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元界技术研究:VR-AR技术图

时间:2023-03-14 22:50:17 科技观察

01、VR/AR技术概念VR(虚拟现实)技术是以处理器、陀螺仪、显示媒体、传感器控制等为主要软件、VR构建的综合终端技术在视觉和听觉方面生成高度逼真的数字环境,让用户通过VR设备与数字环境进行交互,从感官上为用户带来“身处数字世界”的沉浸式体验。AR(增强现实)与VR的区别在于,VR将用户的感官置于计算机生成的全数字化环境中,而AR并没有完全屏蔽人们对现实世界的感知。它基于虚拟现实。通过环境感知、高精度定位、光学成像等技术叠加构建的终端,实现虚拟信息与真实环境在同一时空动态实时共存,为用户带来“身临其境”的全新体验。现实与超越现实”。目前,元宇宙概念持续发酵,一大批科技公司、投资机构、智库等从各个角度对元宇宙进行了展望和讨论。虽然元宇宙的最终定义尚未最终确定,但从“下一代互联网”、“Web3的重要演进”可以看出,它是对发展了逾百年的移动互联网的“改头换面”升级十年,因此,将2D升级为3D,将虚拟现实融入现实的VR/AR设备,有望成为元宇宙中最重要、最受欢迎的终端,就像智能??手机之于当今的移动互联网一样。02.VR/AR技术图谱(中关村产业研究院整理绘制)VR/AR设备主要由显示、交互、图形三大技术组成,按照技术的重要性从高到低,显示是影响视觉最重要的核心技术效果,所以它的重要性最高,交互是影响用户操作逻辑的关键技术,重要性次之。图形是影响虚拟的重要技术屏幕呈现,其重要性略低。从元宇宙的发展趋势来看,未来VR/AR技术将与高端芯片、人工智能、云计算、网络通信等技术融合,创造出性能更强、功能更丰富的VR/AR设备。显示技术显示技术是VR/AR设备中显示图像的硬件。由于VR/AR设备的近眼显示特性,对显示硬件的PPI(像素密度)、分辨率、刷新率、响应速度、体积等性能指标要求很高。目前主流的VR/AR设备采用Fast-LCD屏幕。从显示性能来看,这块屏幕色域广,响应速度快。从生产上看,这款屏幕生产成本低,量产货源稳定,但还是存在分辨率不足的问题。、尺寸大、像素密度不足、功耗高,难以满足超高的观影体验。未来,Micro-LED屏幕将是VR/AR设备的最佳选择。其优势在于超高的显示性能,尤其是在PPI、分辨率、响应速度、体积、功耗等性能指标方面。优化,但Micro-LED仍处于研发阶段,成本高,生产工艺复杂,研发到量产还需要一定时间。由于AR是在真实图像的基础上叠加虚拟图像,因此AR除了屏幕之外还需要配置额外的成??像组件。目前AR设备的主流成像元件采用棱镜式、自由曲面反射式和综合光栅衍射式三种。存在视场和元件体积矛盾的缺点(在增加元件体积和重量的同时获得大视场),光波导在解决这个问题上有优势,但在目前其设计门槛高,商业化难度大。未来,随着技术的演进,它将成为AR的主流成像组件。交互技术交互技术是VR/AR设备捕捉用户意图和行为,反馈逼真的感官体验进行人机交互的技术。能否降低交互手段的存在感,贴近人体的自然感官体验,是衡量交互技术的重要指标。目前,手势交互是VR/AR设备的主要交互方式,手势主要通过控制器等外设进行感知。部分设备也升级为计算机视觉识别手势,但识别效果不佳;全景画面显示,VR/AR设备提供视觉反馈,部分设备补充真实声场技术提供听觉反馈,但在嘈杂环境下效果不佳。总体而言,交互技术的成熟度还不够,距离自然、便捷、逼真的交互体验目标还有很长的路要走。未来还需要进一步升级和丰富交互技术。一是拓展更先进的用户意图和行为捕捉技术,如利用脑机接口捕捉用户意识进行交互。二是拓展触觉反馈等全方位感官反馈。图形技术图形技术是在计算机中对图形和图像进行处理、构造和优化的技术。图形图像的精细度、保真度、噪声干扰、时延等是评价这类技术优劣的关键指标。3D建模技术用于构建虚拟环境、虚拟建筑、虚拟角色等,目前主流的3D建模技术有unity、UNREAL(虚幻引擎)、Autodesk、Blender等,真正占据主导地位。渲染技术,实现3D建模空间、人物、建筑物等在2D屏幕上的投影显示。目前VR/AR更多依赖于传统游戏和电影制作中使用的渲染技术。属于“静态渲染”,基于既定的环境和材质,但元界需要自由创作内容和全方位的感知交互,目前的渲染技术很难满足元界对渲染速度的要求和渲染延迟。未来,渲染技术将与云计算、人工智能等技术融合。结合起来,向“云渲染”、“注视点渲染”、“人工智能+渲染”方向发展。定位技术用于获取真实物理空间中的位置点,捕捉用户动作、姿势等定位信息,辅助形成虚拟环境、人物等图像。目前VR/AR的定位技术路线有两种,一种是Outside-in(特点是利用外部基站辅助空间定位,适用于室内场景),一种是Inside-out(特点是真实-基于VR/AR自带摄像头和算法的时间计算空间位置,适用于室内和室外)。从需求的角度来看,Inside-Out技术路线更适合Metaverse场景。整体来看,VR/AR技术还有很大的提升空间,整体技术成熟度仍难以满足元界的应用需求。预计当VR/AR的核心显示技术micro-LED屏幕能够低成本量产,中间的交互技术实现成熟的意识交互、触觉反馈等全方位感官交互、VR/AR产品或将率先在互联网B、C端掀起终端设备变革浪潮,逐步扩大C端渗透率和使用强度。虽然距离这一愿景的实现可能还有十几年的时间,但建议资本界、商业界和产业界对VR/AR技术要有足够的耐心,走长线,将VR/AR产品实现到全球“跑在前面”以“领跑”为目标,为抢占元宇宙制高点打下坚实的基础。