“虚拟现实元年”这一概念在过去的50年里多次被提起，相对客观并折中的观点是：2015为“虚拟现实硬件元年”，2016则为“虚拟现实内容元年”。但现实与虚拟的差距还是很大的，三四年过去了，整个行业相较当年明显冷静了很多。事实上，早在上个世纪60年代，虚拟现实概念就已经产生而且还生产了不少现象级的硬件产品。起起伏伏的发展历程中，整个行业一直是在不断发展的。虚拟现实向产业领域的不断深入，需要的是软硬件的迭代提升，同时也需要内容层面的推陈出新，本文即从虚拟现实向游戏领域渗透过程中的硬件梳理入手，尝试厘清当下虚拟现实游戏的发展思路。

 一、基本概念与产业环境

 虚拟现实（Virtual Reality，以下简称VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成的模拟环境通过多源信息融合提供交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真，从而使得用户在感知上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。VR概念并非新鲜，其成型技术与产品起源的时间与数字游戏相当最早于20世纪60年代，这一点巧合也一定程度预示着两者在后续的发展中将碰撞出更大的火花。在此之前，1935出版了首部描述VR眼镜的小说，作者系小说家Stanley G.Weinbaum，后续不断涌现了包含VR内容的科幻文学作品，自20世纪50年代开始，随着影视工业的不断推进，VR内容也经常出现在电影电视作品中。

 在过去近半个世纪的发展中，VR经历了几次具有里程碑意义的发展。如1982年雅达利公司研发的有关虚拟现实的街机项目；1984年著名计算机科学家Jaron Lanier首次提出VR概念并创立公司，进而推出第一款面向市场的VR眼镜“EyePhone”；1990年代中期，雅达利、索尼、飞利浦等公司均发布了相应的头戴设备。但“EyePhone”这一产品10万美元的售价阻止了其普及的道路，其他几家公司的产品也同样存在成本偏高且用户习惯尚未建立的问题。

 随着近年来技术的不断升级与成本的不断下降，至2015年随着软硬件生态环境的成熟，VR进入了新一轮的快车道，不少厂商重燃了对VR的兴趣，竞相发布各类产品或公布即将推出相应的产品，这一活跃氛围也带动着国内中小厂商同时跟进，进而形成了近于火热的VR产业现状。

 二、主要虚拟现实游戏硬件及其特征

 本章限于篇幅，不对各类产品的具体性能作更多分析，总体上，此类产品主要包括以显示为主领域的头盔类显示硬件、眼镜类显示硬件以及体感营造与数据获取类硬件。

 (一)  头盔类显示硬件

 当前头盔类显示硬件，主要源自谷歌及Oculus两家公司的创意， 2014年5月谷歌发布了由再生纸板盒折成的一类廉价3D眼镜，同年9月Oculus研制推出了头显类产品Crescent Bay，国内的研发者们在两者基础上，创新性的提出了VR一体机的概念，故目前在头盔类显示硬件方面，存在三种产品形态。

 1. CardBoard

 谷歌提出的廉价3D眼镜CardBoard，这一词在后续的发展过程中从一个产品名演变成了一类产品的代指。其原理为将手机放置其中，头盔只是添加了两片光学镜片，采用左右两屏显示模仿人眼左右取景效果，叠加后形成仿真3D的体验。同时，由手机自带的陀螺仪等相应传感器获得用户体感数据，同步作用于显示内容，以达到仿真体验的效果。谷歌于2015年5月发布了CardBoard第二代版本，兼容的手机变多，整体细节与尺寸也都有所提升。

 这一创意激活了国内相关企业的参与热情，谷歌的用意是以最简洁的形式让消费者来感知VR的基础概念，以深圳为中心的创业者们在谷歌的基础上做了微创新，加入了光学焦距和瞳距的可调节功能，用塑胶外壳代替了谷歌的纸质外壳，提升了耐用性和舒适度及产品工业设计上的审美。

 目前CardBoard类VR头盔的出货量也是所有VR硬件类产品中最大的，据主要从事光学镜片生产的深圳锐图统计，国内市场每月至少有500万套手机VR头盔的出货量。这一数据主要得益于此类产品的廉价与实用，同时手机厂商的追捧也是其成功的关键。目前出现了不少的手机厂商随手机出厂附送或是低价套餐购买CardBoard类VR头盔的案例。

 据不完全统计，以暴风魔镜为首的CardBoard类产品在2015年出现不下30个品牌。除基本的外观有所不同外，各自在性能上也各有差别，典型差别如下：

表1  国内主要CardBoard类产品的差异

资料来源：各对应厂商官方网站的数据汇总整理

 2. 头显类

 CardBoard的优势在于廉价与应用方便，放入手机即可以体验。但手机作为移动运算设备，自身的性能方面也仍待优化提升，故CardBoard在显示的效果与执行的性能上存在先天的不足。

 相比之下，头显类产品则有着较大的优势。头显类产品一般又被称为PCVR，其主要以HTC vive、Oculus cv1、Sony Project Morpheus（后更名为PSVR）为典型代表的阵营，同时也是VR行业到目前为止最具技术实力与生产工艺的厂商，技术含量较高，体验度较好。

 以HTC vive为代表的是面向重度大型游戏和对图形引擎要求非常高的相关行业应用，其主体部分售价已经相对较高，再加上一台相对性能要求较高的PC主机，成本则明显更高。但其目前代表了VR行业大多数的顶尖技术，这也一定程度上阻碍了此类产品在销售上达到与CardBoard一样或是相近的量级。

表2  2016年头显类VR产品出货量预计

资料来源：2016 TechCrunch国际峰会

 头显类由于直连电脑，不受移动设备在性能上的约束，可以充分发挥电脑作为游戏主机的运行效率，故其游戏体验明显优于CardBoard类产品。以HTC vive为例，截止2019年5月已有500余款VR游戏可以通地其进行体验，目前也有很多重量级游戏厂商正在以其为平台研发3A级大作。

 3. 一体机

 一体机概念的提出，是对CardBoard与头显类产品的综合。CardBoard本身与手机的分离使得用户体验存在了太多的不确定性，头显类产品对PC的依赖以及连线的束缚也一定程度地影响了体验的提升。一体机正是应对于这些用户的“痛点”而产生的。

 目前一体机方面国内品牌主要有睿悦伏翼、大朋、千幻魔镜等，但与CardBoard相比，其销售则较为有限。

表3  国内主要VR一体机类产品的游戏方面的关注

数据来源：各厂商官方网站数据汇总（截止2017年初）

 一体机的优势在于使用上更为便捷，但劣势也是较为明显的，在目前行业初期价格战为主导的商业模式下，成本的不断压缩同时也压缩了性能提升的空间。另一方面，若以性能为主导则很容易触及头显类产品的价格区间，也会对产品的生存空间产生不利影响。

 (二) 眼镜类显示硬件

 上述的头盔类显示系以VR为工作原理的设备，而另一个比较受关注的显示类设备则是以MR（Mix Reality，混合现实，即同时兼具虚拟现实VR与增强现实AR的特重）为工作原理。

 目前MR眼镜类显示硬件产品相对单一，基本被微软Hololens全息眼镜所垄断。该设备是微软推出的一款头戴式MR装置，可以完全独立使用，无需线缆连接、无需同步电脑或智能手机。

 目前基于Hololens的游戏也处于刚起步阶段，主要有其官方提供的《X射线计划》（Project X-Ray，如图1所示）、《RoboRaid》、《Fragments》、《Young Conker》等。

图1 《X射线计划》游戏截图

 (三) 体感营造与数据获取类硬件

 体感营造类硬件一方面源自传统的游戏操控类设备在VR领域的性能改造，另一方面则源自对传感器功能的深度挖掘。

 前者主要包括如VR体感枪、震动手柄以及VR太空舱等，后者主要包括如数据手套、腕带手环（臂环）、脑电波意念控制器等。限于篇幅，以下仅对具有代表意义的VR太空舱、数据手套与腕带臂环进行简单描述。

 VR太空舱通常采用六轴或是九轴动力传动，运用传感技术，通过特殊机械设计的液压底座或气压底座，模拟9D场景的视角转变，车辆的颠簸感，甚至人物的行动，从而形成第四个维度。在人物运动的同时，特效同步软件将预设在影片中的场景信息提取出来，以达到对影片环境效果（如风雪、气味等）的模拟（如图2所示）。

 数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品已经能够检测手指的弯曲，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为“真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段（如图3所示）。

图2 VR太空舱 

图3 数据手套

 MYO腕带（手势控制臂环）是加拿大创业公司Thalmic Labs推出的创新性臂环，佩戴它的任何人只需动动手指或手腕部，即可操作科技产品，与之发生互动。手势控制臂环可以佩戴在任何一条胳膊的肘关节上方，探测用户的肌肉产生的电活动。它通过低功率的蓝牙设备与其他电子产品进行无线连接，不需要借助光学捕捉即可感知用户的动作。

 三、VR游戏受硬件的制约及其发展展望

 根据马歇尔.麦克卢汉对游戏的描述：“游戏是人类心灵的戏剧模式，给各种具体的紧张情绪提供发泄的机会……它是亲密而安全的，使我们能够分享自己内心最深层的幻想”。据此界定了游戏存在的核心价值，VR游戏相对传统游戏在进行幻想表现时，对空间的营造、沉浸感的提供进而以最快的速度创建玩家的心流具有更大的优势。

 但值得注意的是，VR游戏的发展仍受制于硬件的诸多问题，具体可分析如下：

  (一)  硬件标准的不够统一

 软件体系的形成，取决于硬件体系的完善。回顾不长的数码技术史，由于硬件体系的不够统一导致的软件领域的发展受阻案例众多，以游戏为例，2008年前的手机游戏便是一例。

 手机游戏伴随着手机的产生与广泛使用，经历了从无到有的萌芽阶段。至2004年起，以塞班为首的智能手机日渐普及，并出现了主打游戏功能的Nokia N-Gage一类的特别品类，促使手机游戏迅速发展。但好景不长，在接下来的2005至2006年一大批手机游戏企业纷纷倒闭。究其原因，主要受制于彼时手机的硬件不统一。市面上无论是操作系统还是屏幕尺寸，都未见如当前iOS与Android两大阵营主导的相对统一的模式，这一症结导致手机游戏开发成本太高，运维环境复杂，用户也极易随着手机的更换而流失。

 如今这一问题，仍可以在VR硬件中找到映射。当前尚未建立权威且可操作的VR标准，各厂商间的产品形态差异性还很大，这使得内容开发者面对多种形态的产品时，无论是实际投入还是心理预期，其开发成本都是较大的。且同时受制于缺乏相对统一的平台，用户的体验与付费形式也仍未建立，这也成为制约VR游戏发展的一大要素。

  (二)  VR眩晕阻止了其长时间体验

 虽然通过将画面显示分辨率提升到2K，刷新频率提升到60Hz以上，延迟时间降低到8ms以下，一定程度上已经大大地降低了眩晕感，但这一问题仍将长期存在。首先是由于对3D视觉已经习惯的人群仍未覆盖较宽的年龄层，其次长时间（以超出20分钟作为标准）的游戏体验仍无法回避眩晕感的产生。这一问题也成了制约VR游戏深度发展的关键因素。对于轻量级的游戏，20分钟以内可以满足需求，但若是投放3A级游戏大作，显然将成为影响体验的一大障碍。

 基于上述两大问题的分析，VR游戏的进一步发展，仍取决于VR硬件的标准统一与性能提升。在当前阶段，一方面通过对现有硬件水平的充分挖掘，提升内容产品的供应量，在科学有序的过程中积极地创造用户体验的产业环境，培养用户的体验习惯，进而建立有一定量级的用户储备。另一方面，则同时需科学合理地配合当前的硬件水平，积极地研发时长较短的游戏产品，以提前在用户产生眩晕感前，及时结束游戏或是以其他形式进行替换，为可持续的游戏体验创造机会。

 总体而言，VR游戏的前景是非常乐观的，无论是主打游戏体验的商业游戏内容，还是融入应用体系的严肃游戏领域，都将随着VR硬件产业的进一步提升完善而得到充分发展。

参考文献

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