自西班牙古巖洞中發(fā)現(xiàn)了史前古人類刀耕火種的活動壁畫以來，再現(xiàn)真實(shí)社會場景的視聽藝術(shù)夢想就伴隨著人類文明發(fā)展，在歷史長河中不斷創(chuàng)新和完善。能夠隨時(shí)體會像夢一樣的動態(tài)圖像，記錄真實(shí)社會場景的畫面和聲音，能夠?qū)⒛X中打開的想象空間與現(xiàn)實(shí)世界投影的畫面與聲音還原并連接在一起，也是無數(shù)發(fā)明家、科學(xué)家和藝術(shù)家孜孜以求的終極人生目標(biāo)。

    活動影像高科技發(fā)展歷程

    1935年，在斯坦利·G·溫鮑姆（Stanley G. Weinbaum）所著的科幻小說《皮格馬利翁的眼鏡（Pygmalion's Spectacles）》中，主人公簡短地?cái)⑹隽艘环N具有嗅覺、觸覺和全息眼鏡為基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

    第二次世界大戰(zhàn)之后，電影和電視技術(shù)得到了快速發(fā)展。彩色、寬銀幕、立體聲技術(shù)、環(huán)幕電影相繼在電影中得到了應(yīng)用。1952年，史上第一部全景式電影《這是西尼拉瑪》公映。全景電影是一種使用了3條35mm膠片表現(xiàn)146度景物，使用6聲道磁性聲帶的立體環(huán)繞聲彩色寬銀幕電影，其觀影的目的不僅限于普通的視覺感受，還創(chuàng)新地再現(xiàn)了水平范圍內(nèi)的聽覺感受。

    1955年，美國迪斯尼電影公司將環(huán)幕電影作為一種特種電影進(jìn)行了開發(fā)和研制，采用了11臺16毫米攝影及11臺放映機(jī)的環(huán)幕電影系統(tǒng)。1966年，這套系統(tǒng)改成了由9臺35毫米攝影及9臺放映機(jī)組成的環(huán)幕電影系統(tǒng)，被稱作西爾卡拉瑪系統(tǒng)。

    1962年，莫頓·海利希（Morton Heilig）制造出了一種被稱為Sensorama的機(jī)械設(shè)備。它類似于愛迪生的活動電影放映機(jī)，通過三面顯示屏來形成觀影的空間感，從而實(shí)現(xiàn)了視覺、聽覺、嗅覺和觸覺等多種感官的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。但是，它一次只能夠供一人觀看。

    1968年，伊凡·蘇澤蘭（Ivan Sutherland）與學(xué)生鮑勃·斯普魯（Bob Sproull）創(chuàng)造了第一個(gè)可以用于虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的頭戴式顯示器系統(tǒng)。由于系統(tǒng)非常沉重需要掛在天花板上，所以該裝置被稱為“達(dá)摩克利斯之劍”。

    伴隨著20世紀(jì)70年代末的信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)的興起，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)迎來了高速發(fā)展的時(shí)期。1982年，游戲行業(yè)久負(fù)盛名的美國Atari公司成立了虛擬現(xiàn)實(shí)研究實(shí)驗(yàn)室。賈瑞恩·拉尼爾（Jaron Lanier）持續(xù)對虛擬現(xiàn)實(shí)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究和開發(fā)。1984年，他創(chuàng)辦的VPL Research公司在研究可視化編程語言和數(shù)據(jù)手套等虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備方面取得了進(jìn)展，他提出了“虛擬現(xiàn)實(shí)VR技術(shù)”，使得“虛擬現(xiàn)實(shí)”成為當(dāng)下廣為人知的技術(shù)概念。

    2012年，奧庫魯斯公司（Oculus）生產(chǎn)的虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱VR）產(chǎn)品——“Oculus Rift”眼鏡，通過國外知名眾籌網(wǎng)站Kick Starter募集到了160萬美元的風(fēng)投資金。

    2014年，奧庫魯斯公司被著名的美國社交網(wǎng)絡(luò)平臺——臉書公司（Facebook）以20億美元的價(jià)格邀約收購。這次資本市場的收購行為預(yù)示著VR技術(shù)開始復(fù)蘇。

    2015年，也就是所謂的VR“元年”，全球資本市場開始大規(guī)模投入資金，搶占工業(yè)4.0與互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的新視聽傳媒市場份額，從發(fā)展的角度實(shí)現(xiàn)了VR技術(shù)的第三次爆發(fā)。

    信息技術(shù)推進(jìn)下的影視藝術(shù)技術(shù)、電子游戲與VR技術(shù)的發(fā)展回溯

    當(dāng)前，信息技術(shù)的高速發(fā)展大大地推進(jìn)了影視藝術(shù)和技術(shù)的數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程。

    2009年，以電影《阿凡達(dá)》為標(biāo)志的影視藝術(shù)技術(shù)數(shù)字化的3D電影在全球獲得了空前的票房。而伴隨著電影產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)生變化的文化娛樂產(chǎn)業(yè)（包括電子網(wǎng)絡(luò)游戲領(lǐng)域），也從20世紀(jì)70年代起的各種固定的游戲街機(jī)發(fā)展到了能夠在智能移動客戶端進(jìn)行實(shí)時(shí)交互式的電子網(wǎng)絡(luò)游戲。

    當(dāng)下，利用智能移動客戶端可以隨時(shí)隨地自主選擇是看電影還是在互聯(lián)網(wǎng)上玩游戲、通訊抑或是自助學(xué)習(xí)。因?yàn)�，輕便靈活的智能移動客戶端不僅帶有客戶端各類眼花繚亂的應(yīng)用軟件，還具備全球定位系統(tǒng)和位置感知陀螺儀。因此，智能移動客戶端是當(dāng)下實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)更合適的工具之一。

    當(dāng)下的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)圖形技術(shù)和各種顯示及控制設(shè)備接口、在計(jì)算機(jī)上生成多源的信息融合交互式三維動態(tài)視聽虛擬及真實(shí)場景、結(jié)合空間感知的“即時(shí)定位與地圖構(gòu)建”技術(shù)（Simultaneous Localization and Mapping,簡稱：SLAM），使得設(shè)備實(shí)時(shí)獲取周圍的環(huán)境信息，精確地將虛擬物體放在正確的位置，利用觀者的實(shí)體行為數(shù)據(jù)提供觀者沉浸于該仿真的虛擬環(huán)境中的一種新媒體視聽新技術(shù)。

    1994年，蘋果公司在其全球開發(fā)者大會中展示了QuickTime VR技術(shù)。它可以將照相器材拍攝的圖片或者三維工具生成的圖片構(gòu)建起一個(gè)虛擬的真實(shí)場景和物體，在播放器中由觀者選擇觀看。

    QuickTime VR具有沉浸交互自主特點(diǎn)，除了QuickTime VR技術(shù)之外還有計(jì)算機(jī)端的電子游戲，特別是第一人稱視角的角色扮演游戲。顧名思義，就是以游戲參與者的主觀視角來進(jìn)行游玩。游戲參與者不需要像別的游戲一樣操縱屏幕中的虛擬角色來進(jìn)行，而是在虛擬空間環(huán)境中以“扮演角色”的身份身臨其境地體驗(yàn)游戲帶來的視聽沖擊，這就增強(qiáng)了游戲的主動性和真實(shí)感。在這種角色扮演游戲中，游戲參與者往往負(fù)責(zé)扮演角色在一個(gè)寫實(shí)或虛構(gòu)世界中活動，并在多個(gè)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)卡地圖中通關(guān)完成任務(wù)。《使命召喚》就是一個(gè)第一人稱射擊游戲。游戲參考了大量的電影電視劇情節(jié)，而游戲參與者則扮演電影《兵臨城下》的瓦西里，可以縱橫在電影《最長的一天》和電視劇《兄弟連》的情節(jié)中奮勇殺敵。而在游戲《極品飛車》中，游戲參與者甚至可以選擇自定義的賽車在各種虛擬現(xiàn)實(shí)的場景地圖中一試身手。

    計(jì)算機(jī)端的電子游戲是實(shí)時(shí)交互的媒體，其制作方法不同于電影電視的拍攝剪輯，而需要利用計(jì)算機(jī)的編程語言來編寫“游戲引擎”（Game Engine）和使用軟件開發(fā)工具SDK（Software Development Kit）來進(jìn)行游戲項(xiàng)目的開發(fā)，加上美術(shù)與聲音素材的參與，再利用計(jì)算機(jī)中央處理器和圖形顯示芯片才能投射到固定端的顯示設(shè)備和聽音設(shè)備上，帶來視聽的完美呈現(xiàn)。如在《使命召喚》中，游戲設(shè)計(jì)者采用了“戰(zhàn)栗”的Quake引擎；而《極品飛車》則采用了“霜凍”的Frostbite引擎。當(dāng)下，智能移動客戶端的電子游戲也有大量采用Unity引擎和“虛幻”的Unreal引擎。一般來講，電子游戲不同于電影的整體播放，“關(guān)卡模式”的電子游戲一般都要分為若干個(gè)章節(jié)，讓游戲者在不同的虛擬場景中與各種角色或道具發(fā)生交互行為。因此，其游戲高度逼真的視聽娛樂沉浸感就使得游戲參與者津津樂道，從而獲得巨大的認(rèn)同和成功。

    2014年，Unity公司作為第一個(gè)支持Oculus Rift眼鏡的引擎，吸引了大批開發(fā)者投身虛擬現(xiàn)實(shí)VR項(xiàng)目的開發(fā)中，從而正式打響了這場VR之戰(zhàn)。2015年，MWC 2015中的HTC公司與曾制作《半條命》（Half-Life）等獨(dú)創(chuàng)電子游戲的Valve公司聯(lián)合開發(fā)的VR虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔產(chǎn)品HTC Vive亮相。

    到了2016年，對開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的Magic Leap公司的風(fēng)險(xiǎn)投資越演越烈。在完成了C輪的融資后，Magic Leap公司的估值至少已達(dá)到了45億美元，徹底導(dǎo)致了2016年虛擬現(xiàn)實(shí)VR產(chǎn)業(yè)的大爆發(fā)。

    2016年7月6日，由任天堂公司、Pokémon公司和谷歌Niantic Labs公司聯(lián)合制作開發(fā)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)寵物養(yǎng)成對戰(zhàn)類、角色扮演類智能移動客戶端游戲——《精靈寶可夢Go》虛擬游戲在美國、澳大利亞、新西蘭首發(fā)開放下載。

    《精靈寶可夢Go》中的游戲參與者可以通過智能移動客戶端在現(xiàn)實(shí)世界里發(fā)現(xiàn)精靈，進(jìn)行捕捉和對戰(zhàn)。游戲參與者作為精靈訓(xùn)練師抓到的精靈越多會變得越強(qiáng)大，從而有機(jī)會抓到更強(qiáng)大更稀有的精靈�！毒�靈寶可夢Go》打破了以往游戲只能在設(shè)備所在場所游玩或者完全與游玩場所無關(guān)的設(shè)計(jì)，將大量虛擬寵物角色放到真實(shí)的地域中，在不同的地域設(shè)置道館展開抓捕和戰(zhàn)斗。將游戲參與者帶到城市的各個(gè)角落，走出去而不是“宅”在家成為了這款VR游戲的主題。

    目前來看，世界范圍內(nèi)已開發(fā)或正在開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)概念、技術(shù)及其應(yīng)用產(chǎn)品的公司如雨后春筍般層出不窮。因此，如何在虛擬現(xiàn)實(shí)這個(gè)大的技術(shù)概念范圍內(nèi)進(jìn)行合理的分類，以及辨識VR的不同技術(shù)、VR產(chǎn)品的層次及其發(fā)展模式就成為了研究者一項(xiàng)必不可少的工作。目前，有關(guān)VR的國際技術(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)及其定義仍有待進(jìn)一步的確定。相信有關(guān)VR的開發(fā)技術(shù)將會隨著國際標(biāo)準(zhǔn)的正式公布而更加完善。

    VR技術(shù)概念分類簡介

    VR技術(shù)分為虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡稱：VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，簡稱：AR）、混合現(xiàn)實(shí)（Mixed Reality，簡稱：MR）、影像現(xiàn)實(shí)（Cinematic Reality，簡稱：CR）、360度VR影視（360 Virtual Reality，簡稱：360 VR）等。如何區(qū)分增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR和混合現(xiàn)實(shí)MR，簡而言之，即，VR是所看到的一切都可以判斷是假象；AR是能判斷哪個(gè)是真的，哪個(gè)是假象；MR是已經(jīng)無法判斷哪個(gè)是真的，哪個(gè)是假象。

    現(xiàn)階段，開發(fā)制作VR、AR、MR及CR的工具引擎主要有Unreal、Unity、Cryengine、TORQUE、COCOS、UNIGINE等。目前正處在VR的開發(fā)發(fā)展期。所以，盡管是群雄割據(jù)但還沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。基本上還是各說各的為多。所以，有條件還需要進(jìn)一步地開發(fā)出通用的VR硬件裝備加入到混合現(xiàn)實(shí)（MR）及影像現(xiàn)實(shí)（CR）的內(nèi)容制作及播放環(huán)節(jié)中。同時(shí)進(jìn)一步改造現(xiàn)有的傳統(tǒng)影院，以適合發(fā)展中的各種形態(tài)和制式的虛擬現(xiàn)實(shí)還放體系。

    虛擬現(xiàn)實(shí)“元年”的時(shí)代展望

    一百年來，人類對感受視聽媒體新方式的技術(shù)探求和對無限自由交互體驗(yàn)的憧憬在當(dāng)下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)爆炸的條件下已得到了初步的成果。當(dāng)今中國的文化建設(shè)也發(fā)展到了一個(gè)新的階段，新媒體近兩年來大規(guī)模的崛起帶動了中國文化藝術(shù)市場進(jìn)一步繁榮的新契機(jī)。2015年中國電影票房超過440億元人民幣，2016年的第一季度更是達(dá)到了145億元人民幣，2月份的中國電影票房成為了世界第一名。因此，已煥然一新的新媒體今后必將成為“新常態(tài)”時(shí)期我國文化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。

    通過研究互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代背景下的虛擬現(xiàn)實(shí)視聽新媒體技術(shù)的發(fā)展趨勢及藝術(shù)發(fā)展創(chuàng)新模式，可以為不斷深化推進(jìn)國家“供給側(cè)改革”及增進(jìn)國家“軟實(shí)力”注入源源不斷的新活力。而虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容創(chuàng)作所必要的攝影、錄音、動作捕捉、視頻音頻剪輯、特效合成、游戲引擎開發(fā)等基本技術(shù)元素現(xiàn)在業(yè)已成熟。所以，結(jié)合電影、動畫、電視、游戲的特長之后而演變出來的全新的，具備了實(shí)時(shí)、沉浸、交互、構(gòu)想、自主、變化與藝術(shù)特征的虛擬現(xiàn)實(shí)視聽新技術(shù)，我們可以用“數(shù)字蜃景”來描述這一個(gè)在“互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代”背景下出現(xiàn)的新概念。因此，了解和掌握現(xiàn)階段的虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展概況，由此也可以發(fā)現(xiàn)和推想出如下一些未來發(fā)展中亟待解決的新問題。

    高效的“小型化”裝備

    通過研究對比發(fā)現(xiàn)，前階段的VR裝備基本上可以滿足虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和360度VR影視的需要。利用計(jì)算機(jī)連接的VR頭戴式眼鏡和安裝了VR App的智能移動客戶端嵌入到頭戴式裝具，如VR BOX，可以基本完成第一人稱角色扮演游戲的娛樂活動，也可以用來觀看360度VR影視作品。但是，進(jìn)入到混合現(xiàn)實(shí)和影像現(xiàn)實(shí)的需求程度，則受制于硬件裝備的效能和尺寸、能耗的影響。特別是圖形服務(wù)器、高耗能工作站級別的裝備器材不能隨身攜帶。因此，MR及CR層面的硬件開發(fā)仍需要經(jīng)歷一個(gè)打破科技瓶頸的技術(shù)開發(fā)過程，需要在硬件顯卡及中央處理器的功耗效率上進(jìn)行深度的改良完善。只有在此過程完成之后，才可能形成徹底的模糊真實(shí)世界與虛擬世界邊界的自由自在的移動虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。

    快速的“恐怖谷”跨越

    由于目前虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備受制于硬件裝備效能的影響，在MR及CR層面上的虛擬人偶角色的開發(fā)將會遭遇“恐怖谷”問題。

    “恐怖谷”理論是日本機(jī)器人專家森政弘在1970年提出的關(guān)于人類對機(jī)器人和其他物體感覺的假設(shè)理論。森政弘認(rèn)為，人偶玩具或機(jī)器人的仿真度越高人們越有好感，但當(dāng)達(dá)到一個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，這種好感度會突然降低，越像人越會產(chǎn)生反感而且會引起恐懼。因?yàn)檎麄�(gè)機(jī)器人有著非常僵硬恐怖的感覺，觀者面對機(jī)器人有如面對行尸走肉。所以心理恐懼感受會降至谷底。所以，稱之為“恐怖谷”。而當(dāng)機(jī)器人的外表、動作和人類的相似度再繼續(xù)上升的時(shí)候，人類對他們的情感反應(yīng)又會變回正面，貼近人類與人類之間的移情作用。

    因此，開發(fā)者要繼續(xù)提升硬件裝備效能，以使得虛擬人偶角色能夠快速地跨越“恐怖谷”，達(dá)到逼真的人物形象感受，才能繼續(xù)有效促進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的豐富和發(fā)展。

    心動的“性價(jià)比”挑戰(zhàn)

    2007年，iPhone智能手機(jī)的出現(xiàn)打破了智能移動客戶端發(fā)展停滯不前的僵局，開啟了智能移動客戶端應(yīng)用App的新天地，智能移動客戶端變成了人人必備的重要工具。

    目前，利用計(jì)算機(jī)連接VR頭戴式眼鏡和安裝了VR App的智能移動客戶端嵌入到頭戴式的VR BOX虛擬現(xiàn)實(shí)裝備也正處在發(fā)展期，類似魚龍混雜、群雄蜂起的中國歷史“春秋時(shí)期”。高性能的設(shè)備，如Hololens的價(jià)格約3000美元；而Magic Leap據(jù)估算成本大約在高性能圖形工作站之上；即使是滿足一般需要、能夠觀看360度VR影視內(nèi)容和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的智能移動客戶端也大于3000元人民幣。而資金雄厚、眾望所歸的Magic Leap僅計(jì)劃在兩年內(nèi)推出普通客戶版本的頭戴式眼鏡，完成從目前大于5000美元過渡到500美元的成本演化之路。

    因此，如何提高性能減低價(jià)格，又使得設(shè)備小巧玲瓏、令人賞心悅目則是虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備發(fā)展期所不得不面臨的重大挑戰(zhàn)。

    規(guī)避“魔域煞星”玩家

    《精靈寶可夢Go》游戲有效地打破了游戲參與者“宅”的屬性，讓參與者廣泛游歷于城市田野，使得游戲參與者獨(dú)自的封閉空間變成了開放環(huán)境下的運(yùn)動參與。

    由于專心致志地捕捉“精靈寶可夢”和對戰(zhàn)有可能忽視真實(shí)環(huán)境出現(xiàn)的危險(xiǎn)，這個(gè)游戲推出之后不久就引發(fā)了眾人對于安全問題的議論。游戲者在各種情況下都有精靈捕捉的欲望，美國白宮也必不可免的成為了游戲的“道場”，甚至美國國務(wù)院每日新聞簡報(bào)都會成為記者的抓寶點(diǎn)。

    因此，如何避免虛擬現(xiàn)實(shí)中的某些內(nèi)容突然成為熱門的社會焦點(diǎn)，避免虛擬現(xiàn)實(shí)游戲的參與者在游戲中出現(xiàn)不受歡迎甚至有危害的狀況、并成為公共場所的“魔域煞星”，也是需要游戲開發(fā)者與使用者以及旁觀者深入研究與討論的問題。

    日升月落中孕育著日新月異，平凡之中隱藏著偉大的發(fā)展契機(jī)。

    當(dāng)下的中國在虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展模式所進(jìn)行的研究是基于2015年政府工作報(bào)告中的重要主題——“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的。我們認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代不僅是中國經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效升級的“新引擎”，而且新事物的誕生可以滿足大眾迫切的文化需求，同時(shí)還創(chuàng)造了新的文化形態(tài)，這將深刻改變中國的面貌。

    因此，伴隨著VR“元年”的到來，在文化層面對于虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展及未來形態(tài)演進(jìn)方面所進(jìn)行的研究，不僅可使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)新興產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深度的融合，而且還可以創(chuàng)造出新的發(fā)展生態(tài)來提升全社會的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力。

    （作者侯明系北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院藝術(shù)與傳媒學(xué)院講師。作者姚國強(qiáng)系北京電影學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。）

    中國藝術(shù)報(bào) 數(shù)字藝術(shù)專刊 第24期 2017年3月22日