虛擬現實：一場醒不來的夢（上）

你是否想過在火山口邊緣觀看流動的岩漿？在國際空間站中俯瞰蔚藍的星球，在諾坎普球場與十萬人一同嘶吼，與卡梅隆一起乘坐「深海挑戰者」去探索人類認知的邊界，或者想重返斯大林格勒，在隆隆的炮聲中阻擋德軍的鐵蹄？

我們通過電影，新聞，圖書或者別人的口述了解到這世界曾經發生過，或正在發生的精彩。但對於普通人來說，我們可能永遠無法親自體會這世界上最壯麗的場景和最震撼的時刻。

隨著技術的進步，信息的交流和呈現方式也在悄然發生著變化。VR（virtual reality），虛擬現實，這個曾經只存在於科幻小說中的東西如今已不再是幻想，如果說電腦是一扇窗，那麼VR就是一扇門，讓人們跨越時間和空間的阻礙，沉浸於一個別樣的世界。

2016，VR全面爆發，投資者趨之若鶩，開發商不遺餘力，消費者不明覺厲...無論是從業者還是消費者，都跟磕了葯似的，覺得自己在創造歷史，或見證歷史。

而，僅僅一年之後，VR就陷入了沉默，它好像一個巨大的泡沫，在迅速膨脹後來到了臨界點，瞬間崩塌。塵埃落定，我們不妨深下心來，看看VR發生了什麼，它的技術達到了什麼水平。這是一篇小的VR編年史，不是墓志銘，等VR翻開下一個篇章前，或許可以看看這段往事，以續前緣。

起源

VR是最近兩年才火的，但它的誕生比我們想像的要遠很多，還要追溯到美蘇冷戰的年代。最早的VR是軍事科研的產品，當初的初衷是為了提升士兵的訓練效率，大兵帶著一個眼鏡，模擬出一個模擬的環境，訓練士兵對不同場景的適應力。

當時的理念和現在的電子遊戲差不多，只是效果不可同日而語。如果你能熟練掌握《戰地3》這種模擬遊戲，給你一把SCAR-H你上手的也更快。

後來VR這東西被NASA學去，用來訓練宇航員。從形態上來看，NASA的VR（1990年）和現在的VR差別不大，頭顯、耳機、位置跟蹤器、數據手套一應俱全，只是體積更大更重，也更像是科學怪人的實驗。

但在NASA的頭顯里，你只能看到一些簡單的黑白3D模型，智能手機的誕生，讓VR變得生動起來，但這裡的問題是，你把手機貼在眼前，左眼只能看到手機左邊畫面，右眼看右邊，而且無法聚焦。

所以我們需要進行一些小改動，將手機進行分屏顯示，一切為二，來保證兩眼看到的畫面相同；加2個遠視鏡片，把畫面推遠，確保你眼睛能對焦。於是，我們就得到下面這個設備，你轉頭，畫面也跟著轉，厲害不？

哦，當然，這種設備會漏光，我們還得參照NASA的設計，給它套一個盒子擋光。這，就是最簡單的VR，也是Google推出的產品，Cardboard。9塊9包郵，好評還送1元紅包。

很多人覺得這貨實在太low了，於是就有了改良版。它們材質更好，戴著更舒服，高端一點的可以調節近視度，手機放在眼前沒法控制，於是還配個遙控器。

這類產品統稱VR盒子，在原理上和Cardboard沒有任何區別，目前做的最好的是三星的Gear VR，已經來到了第四代產品（2016），售價100美元。

到這裡可能你已經看明白了，盒子就是個工具，要實現好的效果，最重要的還是要看手機。手機有各種感測器，你站在天安門廣場，往右能看到長安街，後轉身能看到人民紀念碑。手機能否對你的扭頭轉身做出靈敏的反饋，並讓你看到相應的內容，就是VR的重中之重。

但正常人體驗半個小時，就會覺得昏天暈地，噁心不已。

眩暈

眩暈其實可以看成是身體的自我保護機制，它的成因有很多。

1.由於手機本身感測器的限制（GPS，高度測量儀精度等），你的很多動作它不捉不到。你行走，景物不變，你蹦高，景物還是不變，這就齣戲了。前庭器官也覺得不對勁，哎？人明明往前走了，為啥不動呢？眩暈產生，是讓大腦能進一步查明情況。

於是，帶上VR盒子，就是畫地為牢，只能看，不能動，而檢測頭部扭動的動作，就交給了手機的陀螺儀。

2.人眼的視野大約是170度，VR里的視野普遍小於這個指標。另外，手機屏幕的解析度也跟不上，一塊1920×1080的屏幕，分屏後，單眼像素由1920變成960，加上離的近，看到像素點非常正常。

3.幀率：顯示屏每秒能顯示多少照片。這和電影是一個原理，早期的膠片電影就是一張張照片，一秒顯示的越多，畫面就越流暢。在VR里，情況更複雜，頭顯的幀率，遊戲的幀率，主機能支持的幀率都有要求。

4.畫面延遲：你仰頭看天，1秒後才看到白雲，大腦就不幹了。在眾多的成因中，畫面延遲是造成眩暈的罪魁禍首。VR行業里有個鐵律，想讓延遲不被察覺，畫面和動作的延遲必須要控制在20ms（0.02秒）以內。這個數字非常嚇人，但無奈我們的眼球過於靈敏，幾千萬年的進化可不是蓋的。

感測器不好可以坐著，幀率和解析度不夠可以堆硬體，延遲怎麼解決呢？我們先來看一下流程：一個轉頭的動作，手機內的陀螺儀要捕捉到這個動作，然後傳給GPU，GPU渲染出視角更新後的畫面，傳給屏幕，讓屏幕儘快刷新畫面。

這一套計算，一個旗艦智能手機大約需要200-300毫秒來完成，Oculus的傳奇人物卡馬克提出了一個方案，他在盒子里放入了一個高端陀螺儀，將刷新率從手機陀螺儀的60Hz提升到了1000Hz，每1ms就檢測一次，並將手機的刷新率提升到75幀以上。

再通過名為ATW的軟體演算法（非同步時間扭曲技術），在GPU性能不變的前提下，能讓人眼覺得畫面更流暢。這個演算法大約需要13ms，另外手機還要對顯示進行優化，來處理凸透鏡帶來的屏幕邊緣變形，這又需要2ms的時間。但由於LCD屏幕的限制，刷新畫面最快也需15ms。

1+13+2+15，至此，整個步驟的耗時為31ms，和20ms相去甚遠。

但這不是沒有辦法，我們可以使用性能更好的GPU，或者更改屏幕的顯示方式。GPU的迭代很慢，但AMOLED已經趨於成熟，它的反應時間極短，只有2ms，而且沒有餘暉效應，像素點亮的快，滅的也快（LCD面板每顆像素關閉後，都需要3-4ms的時間才能完全熄滅）。

當然20ms不是盡頭，就像電影24幀每秒的規格一樣，都是欺騙眼睛的最低標準。

Oculus與三星共同開發了這套技術，打造了目前體驗最好的Gear VR。前人栽樹，後人乘涼，Google參照前者，順勢推出了一套從硬體到軟體的標準規範，名為Daydream（白日夢）。廠家需要按照Google的標準，讓手機配置達標，配合統一的開發平台，控制延遲，達到令人滿意的體驗效果。

白日夢標準的提出有利於整治市場雜亂的狀態，但目前支持它的手機和設備很少，而各個廠家又不想接入Google的內容平台，都想自己做內容生態，這和安卓市場如出一轍。

有的VR盒子不用手機，直接把晶元和屏幕集中到盒子里，這就是VR一體機。比如我們評測過的Pico VR，以及Facebook在做的一體機VR。

一體機的性能更好，同時也夠便攜，與VR盒子一起，我們統稱為移動VR；與之相對應的，則是體積更大的主機VR。如果說VR盒子能看電影，玩掃雷和俄羅斯方塊，一體機VR可以打王者榮耀了。但一體機內裝的不是手機，沒辦法快速迭代，它又沒有主機那富足的性能，因此一款VR一體機，也許在2年內就跟不上趟，它的配置可能無法支持最新的遊戲和應用。

一個簡單的VR盒子，就能找到通往虛擬國度的兔子洞，但想要去探索更夢幻的世界，主機VR才是鑰匙，我們將在下篇繼續VR的故事。

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