01、VR/AR技術概念

VR(虛擬現實)技術是以處理器、陀螺儀、顯示媒介、傳感控制等為主要硬件、以計算機圖形圖像為主要軟件構建的綜合性終端，VR技術在視覺、聽覺方面生成高度擬真的數字化環境，允許用戶通過VR設備與數字化環境互動，從感官上為用戶帶來“親臨數字世界”的沉浸式體驗。AR(增強現實)與VR的不同之處在于，VR將用戶的感官全然置于一種計算機生成的全數字化環境中，而AR并未完全屏蔽人對現實世界的感知，是在VR的基礎上疊加環境感知、高精度定位、光學成像等技術構建的終端，實現虛擬信息與真實環境在同一時空畫面下動態實時共存，為用戶帶來“身在現實又超越現實”的新體驗。

當前，元宇宙概念持續發酵，大量科技企業、投資機構、智庫機構等從多種視角對元宇宙展開遠景暢想與研討。雖然元宇宙的終極定義尚未定音，但從各方口中的“下一代互聯網”、“Web3.0的重要演進”、“全真互聯網”等看出，人們對元宇宙最迫切的期待便是對已發展十余年的移動互聯網來一次“改頭換面”式的升級。因此，將2D升級為3D、將虛擬融合進現實的VR/AR設備被人們寄予厚望，期待其能成為元宇宙最重要、最普及的終端，正如智能手機之于當今的移動互聯網。

02、VR/AR技術圖譜

(中關村產業研究院整理繪制)

VR/AR設備由顯示、交互、圖形3個主要技術構成，按技術重要性從高向低看，顯示為核心技術影響最重要的視覺效果，因此其重要性最高，交互為關鍵技術影響用戶操作邏輯，其重要性次之，圖形為重要技術影響虛擬畫面呈現，其重要性稍靠后。從元宇宙發展趨勢來看，未來VR/AR技術將與高端芯片、人工智能、云計算、網絡通信等技術融合，塑造性能更強、功能更豐富的VR/AR設備。

顯示技術

顯示技術是VR/AR設備中顯示圖像畫面的硬件，由于VR/AR設備存在近眼顯示特性，因此對顯示硬件的PPI(像素密度)、分辨率、刷新率、反應速度、體積等性能指標要求非常高。目前主流的VR/AR設備采用Fast-LCD屏幕，從顯示性能看，該屏幕色域廣、反應速度快，從生產角度看，該屏幕生產成本低，量產供應穩定，但仍然存在分辨率不足、體積較大、像素密度不足、功耗較高的缺點，難以滿足超高的觀感體驗。未來來看，Micro-LED屏幕將會是VR/AR設備的最優選擇，其優勢在于超高的顯示性能，尤其在PPI、分辨率、反應速度、體積、功耗等性能指標上實現跨越式優化，但目前Micro-LED還處于研發階段，成本耗費高、生產工藝復雜，還需一定時間發展以實現量產。

由于AR是在現實畫面的基礎上疊加虛擬圖像，所以AR除屏幕外還要額外配置成像元件，目前AR設備主流的成像元件采用棱鏡式、自由曲面反射式和全面光柵衍射式3類，但都存在視場角與元件體積矛盾(獲取大視場角同時元件體積、重量相應增大)的弊端，而光波導式在解決該問題上具有優勢，可目前其設計門檻較高，難以商用，未來隨著技術演進將會成為AR主流成像元件。

交互技術

交互技術是VR/AR設備捕捉用戶意圖及行為、反饋擬真感官體驗，以此進行人機交互的技術。能否降低交互手段的存在感、貼近人體自然感官體驗是交互技術的重要衡量。目前來看，手勢交互是VR/AR設備的主要交互手段，并且以控制器等外設感知手勢為主，也有部分設備升級為計算機視覺識別手勢，但識別效果欠佳;全視角的畫面顯示為VR/AR設備提供視覺反饋，也有部分設備補充了全真聲場技術提供聽覺反饋，但在嘈雜環境下效果欠佳。總體來看，交互技術的成熟度仍有不足，離自然、便捷、擬真交互體驗的目標還有很長一段距離。未來需進一步升級、豐富交互技術，一是拓展更高級的用戶意圖及行為捕捉技術，如使用腦機接口來捕捉用戶意識進行交互，二是拓展全方位的感官反饋，如觸感反饋等。

圖形技術

圖形技術是計算機中處理、構建、優化圖形圖像的技術，圖形圖像的精細度、擬真度、噪聲干擾、時延等是評價該類技術優劣的關鍵指標。3D建模技術，用于構建出虛擬環境、虛擬建筑、虛擬人物等，目前主流的3D建模技術有unity、UNREAL(虛幻引擎)、Autodesk、Blender等，其中unity和UNREAL以高精細、高擬真占據主導地位。渲染技術，實現3D建模的空間、人物、建筑等向2D屏幕投射顯示，目前VR/AR更多依賴傳統游戲、電影制作使用的渲染技術，屬于“靜態渲染”，是在既定的環境和素材的基礎上進行渲染，但元宇宙需求內容自由制作、全方位感知交互，而當前的渲染技術難以滿足元宇宙對渲染速度、渲染時延的要求，未來渲染技術將與云計算、人工智能等技術結合，向“云渲染”、“注視點渲染”、“人工智能+渲染”方向發展。定位技術，用于獲取真實物理空間位置點以及捕捉用戶動作、姿態等定位信息，輔助形成虛擬環境、人物等圖像，目前VR/AR有兩種定位技術路線，一種是Outside-in(特點在于使用外部基站輔助進行空間定位，適用于室內場景)，另一種是Inside-out(特點是基于VR/AR自身攝像頭與算法，實時計算空間位置，室內室外都適用)，從需求看，Inside-out技術路線更適用于元宇宙場景。

綜合來看，VR/AR技術尚有較大的上升空間，整體技術成熟度還難以滿足元宇宙的應用需求。預計當VR/AR核心的顯示技術Micro-LED屏幕實現低成本可量產，中間的交互技術實現成熟的意識交互、觸感反饋等全方位感知交互之時，VR/AR產品或將率先在互聯網B端掀起終端設備變革之潮，并逐步在C端擴大普及率與使用強度。雖然距離實現這種設想可能仍有十數年之久，但建議資本界、企業界、產業界對VR/AR技術保有足夠耐心，走長期主義路線，實現VR/AR產品在全球“搶跑”與“領跑”的目標，為搶占元宇宙高地打下穩固基礎。