VR，全称Virtual Reality，即虚拟现实，可以通过成像技术、体感技术、计算机技术创造出身临其境的虚拟空间。 它允许用户进入虚拟环境并在其中进行交互。 目前主要应用于各个领域的模拟训练、电影、游戏等。
1、VR技术
我们主要从VR游戏入手，其中三个关键技术是屏幕技术、定位技术、虚拟世界设计建模。
首先，要实现虚拟现实，至少需要模拟玩家的视觉和听觉，而其中最重要的就是视觉。 目前，VR在VR头盔内放置了两个显示屏。 佩戴时，屏幕镜片与眼睛仅一分距离。 在厘米左右的距离，对屏幕质量和分辨率的要求会更高。 如果分辨率不够，你甚至可以在VR中看到屏幕中成像单元的“格子”，就像透过纱窗看东西一样。 ，所以称为纱门效应。 其次，由于VR显示器距离眼睛足够近，尽可能覆盖用户的整个视野，并且画面随着人的头部移动，由于沉浸感较高，人眼会感受到观看的流畅度。画面比正常使用的要好。 电脑屏幕比较敏感，因此屏幕刷新率延迟比普通电脑屏幕有更高的要求。 至少需要稳定的90hz刷新率图像才能更好地控制游戏过程中带来的不适和头晕。
第二点是定位技术。 你看到虚拟世界的方式是通过屏幕，而你在虚拟世界中被看到的方式是通过定位技术。 计算机需要获取你的视角以及双手手柄的相对位置，并将其输入到虚拟世界中。 ，虚拟世界和现实世界是同步的。 目前的定位技术类似于电影中使用的动作捕捉技术。 一种简单的方法是红外定位技术，通过红外摄像头的视角输入隐藏在手柄和VR头盔上的多个红外定位点，形成位置数据和角度数据。 然后计算模型，计算头盔和手柄的旋转角度和空间位置。 最后输入到虚拟空间中。
除了红外追踪技术之外，还有Valve开发的专利灯塔技术，也称为空间定位技术。 这项技术与之前依靠红外摄像机进行动作捕捉的技术不同。 它没有相机。 它使用基站发射的激光。 定位时，每10MS进行一次20MS周期的X轴和Y轴交替扫描。 头盔和体感手柄上安装了大量传感器，形成阵列。 当光敏传感器接收到X轴激光时，就会开始计算。 当Y轴激光到达时，就得到相对距离。 然后通过计算X轴激光扫描力矩的旋转角度和Y轴的瞬时角度，可以找到交点。 这是基站传感器的相对方向。 结合距离即可得到准确的空间位置。 头盔手柄上同时安装有其他传感器vr 游戏开发，且它们的位置是固定的，因此通过计算不同传感器的反馈时间，就可以计算出手柄/头盔的角度。
定位器
这是两种主流的定位方式。 根据经验，灯塔技术无疑具有更高的定位精度和最快的响应速度。 这是因为空间定位技术只需要计算时间数据即可完成定位，而红外定位由于需要利用摄像头的图像信息，处理图像信息所需的计算量远大于计算时间数据，因此响应速度较慢，而激光定位的定位计算速度较快，因此同一时间内的计算次数也较多，因此定位精度也较高。 它还相应地减少了硬件负载。 对于VR游戏体验来说，精准的定位可以大大增加沉浸感。 不过，与红外定位所需的红外标记点相比，目前空间定位所需的光敏传感器单元要大得多材质材料，而且由于定位必须有足够多的传感器才能形成阵列，最终导致了采用该技术的 HTC VIVE 控制器。 尺寸太大，影响使用舒适度。
（手柄上的传感器阵列）
最后一点属于VR游戏开发和设计。 这方面涉及到的东西就比较多了。 我不会在这里讨论太多细节。 我简单总结一下几个设计问题。 第一个问题是，对于VR游戏的设计，不仅仅是VR游戏，而是所有VR游戏。 游戏设计中最重要的一点是游戏玩法，而VR游戏的游戏玩法需要从VR技术本身的特点来充分理解，并根据VR的特点来设计游戏的特点。 VR具有出色的沉浸感，因此游戏可以设计出有冲击力的画面，结合适当的音效，可以给玩家带来震撼、刺激的视听体验。 这方面最常见的例子是VR恐怖游戏和VR过山车游戏。 除了视听之外，沉浸感还有一个重要的组成部分，那就是交互性。 利用好VR游戏独特的交互性是设计的关键。 例如，您可以与虚拟世界中场景中的各种对象进行交互。 为了进行互动，你可以捡起所有你能看到的碎片并将其扔掉。 各种物体之间还应该有更真实的物理效果，例如肢体或手持物体与场景的碰撞和干扰。 在普通的游戏中，由于操作方式受到鼠标、键盘、手柄等的限制，能够进行的操作受到限制，所以各种动作都是通过设定的动画和一键播放的过程来完成的。 比如在射击游戏中，你控制视角，同时你整个持枪的动作必然会随着视角旋转。 当需要更换弹药时，会播放一组装弹动作。 在VR中，玩家获得了一定的自由度。 拥有高速双手，在玩VR射击游戏时，可以拥有自由控制双手的能力。 同时，更多的操作需要自己亲手完成，比如瞄准、换子弹等。 VR可以让你像使用真枪一样控制武器的子弹。 还可以进行弹匣、速度机等身临其境的操作，还可以进行一些特殊动作，比如外视角射击、枪战，甚至从敌人身上抢武器、拔掉敌人身上的弹匣枪械，以及其他有趣的游戏。 对于近战战斗来说，自由的攻击动作可以让游戏有质的飞跃。 这是充分利用 VR 交互性的一个典型例子。 此外，VR 中还使用各种很酷的 UI 来调出交互式菜单。 都是值得关注的游戏内容。 优秀的VR游戏可以让玩家沉浸在游戏中，充分调动玩家的想象力。
第二个问题是VR游戏需要近乎零距离地盯着屏幕，因此游戏的图形必须照顾玩家，尽量不要给玩家在玩游戏时造成头晕等身体不适。 VR的画面不一定和其他游戏大作一样。 追求更真实、更华丽的画面至少目前来说并不是那么必要。 一方面，游戏设计需要考虑优化问题。 VR游戏比普通游戏对流畅度的要求更高。 他们需要稳定90帧以上的性能。 对于配置来说也有比较大的压力。 所以我们可以看到，近年来VR游戏的画面都比较粗糙。 除了流畅度之外，画面风格和色彩搭配也需要注意。
2. VR设备及VR游戏开发
了解了VR游戏的技术之后，就可以了解VR市场的发展。
虽然VR实验产品已经出现较早，但由于需要结合市场发展分析，所以我先从正式商用的产品入手。
2015年，HTC率先推出了首款PC游戏VR设备VIVE。 虽然VIVE有体积大、手柄过大的缺点，但它有一项名为“灯塔”的专利定位技术。 不仅成为行业先锋，更以其稳定、精准的定位成为VR设备的标杆。
（HTC Vive）
随后在 2016 年，Oculus 推出了 Rift CV1。 这款VR采用红外定位技术。 虽然定位体验与 VIVE 不同，但它也拥有迄今为止最舒适的体感手柄设计，小巧且方便的手柄与 VIVE 形成鲜明对比。 仅这一点就让它极具竞争力，而且价格比HTC还要低。
（眼裂CV1）
然而此时，VR游戏早期的软件游戏生态长期处于粗陋状态，无论是游戏的质量还是数量都远远不够。 而且，此时的VR设备种类较少且价格昂贵。 高昂的价格并不能带来足够的体验，VR已经成为大多数家庭畏惧的领域。
2017年，雄心勃勃的来自中国的Hypereal公司公布了自己研发的国产VR相关技术，目的是打破HTC的VIVE和FACEBOOK的Oculus Rift带来的垄断，用更低廉的价格让VR进一步被普通玩家普及。 同年，他们的第一款PC VR超真实全景正式发布。 经过评测，它已经具备了可以与国际主流VR厂商抗衡的性能，各方面性能均达标。 但其成本仅为国外产品价格的60%左右。 虽然在屏幕素质、定位技术、软件优化等方面比不上大厂商，但并没有致命的缺点，在舒适度上甚至还略胜一筹。 首先，头盔的总重量比前两者要轻，并且结合了PSVR头盔的设计。 对于固定头盔、调节松紧度和屏幕距离，佩戴比VIVE和Rift CV1更加方便舒适。 体感手柄的设计更像RIFT CV1的风格，握持起来更加舒适。 定位技术与Rift CV1的红外摄像头相同，还存在训练不足的情况，但已经满足了各种游戏的定位需求。 由此不难看出，HYPEREAL无论在质量还是价格上都达到了理想的水平，其竞争潜力可以说是相当巨大的。 虽然它不是当时国内唯一一家新晋VR厂商，但毫无疑问表现最为亮眼。 如此看来，发展壮大后，未来能够与国际大厂竞争是可以想象的。
（超真实全景）
然而，虽然从产品角度来说无疑是成功的，但却忽视了当时市场的发展。 正如上一篇文章所提到的，此时的VR游戏在很长一段时间内还处于初级和稀缺的状态，而VR本身还处于冷门领域的市场较小，在冷门市场推出新产品将会成为不受欢迎的人。 结果，在诞生的同年11月，HYPEREAL项目就宣布解散。 HYPEREAL和同期的小厂商一诞生就成为第一批受害者，并在VR市场的寒冬中悄然死去。 一两年后，事实将证明他们最大的错误是来得太早了。
这个时候，我们将目光转回到VR游戏的发展上，看看这两年行业的“寒冬”到底是怎样的。 2017年虽然仍是VR的冬天，但春天的迹象已经出现。 2017年2月，一款特殊的免费VR游戏VRCHAT悄然上线，这将在2018年晚些时候进行解释。
对于VR厂商来说，此时即使是占据主导地位的厂商也无法在VR业务中实现盈利。 即使到了今天，他们可能仍然无法盈利。 因此，此时入市需要其他资金来源作为支持。 整个冬天，VIVE的制造商是HTC，其主要业务是其他产品。 因此，VR能否赚钱并没有太大影响。 它更多的是作为一个门面，首先确立其在市场上的主导地位，并最终影响未来。 为即将到来的春天做好准备。 另一个品牌oculus是FACEBOOK旗下的，所以前期不需要为自己的盈亏负责，可以安全地度过VR的早期阶段。 由此我们可以得出一个结论，如果一家新厂商没有其他业务的收入支撑，此时进入VR市场将是一个错误。
而就在这一年，一批特殊的玩家突然在微软的带领下集体加入这个市场。 他们称自己为混合玩家。
混合现实，简称 mr。 它们与之前的VR设备有着明显的不同。 VR技术是纯粹的虚拟画面。 这里我们添加另一种技术“增强现实”AR，Augmented Reality，它只是在肉眼看到的真实图像上添加虚拟内容，而混合现实则在VR虚拟画面上添加虚拟内容。 在此基础上添加写实图片。 虽然听起来和VR不同，但目前MR的使用方式和VR没有什么不同。 MR设备还有一个显示器和两个体感手柄，还使用摄像头进行定位。 但与 VR 不同的是，它不需要访问额外的定位摄像头来找到头盔和手柄。 MR的定位摄像头安装在头盔上。 这种情况下，可以直接使用头盔自带的摄像头来定位手柄。 那么如何解决头盔本身的定位问题呢？ 这就是MR的有趣之处。 MR头盔上的定位摄像头不仅可以定位手柄，还可以通过单色摄像头识别用户的房间环境并记录房间特征。 ，通过识别场景特征来识别头盔的位置。 这种结合真实场景的定位方式是MR的一个重要特点。 它带来的优势是相当明显的。 首先，因为定位摄像头移到了头盔里，所以省钱。 两个定位摄像头节省了接口的使用和房间布局。 从VR所需的头显+两个定位器到只有头显，节省了两个USB接口。 这对于笔记本用户和其他对接口紧张的用户来说最大的便利就是设备更容易安装，整个设备更加便携。 而且，由于它依靠识别房间特征进行定位，只要房间保持明亮，MR就可以一边玩一边在房间里随意走动，不用担心VR。 它将从定位器的视野中消失并被场景遮挡。
宏碁先生
惠普MR
三星奥德赛MR
联想MR
但其缺点也在于其定位方式不同。 第一代MR头盔只有两个定位摄像头，固定在头盔正面。 他们提供的定位视野主要只有耳机的正面和底部。 当手柄升得太高或向左右两侧向后拉伸时，手柄无法定位。 这导致行动自由受到限制。 虽然依然可以完成各种游戏所需的操作，但缺少了自由移动的爽快体验。 所以尽管MR比VR更轻、更便携、分辨率更高，更重要的是价格比VR便宜，价格还不到各大厂商VR的一半，但体验的缺乏让它无法取代VR。
值得注意的是，VR游戏的前两年，只有少数厂商在进行研发，而那些传统游戏厂商
传统的电脑、手机、显示器制造商似乎根本不知道。 主要原因是他们也意识到了上述的行业寒冬。 技术还不够成熟，市场缺乏普及度，所以他们没有进军VR的计划。 不过，MR是微软主导的一个项目，提供技术和软件支持。 制造商只要按照一定的标准设计就可以生产。
这批加入MR行列的品牌包括屏幕技术领先者三星、电脑硬件巨头华硕以及整机型号。
笔记本电脑制造商联想、戴尔、惠普和显示器制造商宏碁已经从 VR 早期的默默无闻走向了 MR 的崛起。 这证明了MR的巨大潜力。 它带来了每个制造商不再需要的通用标准。 软件自行设计、优化、维护。 其次，它的成本明显低于前几款完全自主研发的VR。 市场价格对比VIVE的800美元，有的MR甚至只需要200美元。 价格的大幅下降对于玩家来说有着巨大的吸引力。 而且，传统VR需要布置房间、放置定位器。 当你想换房间时，需要重新布置，非常麻烦。 而MR只需要简单的操作，就可以随时在新的环境中进行游戏。
在小畅VR改变市场环境、让VR大众化的尝试失败后，MR正式接手了VR技术大众化的任务。
虽然MR还不足以直接冲击VR的地位，但它给市场带来了新的活力。 为即将到来的春天铺平道路。
2018年5月，VR音频游戏beatsaber节奏光剑STEAM发布，瞬间点燃了VR游戏空前的热度。 这是一个完美的VR游戏设计案例，充分展示了VR目前所能带来的一切。 在游戏中，玩家将面对虚拟空间中源源不断的飞行方块。 随着音乐的节奏，他们用光剑劈开沿指定方向飞向你的方块。 每次切割时，立方体都有手柄带来的振动反馈。 虽然流程并不复杂，但是对于画面的冲击力和玩家的紧张感有着出色的控制。 当玩家的动作与音乐同步时，将会是流畅、愉快的游戏体验，并且充分释放玩家的想象力，让玩家自发地使用各种动作来玩游戏，这也让它获得了“ “健身游戏”。
节奏光剑只是一个开始。 2017年上线的VRCHAT，经过一年的人气积累，终于在2018年开始人气爆发。 vrchat 是指 VR 聊天室。 顾名思义，它只是一个建立在虚拟世界中的聊天室。 没有具体的玩法，甚至没有固定的内容。 几乎所有的游戏内容都是由玩家自发生成的。 它与其他VR游戏的不同之处在于，它是一款免费游戏，而且由于支持非VR玩法，所以它不仅是一款VR游戏，而且还是一款多人VR游戏，甚至可以说是唯一的大型多人 VR 游戏。 它的游戏内容、角色、游戏地图都是玩家自己制作的，游戏本身可能只提供语音功能。 在这样的游戏框架内，表面上什么都没有，但实际上一切皆有可能。 这其实与多年来科幻作品中看待VR的方式不谋而合。 这是一个虚拟社区，您可以在同一个虚拟空间中与来自世界各地的朋友面对面聊天。 你们可以像真正的朋友一样聊天、跳舞。 您甚至可以在虚拟世界中敬酒、约会、观看视频、听音乐。 音乐，与玩家一起表演戏剧。 玩家进一步完善地图设计后，甚至可以在VRCHAT中玩其他游戏。 他们将射击游戏和体育游戏融入自制地图中。 理论上，只要其他VR游戏也能做到，在VRCHAT中也能做到。 比如上面提到的节奏光剑，就真的被真实地制作成了VRCHAT。
在硬件方面，VRCHAT可以利用其他VR游戏无法利用的可扩展性，即全身追踪。 你可以在现有VR设备的基础上，在身体的其他部位添加额外的传感器，输入到模型原本在VRCHAT中无法使用的其他部位，那么你就真正拥有了一个可以在VR中控制的整个身体世界。 。 沉浸感更上一层楼。
这款游戏对于VR行业的意义就更大了。 首先，由于其免费玩法和非VR模式，这款游戏消除了进入游戏的门槛，让更多玩家能够接触到这个世界。 通过游戏体验和互动与VR玩家之间的实际交流也让越来越多的人对VR世界产生了兴趣。 VRCHAT对系统配置的要求相对较低，而且由于没有激烈的游戏玩法，实际上即使不保持高帧率，也不会对游戏体验造成任何影响，而且对硬件的品质要求也很高。 VR设备也更高。 低，不需要像射击游戏那样精准稳定的手柄定位，让那些国内的小型VR、MR厂商拥有舒适的游戏体验。 综上所述，这两方面意味着入门级VR的硬件成本得到了大幅降低。 越来越多的玩家因为VRCHAT而购买VR设备。
2018年，VRCHAT和beatsaber宣布VR正式迎来第一个春天。 更多的VR游戏和更多的硬件厂商加入了竞争。 更多的VR设备出现，如小牌VR、STEAM推出的index，以及专用运动控制器，如VR指虎、诺顿手套等。
指数
2019年vr 游戏开发，HTC VIVE和Oculus Rift相继推出新一代VR产品。 Vive Cosmos 和 oculus rift s 是两款全新设备。 一旦揭开面纱，我们就会发现它们的设计与MR相同。
HTC Vive Cosmos
眼裂
头盔上配备了摄像头，实际上是将第一代VR技术与MR结合在一起。 不过，它与第一代MR有所不同。 为了解决MR定位视野不足的问题，HTC和Oculus在头盔上分别设计了6个和5个摄像头。 找到相机。 因此，MR并没有取代VR，而是与VR融合在一起。
VR游戏到2020年，除了《上古卷轴5》、《辐射4》等少数移植到VR的大型游戏外，市面上还没有专门为VR设计的大作。 大多数VR游戏都以创意VR玩法为卖点，但缺乏游戏内容，这使得它们在某种意义上都是“小游戏”。 除去新鲜体验后，这些游戏一次只能支持玩家连续玩一两个小时，不像普通游戏可以让人长时间玩，甚至玩一整天。
2020 年，《半条命：alyx》发布。 这是首款正式上线的大型VR游戏。 老牌游戏厂商出品还是第一次。 它拥有迄今为止最高的VR游戏品质，而且还充分采用了适合VR的游戏方式进行设计。 出色的画质，结合《半条命》这个跨越20年的经典IP，自公布以来就引起了游戏行业的广泛关注。 不仅是VR玩家，各方面的资深游戏玩家也开始关注。 这一次，VR游戏开始尝试从冷门领域走向主流。 或许在不久的将来，VR将会像智能手机一样出现在每个玩家的生活中。
4. 科幻小说中的VR
回到VR的起步阶段，其实我们最初对VR的设想与今天的VR有很大不同。 以往，我们在各种VR作品中都可以看到，人们对VR的理想状态是《刀剑神域》小说中描述的“完全隐身”，利用机器将各种虚拟的感官信息直接传输到大脑，让大脑相信它存在于现实世界中，截取用户大脑的信号并将其输入到游戏中，在虚拟空间中完成活动，而不让真实的身体跟随动作。 简而言之，完全隐形的 VR 游戏就像做梦一样，将你的整个意识传送到虚拟世界中。 而现在的VR其实就是在寻找进一步欺骗大脑的方法。
然而，从技术角度来看，实现这一想法所需的时间仍然是不可估量的。 2018年，一部以VR游戏为题材的好莱坞大片《头号玩家》上映大获好评，引发了广大观众对VR游戏的兴趣和讨论。 电影中，VR技术的设计是在现有VR水平的基础上进行升级的，想象了一个VR高度普及的社会。 VR已经具备成熟的全身控制、模拟触摸、模拟冲击等。 VR世界丰富多彩，已经成为每个平民生活中不可或缺的一部分。 看完电影中这些令人陶醉的VR世界后，不少还有兴趣的观众将目光转向了现实中的VR，也发现了VR游戏中最特别的世界，与电影中的“绿洲”世界类似。 VRCHAT的做法有些类似，这也是2018年VRCHAT热度上升的客观原因之一。
但与更先进的技术相比，还有一些更难解决的根本问题。 如果不能解决，“完全隐形”的VR技术就不会被允许出现。
这个问题的焦点是“大脑的控制”。 《刀剑神域》的故事，第一部在展现了一个梦幻般的虚拟世界之后，直接引出了第一个问题。 故事中，VR游戏《刀剑神域》的制作人控制了游戏，绑架了数万人。 玩家为了无法退出VR世界，设计了一些规则，如果在游戏中死亡或强行断开VR连接，就会烧坏用户的大脑。 最终，大量玩家死亡。 随之而来的问题是，当我们将大脑交给虚拟世界时，如何保证大脑的安全。 第一个问题是生命安全，大脑安全还包括大脑隐私和自由意志。 在《刀剑神域》第二部的故事中，就提到了大脑的记忆是可以被窃取甚至篡改的。 虽然刀剑神域只是一部科幻题材的轻小说和动画，但其中对于VR技术的思考却非常现实。 如果机器能够接管大脑对五种感官和身体的控制，那么它也许能够中断大脑对内脏器官的控制并导致死亡。 关于思想记忆音乐音效，虽然我认为读取甚至篡改记忆是不可能的，但当技术能够禁锢一个人的意识，通过精神攻击和精神污染使一个人发疯时，那就完全有可能了。 虽然现有的记忆无法篡改，但可以通过精神攻击和潜意识输入让受害者相信错误的记忆。 这些都是非常严重的人道主义问题。 从这里就可以看出，这样的技术是相当可怕的。 没有办法确保该技术不会被滥用。 即使技术持有者不会滥用，也很难保证不被第三方滥用。 通过黑客等手段被盗。 因此，即使这项技术有可能，也不应该出现，至少不应该用于民用。
但对于科技发展可能出现的道德困境，我认为科技所到之处，无论出现什么问题，都是无法避免的。 只要它阻碍了科学的发展，就阻碍了人类的发展，甚至道德也会被新的道德所取代。
从科幻回到现实，根据目前VR的发展来看，VR未来的发展方向是进一步增加便携性，比如继续开发由内而外的定位方式，减少设备所需的接口数量，提高无线传输效率。 Display data lines instead. Let the helmet truly get rid of the shackles of wires. Another is to use streaming technology to use all-in-one VR machines to play PC VR games. And with the arrival of 5G technology, it may even be possible to play VR games completely in the form of cloud games in the future, further reducing hardware costs and making portability possible. Sex to the extreme. And it is expected to realize a VR world that is much more complex and huge than the current one.
结论
Video games are the ninth art, which can include all forms of art while adding an element of interactivity. VR games will take the interactivity in games to the extreme, and can even include any existing game form in VR, even games and sports other than video games. So from the perspective of game types, VR games are undoubtedly higher-dimensional existences. I believe VR will show us the ultimate look of computer games in the future.
(The above content is all written by me, I am too lazy to add pictures and polish it)
