主动拥抱这场技术革命，也可以选择故步自封，流连于往日的技术繁 荣。 时代的浪潮会推动着我们向前进。“天下大势，浩浩汤汤，顺之者昌，逆之者亡。”对于技术革命来说，还不会涉及生死存 亡，但紧紧跟随时代的浪潮会让我们前

21、进的步伐更加有力，也更加顺畅。 致谢 能够顺利完成这本书首先要感谢机械工业出版社华章公司的杨福川、高婧雅和孙海亮。特别是杨福川，对本书从选题、立 项、目录撰写和内容修改方面提供了很多宝贵的建议，也让整本书的质量大大提升。 其次要感谢本书其他几位作者，第1章的作者卿伟龙、第4章的作者王赵翔（Ryan）、第7章和第8章的作者蓝天。没有大家 的共同思考和努力，这本书是不可能顺利完成的。 还要感谢对本书内容提供了很多宝贵建议的朋友，包括在2015年SVVR（硅谷虚拟现实大会）上热情接受访谈请求的诺亦腾 科技的戴若犁博士；来自Crytek的市场负责人，南京睿悦的CEO赖俊崧；Archiact Inter

22、active的创始人Frank和Derek；联络互 动的薛有光；深圳有来科技的CEO刘勇；创景未来科技的CEO王文俊；深圳侨城汇的张晖；TII咨询的CEO艾永亮；深圳创云方 科技的CEO邹大明及周艮芳、台优怡；上海红柚信息的CEO潘敏；多尼卡互联的邱达；CosBeauty公司的创始人黄万富和王洪 涛；台湾巨新管理咨询的创始人连裕兴和阙雅萍；UploadVR的创始人Taylor Freeman；成都云创新科技的CEO刘德文；四川 航空公司的余言兵。当然还有众多其他的朋友，限于篇幅，就不在这里一一列举了。 感谢UploadVR、RoadToVR、Reddit等VR媒体社区为本书提供了很多宝贵的行业

23、资讯信息，感谢Wikipedia提供的无穷无 尽的知识。 当然，对于这个行业来说要特别感谢Facebook创始人扎克伯格和Oculus创始人Palmer Luckey，没有这两个天才，虚拟现 实行业可能仍然在黑暗时代中蹒跚而行。 感谢通过赛隆网微信群和微信公众号vrlife中为本书提供反馈建议的VR/AR爱好者们，包括谭凯、张啊吉、Hyh、维意有 你、hongqp、谢文君、暗夜随风、桂桂桂、嘎、Jason、斑斓的花、玄霄、朱疆、六特尔、微巫、金属风暴、高翔、Melody、 蓄之、1知行合一、晓明、镇、阿迪、不存在、吴昊宇、roundy、过思良、易科比、蔡say、robinlee、耳石、小跑、肖

24、峰，因 为时间、精力和篇幅限制，你们提出的很多宝贵建议并没有全部体现在书中，但这些建议无疑是我们顺利完成本书的巨大动力。 最后要感谢我的家人在我写作期间给予的无条件支持，你们是我前进的最大动力。 第1章 现实篇：虚拟现实的革命浪潮 “梦想总是要有的，万一实现了呢？” 阿里巴巴创始人马云的这句话激励了不少人为坚持自己的梦想而奋斗。人生来就会做梦，也会幻想，而虚拟现实技术能使梦 想成真。即使你没有驾驶过飞机，也能知道驾机飞行的感觉；没有当过宇航员，却能体会到太空飞行中失重的滋味；虽然不是潜 水员，但能感受到深沉大海的孤寂，观看神奇炫目的景观虚拟现实技术所带来的身临其境的神奇效应正渗透到各行各业。

25、实际上，虚拟现实技术已经成为信息领域中，继多媒体技术、网络技术之后被广泛开发与应用的热点。目前虚拟现实技术、 理论分析和科学实验已经成为人类探索客观世界规律的三大手段。 虚拟现实在2015年频繁出现在公众视野当中，但是直到现在还有不少人没弄清楚虚拟现实到底是什么，简而言之，用户仅 需戴上一副现实增强眼镜（或者通过其他成像方式，如视网膜投射技术），就可以身临其境地感受到设备中的各种场景。现在阿 里巴巴、腾讯、乐视、百度、谷歌、三星等巨头公司都直接或者间接进军该产业，很多人预言这项技术将会给未来社会带来巨大 的改变，2016年或将迎来虚拟现实的井喷期。 1.1 虚拟现实发展简史 还记得在2015年

26、的年初，笔者满怀激动的心情，用手捧着刚刚到手的三星虚拟现实设备Gear VR一代，小心翼翼地装上三 星Galaxy Note4手机，开始了奇妙的虚拟现实产品体验。我们也可以设想一下，如果我们能行走在星球大战7（Star Wars： Episode VII）场景中，将会是何种炫酷的感觉。而如今Gear VR三代，以及Oculus CV1和HTC Vive等消费者版本均已经面世， 这种体验将不再是奢望，这一切都得力于虚拟现实技术的发展。 什么是虚拟现实 如果你是一个从来没有接触过这个领域的读者，一定会对“虚拟现实”这个名词感到头疼，笔者尽量用最通俗易懂的方式给 大家解释一下。关于这个领域，现在曝光

27、率最多的一个词就是VR，所谓VR其实就是Virtual Reality的缩写，翻译成中文就 是“虚拟现实”的意思。 虚拟现实技术包括两层含义。“虚拟”是指这个时间或环境是虚拟的，不是真实的，由计算机生成的，存在于计算机内部的 世界；“现实”是指真实的世界或现实的环境。两个词语的结合则表明，通过各种技术手段创建出一个新的环境，让人感觉如同 处在真实的客观世界中一样。 毫无疑问，虚拟现实VR设备一定是这个领域的主角之一。VR设备的最大优势就是能够提供一个虚拟的三维立体空间，让用 户从视觉、听觉、触觉等感官体验到非常逼真的模拟效果，仿佛就在现实环境当中一样。因此，对于很多人们没有机会或者是不 方便去

28、尝试的情景，通过戴上VR设备就可以体验到。 虚拟现实的8个重要里程碑 随着虚拟现实技术的不断发展，现如今很多公司都在研发虚拟现实设备，这项技术受到了外界广泛的关注与支持，在2015 年上海举办的ChinaJoy展会上，就有很多展台展示出了虚拟现实设备供玩家体验。 不过，VR并不是近几年才出现的全新技术，早在20世纪60年代，世界上就已经出现过第一台VR设备。下面为大家回顾一下 虚拟现实设备的发展历程。 1.Sensorama，1962年 世界上第一台VR设备出现在1962年，这款名为“Sensorama”的设备需要用户坐在椅子上，把头探进设备内部，通过三面 显示屏来形成空间感，从而形成虚拟现实

29、体验。 史上第一台VR设备Sensorama 2.Sutherland，1968年 到了1968年，有着“计算机图形学之父”美称的著名计算机科学家Ivan Sutherland设计了第一款头戴式显示 器“Sutherland”。但是由于受当时技术的限制，整个设备相当沉重，如果不跟天花板上的支撑杆连接是无法正常使用的，而 其独特的造型也被用户戏称为悬在头上的“达摩克利斯之剑（The Sword of Damocles）”。 第一款头戴式显示器Sutherland 不过，这款比鼠标还要早诞生6年的设备并没有太大的现实意义，对于用户来说，只不过是一个简单的3D显示工具而已。 3.Jaron Lani

30、er，1987年 与前面两者不同的是，Jaron Lanier并不是VR设备的名字。美国VPL公司创建人杰伦拉尼尔（Jaron Lanier），他被业界称 为“虚拟现实之父”，这位集计算机科学家、哲学家和音乐家三种身份于一身的天才在1987年提出了VR概念。 “虚拟现实”之父Jaron Lanier 他首先提出了虚拟现实的概念：利用电脑模拟产生一个三维虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟。作 为数字化时代的缔造人之一，拉尼尔提出虚拟现实概念时才20岁，正沉浸在第一代硅谷梦想家和人工智能幻想家结成的小圈子 里。而他本人也拼装了一台价值10万美元的虚拟现实头盔。很多与其志同道合的人

31、在20世纪80年代中期聚集到硅谷，在租下的 破旧平房里工作，将虚拟现实技术转化成成果。因为年代久远，这款头盔的造型已经找不到了，但是这套虚拟现实系统是第一款 真正投放市场的VR商业产品。 目前，他供职于微软，负责Hololens的开发。他建立的Kinect游戏系统，可以让使用者在虚拟环境中看到自己的身体。 4.Virtual Boy，1995年 从20世纪80年代到90年代，虽然人们一直在科幻电影中幻想虚拟现实的到来，可是1991年一款名为“Virtuality 1000CS”的虚拟现实设备充分地为当时的人们展现了VR产品的尴尬之处：外形笨重、功能单一以及价格昂贵，虽然被赋予希 望，可依然是概

32、念性地存在。 后来任天堂发布了名为“Virtual Boy”的虚拟现实主机，步子大了，太过超前的思维有时候很难支撑起残酷的现实。被时 代周刊评为“史上最差的50个发明之一”的任天堂主机“Virtual Boy”仅仅在市场上生存了6个月就销声匿迹了。 Virtual Boy由横井军平设计，是游戏界对虚拟现实的第一次尝试。之前VB计划以头罩式眼镜方式实现户外娱乐的可能性。 山内溥在1995年5月突然独断决定将VB于7月15日投放市场，为了赶在预定时间推出，最终不得不把VB之前的头罩眼镜式设计 改为三角支架平置桌面的妥协设计。 任天堂虚拟设备Virtual Boy VB称得上是任天堂最革命的产品，横

33、井军平试图用一种突破性的创意来改变游戏的发展方向，可惜由于理念过于前卫以及 当时本身技术力的局限等原因被唾弃。 在当时有人说VB的失败来自内外部能量的共同夹击，一方面VB开发者横井军平的得意弟子拒绝参与游戏开发，另一方面史 克威尔借故推诿让许多VB游戏计划大幅度延迟。说到底VB失败的原因还是在于不合时宜，它的理念虽然很超前，然而这个步子 真的迈得太大。最近有报道称任天堂将会发布全新VB主机，或许现在才是VB登上历史舞台的好时候。 5.Google Glass，2012年 在之后这十几年里，或许是受到VB失败的影响，VR设备似乎再没有掀起过热潮。除了任天堂之外，敢再次在VR这块儿出大 手笔动作的

34、还有谷歌。 2012年4月5日，谷歌发布了一款“拓展现实”的眼镜Google Glass，它具有和智能手机一样的功能，可以通过声音控制拍 照、视频通话和辨明方向，以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。相较于之前的VR设备，谷歌眼镜有着小而强大的特 点，并且兼容性高，又有多款不同的颜色，这对于爱时尚的用户而言，绝对是一款一流的装饰品。 拓展现实眼镜Google Glass 虽然这跟我们普遍意义上的VR有些区别，可以把之归结在AR（增强现实）产品的范畴，但是在人机交互、开阔全新的现实 视野上，谷歌眼镜又掀起了一阵风潮。 然而市场终究有着价格杠杆，对于大多数用户来说，超过1万元人民币的价格确实让人

35、难以接受，而且据说这款设备还会窃 取用户的隐私，加之数家电影院都禁止使用谷歌眼镜，所以在2015年1月19日，谷歌停止了谷歌眼镜的“探索者”项目。 6.Oculus Rift，2012年 人们追求虚拟现实的理由很简单：新鲜感。没有人喜欢一成不变的生活，但碍于现实情况，大部分人无法体验到周游世界的 美妙或是太空旅行的新奇，也无法成为中世纪战士或是超级英雄。所以，在互联网、智能平台迸发的年代，科技厂商们重拾虚拟 现实的概念，Oculus Rift等设备便应运而生了。 Oculus Rift显然是真正让普通消费者开始关注虚拟现实设备的功臣，这个于2012年登录Kickstarter众筹平台的虚拟现实

36、头 戴显示器，虽没有能成功集资，但获得了1600万美元的风投，完成首轮资本累积。后来Facebook在2014年3月花费20亿美元， 收购了这家公司。 虚拟现实头盔Oculus Rift Oculus Rift目前仍处于开发阶段，其第二版开发包面向开发者和核心用户发售，仍未出现在零售市场中。第二版开发包主 要的改进在于减少恶心眩晕感、改进了OLED显示屏效果等，摄像头也能够更好地捕捉用户头部动作。值得期待的是，消费类版 本将在2016年的一季度推出。 7.PlayStation VR，2014年 另一个极受关注的虚拟现实显示器则是索尼在2014年GDC游戏者开发大会上如期公布的PlayStat

37、ion专用虚拟现实设备 Project Morpheus。 其实从2011年开始，索尼就开始发布自己的头戴式显示器HMZ系列，这系列设备也仅仅是作为屏幕的作用而出现。没有体 感和重力感应的它大多数时候只是给玩家提供了一块看起来很巨型的3D屏幕而已。后来在PROTOTYPE-SR上加装了摄像头和陀 螺仪，能够将过去的影像和当前的影像进行融合的实验性设备。最后终于到了Project Morpheus（现已更名为：PlayStation VR）登场的时间。 相对于Oculus Rift的跨平台兼容性，PlayStation VR面向索尼的PS4游戏机，更像是一款垂直的游戏周边。当然，其优势也 在于P

38、S4用户数量、更强的购买力和众多游戏厂商的支持，在2015年多个游戏展上的成功演示似乎让玩家们看到了虚拟现实游戏 的未来。 虚拟现实头盔PlayStation VR PlayStation VR一出生就面对着与Facebook开发的Oculus Rift、HTC和Valve联合开发的Vive的竞争。索尼目前并没有公 布产品发售的具体日期，但早前曾称设备将会在2016年发售。 8.HTC Vive，2015年 不得不提的还有HTC Vive，这是一款HTC和Valve在2015年3月巴塞罗拉世界移动通信大会上合作推出的一款VR游戏头 盔，Valve手里有全球最大的综合性数字发行平台Steam（主

39、要发行PC游戏）。最新的数据显示Steam有1.25亿注册用户，最高 同时在线用户数超过1000万。这是一个相当巨大的用户群。其入侵VR领域的气焰也是势不可当。HTC Vive于2016年2月接受预 定，4月正式登场。 虚拟现实头盔HTC Vive 初步了解完虚拟现实的发展简史，我们不难看出，目前在VR硬件上，Oculus Rift、HTC Vive和PlayStation VR形成三足鼎 立，代表了VR业界的3个主要趋势：静态体验，移动体验，主机体验。 在过去的两年时间里，虚拟现实的玩家逐步进场，其中不乏重量级的，如三星的Gear VR、微软的Hololens，以及国内的联 想、百度、腾讯、

40、乐视、小米的大牌厂商以直接或间接的模式推出相应的产品或VR计划。在此我们不进行一一介绍，将在本书 的第4章和第5章中分别就虚拟现实产品和企业进行介绍。 1.2 虚拟现实与增强现实 虚拟现实：人机交互的革命 美国科学家Burdea G.和Philippe Coiffet在1993年世界电子年会上发表了一篇题为“Virtual Reality System and Applications”（虚拟现实系统与应用）的文章，该文章首次提出了虚拟现实技术的3个特性，即沉浸性、交互性和想象性。这3 个特性不是孤立存在的，它们之间是相互影响的，每个特性的实现都是依赖于另两个特性的实现。 正如上面所提及，虚拟

41、现实技术具有的交互性、沉浸性、想象性，使得参与者能在虚拟环境中沉浸其中、超越其上、进退自 如并自由交互。它强调了人在虚拟系统中的主导作用，即人的感受在整个系统中最重要。因此交互性和沉浸性这两个特征，是虚 拟现实与其他相关技术（如三维动画、科学可视化及传统的多媒体图像技术等）本质的区别。简而言之，虚拟现实是人机交互内 容和交互方式的革新。 虚拟现实的本质是人机交互的革新 1.人机交互内容的革新 计算机从最早的数值计算到处理字符串、文本、图像和声音等多媒体信息。在虚拟现实系统中，以多媒体新的“环境”作为 计算机处理的对象和人机交互的内容。 2.人机交互方式的革新 传统计算机通常使用显示器、键盘、鼠

42、标等接口设备进行交互，它们是面向计算机开发的，用户需要学习设备的操作方法。 而虚拟现实系统采用的输入/输出设备，可使用户利用自己的感觉来感知环境，是专门为用户设计的。 3.人机交互效果的革新 在虚拟现实系统中，用户通过基于自然的特殊设备进行交互，得到逼真的视觉、听觉、触觉的感知效果，使人产生身临其境 的感觉，如同置身于真实世界一样。 “和面对面的交流方式相比，任何其他电子化的交流方式都会显得相形见绌。”Oculus创始人帕尔默勒基（Palmer Luckey）表示，“在通过邮件、短信以及电话等方式进行交流时，你总会丧失某些东西。虚拟现实技术除了可以让电子化的交 流方式变得更加有效、实用以外，还

43、可以让其更具备人性化的一面。将最好的现实沟通方式与最好的电子化沟通方式进行结合才 是虚拟现实的未来，这种沟通方式的成本非常低廉，速度快捷，而且可以更好地反映人与人之间交流的丰富维度。” 1.2 虚拟现实与增强现实 虚拟现实：人机交互的革命 美国科学家Burdea G.和Philippe Coiffet在1993年世界电子年会上发表了一篇题为“Virtual Reality System and Applications”（虚拟现实系统与应用）的文章，该文章首次提出了虚拟现实技术的3个特性，即沉浸性、交互性和想象性。这3 个特性不是孤立存在的，它们之间是相互影响的，每个特性的实现都是依赖于另两个

44、特性的实现。 正如上面所提及，虚拟现实技术具有的交互性、沉浸性、想象性，使得参与者能在虚拟环境中沉浸其中、超越其上、进退自 如并自由交互。它强调了人在虚拟系统中的主导作用，即人的感受在整个系统中最重要。因此交互性和沉浸性这两个特征，是虚 拟现实与其他相关技术（如三维动画、科学可视化及传统的多媒体图像技术等）本质的区别。简而言之，虚拟现实是人机交互内 容和交互方式的革新。 虚拟现实的本质是人机交互的革新 1.人机交互内容的革新 计算机从最早的数值计算到处理字符串、文本、图像和声音等多媒体信息。在虚拟现实系统中，以多媒体新的“环境”作为 计算机处理的对象和人机交互的内容。 2.人机交互方式的革新

45、传统计算机通常使用显示器、键盘、鼠标等接口设备进行交互，它们是面向计算机开发的，用户需要学习设备的操作方法。 而虚拟现实系统采用的输入/输出设备，可使用户利用自己的感觉来感知环境，是专门为用户设计的。 3.人机交互效果的革新 在虚拟现实系统中，用户通过基于自然的特殊设备进行交互，得到逼真的视觉、听觉、触觉的感知效果，使人产生身临其境 的感觉，如同置身于真实世界一样。 “和面对面的交流方式相比，任何其他电子化的交流方式都会显得相形见绌。”Oculus创始人帕尔默勒基（Palmer Luckey）表示，“在通过邮件、短信以及电话等方式进行交流时，你总会丧失某些东西。虚拟现实技术除了可以让电子化的交

46、 流方式变得更加有效、实用以外，还可以让其更具备人性化的一面。将最好的现实沟通方式与最好的电子化沟通方式进行结合才 是虚拟现实的未来，这种沟通方式的成本非常低廉，速度快捷，而且可以更好地反映人与人之间交流的丰富维度。” 虚拟现实vs增强现实 20世纪90年代初，伴随着虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术的发展，增强现实（Augmented Reality，AR）技术应运 而生。2016年2月，创业公司Magic Leap在新一轮融资中获7.935亿美元的投资，阿里巴巴、谷歌都参与了本轮融资。Magic Leap曾在2015年9月发布过一段“直接利用Magic Leap技术”实现

47、的视频，没有添加任何特效，引起不小的骚动。如今，也有 媒体称它们为混合现实（Mix Reality，MR）公司，那么VR、AR、MR之间到底有什么区别呢？在了解MR之前，我们先来了解 一下VR和AR之间的区别。 我们从应用场景上来作一个初步的区分。虚拟世界通常包含两种情况。一种是完全虚拟的人造世界，如借助可视化技术构造 的虚拟风洞，或者在三维动画设计中人工构造的虚拟场景。另一种是真实世界的再现，如文物古迹保护中真实建筑的虚拟重建， 这种真实建筑物可能是已经建好的；或者是已经设计好但尚未建成的；也可能是原来完好的，现在被损坏了的。 增强现实（AR）是相对容易被误解的，相比起虚拟现实（VR）来说，

48、它不是单纯被创造出来的，而是3D建模、模拟世界， 这样纯粹的被创造出来的东西更好理解。所谓现实，就是我们肉眼看得到的、耳朵听得见的、皮肤感知得到的、身处的这个世 界。如果广义地说，在现实的基础上利用技术将这个现实增添一层相关的、额外的内容，就可以称为增强现实。 相比AR，虚拟现实（VR）就好懂多了：一个完全被创造出来的世界。Oculus首席科学家Michael Abrash针对此提出的观 点是：“这个被模拟出来的世界要能带来与真实世界一样的感受。”这种感受指的是人身体上的感受，这也是与3D建模、4D电 影这种形式最大的不同。 换而言之，虚拟现实是一种封闭式的体验，增强现实则可以让用户看到真实的

49、世界，同时可以看到叠加在现实物体之上的相 关信息。 不过从技术实现来看，增强现实技术可以被认定为虚拟现实技术的一个重要的分支或拓展。增强现实系统综合使用了不同研 究领域的多种技术，如虚拟现实技术、计算机视觉技术、人工智能技术、可佩戴移动计算机技术、人机交互技术、生物工程技术 等。因此要从技术层面上了解两者的区别，我们需要先了解VR技术。 1.沉浸式虚拟现实 虚拟现实（VR）是完全沉浸式的。沉浸式虚拟现实系统提供了一个完全沉浸的体验，使用户有一种仿佛置身于真实世界之 中的感觉，是一种高级的、较理想的虚拟现实系统。简单来讲，就是让用户完全沉浸到计算机生成的虚拟世界中，用户会感觉置 身于一个360度的游戏或电影中。 它通常采用洞穴式立体显示装置（CAVE系统）或者头盔式显示器（HMD）等设备，首先把用户的视觉、听觉和其他感觉 封闭起来，并提供一个新的、虚拟的感觉空间，利用三维鼠标、数据手套、空间位置跟踪器等输入设备和视觉、听觉等设备，使 用户产生一种身临其境、完全投入其中的感觉。 沉浸式虚拟现实（VR）系统具有以下5个特点： （1）高度沉浸感。 沉浸式虚拟现实系统采用多种输入输出设备从视觉、听觉甚至于触觉、嗅觉等各方面来模拟，营造一个虚拟的世界，并使用 户与真实世界隔离，不受外面真实世界的影响，沉浸于虚拟世界之中。 虚拟现实CAVE系统 虚