《头号玩家》场景将成现实？“元宇宙”落地的核心技术你了解多少

    
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    01Metaverse是什么？
    美国著名社交媒体平台Facebook于10月28日宣布，该平台的品牌将部分更名为“Meta”。Facebook公司将致力于把现有的Facebook以及公司旗下的Instagram等多个社交媒体、实时通讯平台进行逐步整合，打造一个全新的Meta平台。
    “Meta”来自于科幻词语元宇宙（Metaverse），Metaverse＝Meta（超越）＋Universe（宇宙）。
    元宇宙是一种共享的3D系统，也泛指一个具有交互性、沉浸性和多感知性的世界。与其说它是个新的概念，倒不如说它是个旧概念的整合。随着近年显示技术的不断突破与云计算在5G中被赋能，元宇宙，这个整合了扩展现实（XR）、区块链、云计算和数字孪生的具象概念，在可预见的将来，将成为一个不局限于任何物理或者数字区域的共享平台，被广泛应用于工作与日常生活娱乐中。
    元宇宙产业的成熟，需要大量的基础研究做支撑。要理解元宇宙落地之路的漫长与最新Facebook高调入场的原因，揭开元宇宙市场巨大想象空间的面纱，这次我们可以先来探索一下它的基础核心技术之一——虚拟现实（VR），一个大众非常熟悉、却一直在苦苦探寻出路的技术。
    02VR≠虚拟现实
    如果你问身边的人什么是VR，绝大多数的回复是“VR就是虚拟现实”。近几年，虚拟现实越来越活跃地出现在人们的视线中，VR体验馆、VR眼镜、VR头盔，2018年的电影《头号玩家》，更是掀起了一股VR热潮。
    其实，上面提到的都是狭义的虚拟现实，而带上头盔体验虚拟世界，也只是虚拟现实最微不足道的应用之一。
    广义的虚拟现实，除了VR，还包括AR（Augmented Reality，增强现实）和MR（Mixed Reality，混合现实），三者合称“泛虚拟现实” “扩展现实” （XR）。
    它们都是以计算机为核心，通过将虚拟信息构建、叠加，再融合于现实环境或虚拟空间，从而形成交互式场景的综合计算平台。也就是建立一个包含实时信息、三维静态图像或者运动物体的完全仿真的虚拟空间，最后按照一定的规则与用户进行交互。
    而VR、AR与MR的差异，体现在虚拟信息和真实世界的交互方式上。这个虚拟空间可以独立于真实世界之外（VR技术），也可叠加在真实世界之上（AR技术），甚至与真实世界融为一体（MR技术）。目前发展情况来看，最具商业价值的很可能不是最先发展起来的VR，而是具有融合性的MR和XR。
    03虚拟现实发展现状
    美国：VR技术诞生于NASA的Ames实验室。作为VR技术的发源地，美国如今仍然引领全球VR产业的发展。微软公司推出的MR头显Microsoft HoloLens，没有线缆和听筒，不需要连接计算机，借助集成的透视镜片、立体音效、传感器和处理器，就能把全息图像钉在真实物理环境中。
    欧洲：2016年开始，越来越多的欧洲企业投入VR产业。整体来讲，法国目前在VR总体处于领先地位，同时，英国设计的DVS系统在尝试对VR技术进行标准化，而且对于VR技术处理以及辅助设备设计研究方面，英国处于较前列。
    中国：国内VR技术研究起步较晚，与欧美发达国家有一定差距，尤其是高性能图形显卡和3D引擎。随着计算机图形学、计算机系统工程等技术的高速发展，VR技术已经得到国家的高度重视，目前北京航空航天大学（虚拟现实技术与系统国家重点实验室）、清华大学（国家光盘工程研究中心）、浙江大学（CAD＆CG国家重点实验室）、上海交通大学（图像处理模式识别研究所）、武汉理工大学（智能制造与控制研究所）等一系列高校和单位都在进行VR研究工作和尝试。 表1：我国部分城市VR产业发展布局
    
    来源：火石创造根据公开资料整理 下图是VR基金2019年全球虚拟现实百强企业名录。相比2017年仅有一家入选，2019年则涌现出一批中国企业（华为、小米、大朋VR等）。
    虚拟现实产业目前处于部分沉浸期，如下图：
    
    图2：虚拟现实产业发展阶段来源：火石创造根据公开资料整理
    随着时间的推移，虚拟现实将加速赋能千行百业，催生数字经济的新业态、新模式。工业制造领域，宝马、英伟达正在合作建设工厂，华东多个企业正在开展类似的数字孪生，通过虚拟设计完成后，直接下达到工厂生产；医疗健康领域，虚拟现实技术已经在口腔手术、脊柱手术、整形手术、心血管手术等得到广泛运用；新闻传播领域，也展示了VR的很多直播应用；教育培训领域，VR技术已经渗透到高等教育、职业培训等，很多高校纷纷在建设VR实验室。
    04虚拟现实产业链与技术分析
    根据对VR产业的观察，该产业链由核心零部件与底层软件、核心设备与内容服务以及终端VR解决方案三大部分构成。如下图：
    
    图3：虚拟现实产业链来源：火石创造根据公开资料整理
    下面从VR行业核心技术（建模、感知交互、渲染、传输分发、显示）在国内发展现状来深入了解一下这个产业。
    表2：VR行业核心技术
    
    来源：火石创造根据公开资料整理
    综合来讲，目前国内在底层硬软件和生态系统建设上与海外先进水平还有明显差距，但是其中的不少环节差距在不断缩小，尤其是在网络传输与显示制造上存在较大发展空间。 除了以上核心技术，与虚拟现实紧密关联的其他技术革新也对虚拟现实产业产生深远影响，这些关联技术主要是计算机仿真、计算机图形学、人工智能、5G通信与大数据。
    表3：VR行业关联技术
    
    来源：火石创造根据公开资料整理
    05小结
    曾经出现在科幻小说中的场景，在技术演进和人类需求的共同推动下，元宇宙的实现，元宇宙产业的成熟，其实只是一个时间问题。
    元宇宙是一个非常开放、复杂、巨大的系统，是未来信息交互的终极形态。它涵盖了整个网络空间系统，以及众多硬件设备和现实条件，是由多类型建设者共同构建的超大型数字应用生态。作为元宇宙核心技术之一的虚拟技术，则是该系统中不可或缺的一环。
    为了加快推动元宇宙从概念走向现实，并在未来的全球竞争中抢占先机，我国应在虚拟现实核心技术、标准做好前瞻性布局。目前，除了虚拟现实，区块链、人工智能等其他底层技术距离元宇宙落地应用的需求仍有较大差距，国家应加强布局，鼓励相关企业加强基础研究，增强技术创新能力，稳步提高相关产业技术的成熟度。
    —END—    作者 ｜ 火石创造 王晶 审核 ｜ 火石创造 邵钱、殷莉编辑 ｜ 火石创造 张艳玲运营 ｜ 火石创造 黄淑萍如需转载，请留言申请