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2015年最深度的虚拟现实报告:硬件、内容、交互

2015年最深度的虚拟现实报告:硬件、内容、交互

发布时间:2016-01-03

本文为虚拟现实第一门户网站VR兔(VR2.TV)原创文章,转载请注明出处。

大部分其他还没有融到A轮的创业企业在2016年会过得相当艰难,他们其中有一些上一轮资金已经用完,还有一些虽然还有几百万的资金,但这是也仅够开个模具的费用,对于这些企业搭建生态圈只是一个幻想。

  虚拟现实利用双眼视差原理: 人的大脑在融合双眼所见的细微视差后得到立体的影像。该技术从1968年被提出以来曾几度尝试进入消费级市场,但由于技术不成熟一直未进入大众消费市场。

  2016年第一季度,Sony, Oculus和HTC Vive三巨头将分别推出自己的VR消费级产品,我们认为真正的元年即将到来。

  VR生态的核心环节包括元器件,终端设备(头戴显示器),操作系统,交互设备以及内容(游戏,影音)。

  京东东家认为:

  VR行业会经历长期繁荣,我们看好未来10年VR行业的发展。明年我们预计VR头显设备的全球销量应该在550万-1400万台之间。2016年国内VR企业会以手机架VR和独立VR一体机的发布为主,受芯片运算速度,显示屏技术和VR设备重量的综合制约,用 户使用国产VR设备的体验会收到影响,我们预计明年国内各品牌难有单价在千元以上的VR头显设备销量能够突破20万台。

  2016年VR行业的底层操作系统和SDK会逐渐出现行业标准。在标准形成和巨头优势更加明显的情况下,VR行业会经历大洗牌,而在洗牌期间多数国内企业的下一轮融资会出现困难。

  分环节来看:

  •   终端设备:2016年国内VR头显设备销量大概率不能达到行业预期。
  •   操作系统:支持VR的Android和Windows两大操作系统在2016年会发生正面竞争。
  •   内容:真正的VR内容明年仍会缺乏,但2017年开始内容会逐渐丰富。

  1、虚拟现实(VR)的基本概念   

  1.1 VR成像原理(双目视差)

  人的双眼看同一物体时,由于左右眼视线方位不同,视网膜上的图像会略有差别,即双眼视差,VR头盔利用双眼视差原理在左右眼屏幕上分别显示两幅具有微小差别的图像,用户将两幅图像融合后得到一幅具有立体效果的图像(如图1,左眼和右眼的成为略有差别)。

  •   1.2 VR的特点

  沉浸感

  最好的VR设备是你带上头盔后感觉和现实生活一样。无论你是前后移动还是旋转视角,看到的图像在经过底层算法优化和渲染后都是实时且逼真的,这种体验从视觉上欺骗你的大脑,配合着其他的感官交互,你完全感觉不到自己处在虚拟世界当中。

  交互性

  交互性就是通过硬件和软件设备进行人机交互,包括用户对虚拟环境中对象的可操作程度和从虚拟环境中得到反馈的自然程度。虚拟现实应用中,用户将从过去只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息交互,升级为用多种传感器(眼球识别、语音、手势乃至脑电波)与多维信息的环境交互,逐渐与真实世界中的交互趋同。

  •   1.3 VR头显设备的重要指标

  延迟时间

  虚拟现实设备的延迟时间是指从用户头部发生运动到屏幕显示内容发生更新之间的时间。延迟时间越短造成的眩晕感越小,现在主流VR设备延迟时间可以达到20毫秒以下,配合一定的渲染技术眩晕感可以基本消除。关于延时的组成基本可以分为传感器反应时间,数据传输时间,图像运算时间和显示延迟时间。从图2可以看出显示延迟占了延迟的绝大比例,目前索尼的120 Hz 1K屏幕显示延迟时间最短,可以达到8.3ms,三星2K屏幕目前显示延迟时间能达到13.3ms。

  刷新率

  简单来说一幅一幅更换画面就是刷新,刷新率就是屏幕每秒画面被刷新的次数。假如一个动作由15张画面完成,看上去会感觉不够连贯,但当这个动作增加到60张,看上去就会非常自然。刷新率越高图像越稳定。VR设备需要刷新率达到60 Hz以上,现在市面上高端VR设备刷新率可以到达75 Hz。

  视场角

  正常状态下,人眼最轻松的扫描一眼的横向幅宽为120度,因此虚拟现实设备最佳的市场角度也是120度。数据显示,视场角达到95度以上才能具备沉浸感。主流VR设备的视场角可以达导100度以上

  分辨率

  分辨率是指屏幕图像的精密度,现在主流VR设备的分辨率为1K,更高端的设备甚至能达到2K。分辨率过低的屏幕由于有明显的颗粒感将降低用户体验,无法使用户达到完美的沉浸感。

  •   1.4 VR设备底层运算三大算法

  反畸变算法

  由于显示屏的图像在投过透镜放大时会发生拉伸扭曲,因此需要通过反畸变算法在图像显示前对图像进行处理以保证进入视网膜的图像是未发生畸变的。

  反色差算法

  由于不同光线的折射率不同,在光线通过透镜后会发生色散,因此需要通过反色差算法在图像显示前对图像进行处理以保证从透镜出来的图像是正常的。

  Timewarp算法

  VR头显设备使用Timewarp算法后在图像显示之前额外获取一次旋转信息,然后对图像做处理,这样能减少几毫秒从旋转到最终图像输出之间的延迟。

  2 VR 产业核心环节

  其中VR核心生态环节包括元器件,终端设备(头戴显示器),操作系统,交互设备以及内容(游戏,影音)。每个环节的主要参与企业如图3。

  3 VR 头戴设备   

  •   3.1主流VR头戴设备制造企业

  VR头戴设备主要分PC VR,手机架VR 和一体机三种。尽管国内VR头戴显示设备的生产厂商已经超过150家,但是大多数都是构造简单的手机架VR,远远达不到沉浸感的效果。以下是目前主流的VR头戴显示设备制造企业。

  •   3.2 2016年VR新产品发布(国外以PC为主,国内以移动端VR为主)

  国际VR巨头Oculus,Sony和HTC均已经宣布明年第一季度会推出消费级PC VR设备,然而根据我们内部了解, 国内一些主流VR制造企业2016年将要发布移动端VR产品,而且会是以独立一体机为主。

  国内VR企业均向移动端VR布局的主要原因是移动端市场增速远高于PC市场。以游戏为例,2011-2015年国内手游市场营收每年以58%的速度增长,远高于PC端游戏每年10%的增长速度。

  图表5: 移动端游戏市场增速远高于PC端游戏市场

  •   3.3 手机架VR兼容性与体验性难以兼得

  手机架类的VR产品如果想达到较好的体验,最好仅兼容几款甚至一款手机。以三星的Gear VR为例,Gear VR的沉浸效果是手机架VR产品的标杆,但它目前只能兼容三款手机,分别是三星Note 4, 三星Galaxy S6和三星S6 Edge。

  4 VR 操作系统

  目前软件巨头如Google和Microsoft都在研发兼容VR的操作系统,但是我们估计在VR消费级产品销量达到一定数量之前,操作系统层面很难有统一的标准。

  2015年上半年Wall Street Journal 曾经报道过Google 已经组建了一支数十人的工程师团队来开发虚拟现实版的Android 系统,团队负责人此前曾负责Google Cardboard的项目开发。在未来虚拟现实版的Android 系统也将继续沿袭Android的免费策略。

  微软在通过和主流VR设备商合作开发操作系统。微软的合作条件是让主流VR厂商的设备可以在Windows 10下运行,而自身拿出XBOX内容资源让主流厂商的VR设备可以在Windows 10 下运行并体验这些内容。Oculus已经宣布明年推出的消费级产品将兼容Windows 10。

  5 VR 内容

  •   5.1 VR内容数量

  目前虚拟现实内容以5分钟以内的VR视频短片和VR游戏Demo为主,整体来说虚拟现实的内容现在还是比较欠缺。87870是目前国内最大的虚拟现实内容平台,平台上的内容数量和传统内容分发平台相比还远不是一个量级。

  •   5.2 VR内容团队

  一般来说,做一款VR内容需要做大量的渲染工作以达到沉浸效果,制作所耗费的时间和精力是传统内容制作的数十倍。再加上现在行业仍处于早期种子用户培养阶段,用户基数少导致内容团队无法取得盈利。基于以上两个原因,真正做VR内容并且被大家认可的团队少之又少。

  •   5.3 VR内容制作难度大

  由于VR强调完全沉浸,因此内容的制作过程无论对图像渲染还是叙事手法都有很高要求。以VR电影为例,制作难度主要体现在:

  1)渲染量大和VR电影制作技术不成熟导致VR电影耗时长,花费大

  为了制作高质量的VR影片,每一帧都需要做360度渲染,加上VR电影的制作还处于早期阶段,制作团队自身也在摸索制作VR电影的基本要素和技巧,制作一部VR电影花费的时间和费用都比一般的电影高出数倍。福克斯之前为《走出荒野》打造虚拟现实体验,短短的三分钟就耗费17万美元。对于另一部著名的VR电影《Lost》,虽然我们不知道具体花费,但从制作历时超过5个月来看,花费也一定不低。

  2)叙事手法和传统电影有很大不同

  传统电影中的剧情是预先设定的,用户的注意力也只能顺着镜头移动。但在VR电影中用户可以随意旋转头部或移动身体,剧情上因此也会产生很多分支。如何在增强用户VR体验的同时引导用户顺着主线情节发展目前业界仍没有定论,这也是VR电影亟待解决的问题。

  •   5.4 预计2016年VR内容依然短缺

  我们预计2016年大部分的VR内容依然会以立体观影为主,真正的VR游戏和VR影视内容到2017年以后才有可能逐渐丰富。我们认为VR内容在未来会出现两个趋势。

  1)2016年由平面视频转换而来的VR视频会比较丰富

  现在国内主流的各个VR企业都背靠影视资源丰富的企业,比如暴风魔镜有暴风影音和华谊兄弟的支持,乐相的股东之一是华闻传媒,而乐视和爱奇艺(传闻也要发布VR一体机)的片源则更加丰富。很多拥有影视资源的企业从今年年初就开始就有计划地将自身的平面视频转换为VR视频来保证用户有足够的片源可以观看。

  2)真正的VR内容明年依然欠缺,需要到2017年才会逐渐丰富

  我们了解到现在各个VR企业都在积极和内容团队合作,但很多计划明年发行新产品的企业现在仍没有完成样机的开发。一般来说,VR游戏团队在拿到样机后至少需要半年的时间才能制作出一款适配不错的VR游戏,VR视频对样机的依赖会少一些,但开发VR视频的开发周期也需要半年以上,因此从研发周期上的时间上看,我们认为2016年VR内容仍然会比较欠缺,但在2017年后会逐渐丰富。

  6 VR 交互

  6.1 VR主要交互设备

  用户想要获得完全的沉浸感,动作捕捉设备是必须的。现有的用于交互的输入设备主要分动作捕捉和泛体感设备两种。

  图表8: 主要交互设备厂商

  6.2 交互设备需要具备哪些特点

  1)稳定:不具备稳定性的设备只能是试验品。

  2)精确:操作结果不精确会影响效率和用户体验。

  3)低延时:同步性强,延时短能大大提升用户体验。

  4)舒适:符合人体工程设计,使用起来肌肉不费力气。

  5) 可接受反馈:除了视觉和声学反馈,触觉反馈也很重要。Surface第一代键盘就是由于敲击后没有反馈被评为最糟糕的键盘。一般来说,交互设备可以通过安装线性马达为用户提供操作反馈。

  7  2016年VR行业趋势判断   

  •   7.1 2016年VR设备销售状况趋势判断

  1)Oculus明年的全球销量应该是最大的,虽然我们对于外界预测的2016年Oculus销量超过500万保持怀疑,但是跟据多方信息,我们认为Oculus明年至少能达到200万的出货量,明年全球VR设备的销售量应该在550万到1400万之间。

  2)明年国内生产的VR设备在Oculus的冲击和VR内容缺乏的情况下,销量很难达到大家对VR行业的预期。我们认为明年国内任何一家企业的千元VR设备销量如果能达到20万台就已经是一个很大的成就了。

  3)明年国内VR设备厂商们新推出的一系列一体机在性能上还有待检验,如果这些产品体验不佳会影响消费者对VR行业的信心。我们说一体机有待检验的原因主要有两点。第一,一体机的运算和图形处理量都是巨大的,需要使用强大的芯片。国内目前应用在一体机的主流的芯片如全志, 瑞芯微在性能上还是有待提高。目前也许最好的芯片解决方案是高通11月刚刚推出的骁龙820,其相比骁龙810图形处理性能提高40%,同时功耗降低40%,散热方面也大有改观。但这毕竟是一款全新的芯片以前也从未应用在任何量产的VR一体机上,如何最大发挥820的性能还需要VR一体机厂商和高通一起研究磨合。 第二点则是一体机的重量问题,一体机由于将各个元器件都集中在一起,重量必然不会太轻,整体大于1斤是很有可能的事情,而在这个重量下,用户很少能坚持佩戴头盔看完一场电影。如果重量问题不能解决,那么无论观影还是玩游戏,用户体验都会是个难以避免的问题。

  •   7.2 2016年VR行业将逐渐出现标准

  2016年我们预计Oculus的销量应该是全球最大的,由于内容企业一般会参照销量最好的硬件设备开发自己的游戏内容和影视内容,因此2016年年底Oculus 的SDK 很有可能成为业内的标准,到那个时候所有硬件和软件厂商都会向Oculus看齐,Oculus公司自身和周围搭建的生态也将更难被竞争者超越。

  •   7.3 2016年VR行业将出现大洗牌

  1)目前VR硬件生产商超过150家,这其中的绝大部分产品都是基于简单手机架的移动VR,它们的硬件和底层系统优化均不过关,基本毫无VR体验。明年待用户体验到真正的VR产品后,市场将不再有这些的企业的生存空间。

  2)就国内而言,主流VR企业新一轮的融资均已过亿,有的估值甚至超过10亿。主流VR企业拿到融资后除了进行硬件迭代和底层算法优化,更是通过花重金收购产业链优质企业尤其是内容生产企业从而将行业资源向自身集中并完善自身的生态圈。大部分其他还没有融到A轮的创业企业在2016年会过得相当艰难,他们其中有一些上一轮资金已经用完,还有一些虽然还有几百万的资金,但这是也仅够开个模具的费用,对于这些企业搭建生态圈只是一个幻想。对于他们,任意环节上出现的纰漏都可能是致命的。在行业标准逐渐形成,主流VR企 业的生态圈愈加完善的大背景下,我们预计将有大部分VR企业难以在16年融到下一轮资金。


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