自西班牙古岩洞中發現了史前古人類刀耕火種的活動壁畫以來，再現真實社會場景的視听藝術夢想就伴隨著人類文明發展，在歷史長河中不斷創新和完善。能夠隨時體會像夢一樣的動態圖像，記錄真實社會場景的畫面和聲音，能夠將腦中打開的想象空間與現實世界投影的畫面與聲音還原並連接在一起，也是無數發明家、科學家和藝術家孜孜以求的終極人生目標。

    活動影像高科技發展歷程

    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，主人公簡短地敘述了一種具有嗅覺、觸覺和全息眼鏡為基礎的虛擬現實系統。

    第二次世界大戰之後，電影和電視技術得到了快速發展。彩色、寬銀幕、立體聲技術、環幕電影相繼在電影中得到了應用。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146度景物，使用6聲道磁性聲帶的立體環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，還創新地再現了水平範圍內的听覺感受。

    1955年，美國迪斯尼電影公司將環幕電影作為一種特種電影進行了開發和研制，采用了11台16毫米攝影及11台放映機的環幕電影系統。1966年，這套系統改成了由9台35毫米攝影及9台放映機組成的環幕電影系統，被稱作西爾卡拉瑪系統。

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

    1968年，伊凡•甦澤蘭（Ivan Sutherland）與學生鮑勃•斯普魯（Bob Sproull）創造了第一個可以用于虛擬現實及增強現實的頭戴式顯示器系統。由于系統非常沉重需要掛在天花板上，所以該裝置被稱為“達摩克利斯之劍”。

    伴隨著20世紀70年代末的信息技術與計算機的興起，虛擬現實技術迎來了高速發展的時期。1982年，游戲行業久負盛名的美國Atari公司成立了虛擬現實研究實驗室。賈瑞恩•拉尼爾（Jaron Lanier）持續對虛擬現實的相關技術進行了研究和開發。1984年，他創辦的VPL Research公司在研究可視化編程語言和數據手套等虛擬現實設備方面取得了進展，他提出了“虛擬現實VR技術”，使得“虛擬現實”成為當下廣為人知的技術概念。

    2012年，奧庫魯斯公司（Oculus）生產的虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）產品——“Oculus Rift”眼鏡，通過國外知名眾籌網站Kick Starter募集到了160萬美元的風投資金。

    2014年，奧庫魯斯公司被著名的美國社交網絡平台——臉書公司（Facebook）以20億美元的價格邀約收購。這次資本市場的收購行為預示著VR技術開始復甦。

    2015年，也就是所謂的VR“元年”，全球資本市場開始大規模投入資金，搶佔工業4.0與互聯網+時代的新視听傳媒市場份額，從發展的角度實現了VR技術的第三次爆發。

    信息技術推進下的影視藝術技術、電子游戲與VR技術的發展回溯

    當前，信息技術的高速發展大大地推進了影視藝術和技術的數字化發展進程。

    2009年，以電影《阿凡達》為標志的影視藝術技術數字化的3D電影在全球獲得了空前的票房。而伴隨著電影產業的發展而發生變化的文化娛樂產業（包括電子網絡游戲領域），也從20世紀70年代起的各種固定的游戲街機發展到了能夠在智能移動客戶端進行實時交互式的電子網絡游戲。

    當下，利用智能移動客戶端可以隨時隨地自主選擇是看電影還是在互聯網上玩游戲、通訊抑或是自助學習。因為，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用軟件，還具備全球定位系統和位置感知陀螺儀。因此，智能移動客戶端是當下實現虛擬現實體驗更合適的工具之一。

    當下的虛擬現實技術是一種綜合利用計算機系統圖形技術和各種顯示及控制設備接口、在計算機上生成多源的信息融合交互式三維動態視听虛擬及真實場景、結合空間感知的“即時定位與地圖構建”技術（Simultaneous Localization and Mapping,簡稱︰SLAM），使得設備實時獲取周圍的環境信息，精確地將虛擬物體放在正確的位置，利用觀者的實體行為數據提供觀者沉浸于該仿真的虛擬環境中的一種新媒體視听新技術。

    1994年，隻果公司在其全球開發者大會中展示了QuickTime VR技術。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建起一個虛擬的真實場景和物體，在播放器中由觀者選擇觀看。

    QuickTime VR具有沉浸交互自主特點，除了QuickTime VR技術之外還有計算機端的電子游戲，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行，而是在虛擬空間環境中以“扮演角色”的身份身臨其境地體驗游戲帶來的視听沖擊，這就增強了游戲的主動性和真實感。在這種角色扮演游戲中，游戲參與者往往負責扮演角色在一個寫實或虛構世界中活動，並在多個計算機設計的關卡地圖中通關完成任務。《使命召喚》就是一個第一人稱射擊游戲。游戲參考了大量的電影電視劇情節，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實的場景地圖中一試身手。

    計算機端的電子游戲是實時交互的媒體，其制作方法不同于電影電視的拍攝剪輯，而需要利用計算機的編程語言來編寫“游戲引擎”（Game Engine）和使用軟件開發工具SDK（Software Development Kit）來進行游戲項目的開發，加上美術與聲音素材的參與，再利用計算機中央處理器和圖形顯示芯片才能投射到固定端的顯示設備和听音設備上，帶來視听的完美呈現。如在《使命召喚》中，游戲設計者采用了“戰栗”的Quake引擎；而《極品飛車》則采用了“霜凍”的Frostbite引擎。當下，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，“關卡模式”的電子游戲一般都要分為若干個章節，讓游戲者在不同的虛擬場景中與各種角色或道具發生交互行為。因此，其游戲高度逼真的視听娛樂沉浸感就使得游戲參與者津津樂道，從而獲得巨大的認同和成功。

    2014年，Unity公司作為第一個支持Oculus Rift眼鏡的引擎，吸引了大批開發者投身虛擬現實VR項目的開發中，從而正式打響了這場VR之戰。2015年，MWC 2015中的HTC公司與曾制作《半條命》（Half-Life）等獨創電子游戲的Valve公司聯合開發的VR虛擬現實頭盔產品HTC Vive亮相。

    到了2016年，對開發虛擬現實技術的Magic Leap公司的風險投資越演越烈。在完成了C輪的融資後，Magic Leap公司的估值至少已達到了45億美元，徹底導致了2016年虛擬現實VR產業的大爆發。

    2016年7月6日，由任天堂公司、Pok　mon公司和谷歌Niantic Labs公司聯合制作開發的增強現實寵物養成對戰類、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實世界里發現精靈，進行捕捉和對戰。游戲參與者作為精靈訓練師抓到的精靈越多會變得越強大，從而有機會抓到更強大更稀有的精靈。《精靈寶可夢Go》打破了以往游戲只能在設備所在場所游玩或者完全與游玩場所無關的設計，將大量虛擬寵物角色放到真實的地域中，在不同的地域設置道館展開抓捕和戰斗。將游戲參與者帶到城市的各個角落，走出去而不是“宅”在家成為了這款VR游戲的主題。

    目前來看，世界範圍內已開發或正在開發的虛擬現實概念、技術及其應用產品的公司如雨後春筍般層出不窮。因此，如何在虛擬現實這個大的技術概念範圍內進行合理的分類，以及辨識VR的不同技術、VR產品的層次及其發展模式就成為了研究者一項必不可少的工作。目前，有關VR的國際技術分類標準及其定義仍有待進一步的確定。相信有關VR的開發技術將會隨著國際標準的正式公布而更加完善。

    VR技術概念分類簡介

    VR技術分為虛擬現實（Virtual Reality，簡稱︰VR）、增強現實（Augmented Reality，簡稱︰AR）、混合現實（Mixed Reality，簡稱︰MR）、影像現實（Cinematic Reality，簡稱︰CR）、360度VR影視（360 Virtual Reality，簡稱︰360 VR）等。如何區分增強現實AR和混合現實MR，簡而言之，即，VR是所看到的一切都可以判斷是假象；AR是能判斷哪個是真的，哪個是假象；MR是已經無法判斷哪個是真的，哪個是假象。

    現階段，開發制作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的開發發展期。所以，盡管是群雄割據但還沒有統一的技術標準。基本上還是各說各的為多。所以，有條件還需要進一步地開發出通用的VR硬件裝備加入到混合現實（MR）及影像現實（CR）的內容制作及播放環節中。同時進一步改造現有的傳統影院，以適合發展中的各種形態和制式的虛擬現實還放體系。

    虛擬現實“元年”的時代展望

    一百年來，人類對感受視听媒體新方式的技術探求和對無限自由交互體驗的憧憬在當下虛擬現實技術爆炸的條件下已得到了初步的成果。當今中國的文化建設也發展到了一個新的階段，新媒體近兩年來大規模的崛起帶動了中國文化藝術市場進一步繁榮的新契機。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後必將成為“新常態”時期我國文化與經濟發展的重要組成部分。

    通過研究互聯網+時代背景下的虛擬現實視听新媒體技術的發展趨勢及藝術發展創新模式，可以為不斷深化推進國家“供給側改革”及增進國家“軟實力”注入源源不斷的新活力。而虛擬現實內容創作所必要的攝影、錄音、動作捕捉、視頻音頻剪輯、特效合成、游戲引擎開發等基本技術元素現在業已成熟。所以，結合電影、動畫、電視、游戲的特長之後而演變出來的全新的，具備了實時、沉浸、交互、構想、自主、變化與藝術特征的虛擬現實視听新技術，我們可以用“數字蜃景”來描述這一個在“互聯網+時代”背景下出現的新概念。因此，了解和掌握現階段的虛擬現實發展概況，由此也可以發現和推想出如下一些未來發展中亟待解決的新問題。

    高效的“小型化”裝備

    通過研究對比發現，前階段的VR裝備基本上可以滿足虛擬現實、增強現實和360度VR影視的需要。利用計算機連接的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，進入到混合現實和影像現實的需求程度，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層面的硬件開發仍需要經歷一個打破科技瓶頸的技術開發過程，需要在硬件顯卡及中央處理器的功耗效率上進行深度的改良完善。只有在此過程完成之後，才可能形成徹底的模糊真實世界與虛擬世界邊界的自由自在的移動虛擬現實體驗。

    快速的“恐怖谷”跨越

    由于目前虛擬現實設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將會遭遇“恐怖谷”問題。

    “恐怖谷”理論是日本機器人專家森政弘在1970年提出的關于人類對機器人和其他物體感覺的假設理論。森政弘認為，人偶玩具或機器人的仿真度越高人們越有好感，但當達到一個臨界點時，這種好感度會突然降低，越像人越會產生反感而且會引起恐懼。因為整個機器人有著非常僵硬恐怖的感覺，觀者面對機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”。而當機器人的外表、動作和人類的相似度再繼續上升的時候，人類對他們的情感反應又會變回正面，貼近人類與人類之間的移情作用。

    因此，開發者要繼續提升硬件裝備效能，以使得虛擬人偶角色能夠快速地跨越“恐怖谷”，達到逼真的人物形象感受，才能繼續有效促進虛擬現實內容的豐富和發展。

    心動的“性價比”挑戰

    2007年，iPhone智能手機的出現打破了智能移動客戶端發展停滯不前的僵局，開啟了智能移動客戶端應用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，利用計算機連接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虛擬現實裝備也正處在發展期，類似魚龍混雜、群雄蜂起的中國歷史“春秋時期”。高性能的設備，如Hololens的價格約3000美元；而Magic Leap據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影視內容和增強現實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僅計劃在兩年內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格，又使得設備小巧玲瓏、令人賞心悅目則是虛擬現實設備發展期所不得不面臨的重大挑戰。

    規避“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，使得游戲參與者獨自的封閉空間變成了開放環境下的運動參與。

    由于專心致志地捕捉“精靈寶可夢”和對戰有可能忽視真實環境出現的危險，這個游戲推出之後不久就引發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”，甚至美國國務院每日新聞簡報都會成為記者的抓寶點。

    因此，如何避免虛擬現實中的某些內容突然成為熱門的社會焦點，避免虛擬現實游戲的參與者在游戲中出現不受歡迎甚至有危害的狀況、並成為公共場所的“魔域煞星”，也是需要游戲開發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展契機。

    當下的中國在虛擬現實發展模式所進行的研究是基于2015年政府工作報告中的重要主題——“大眾創業、萬眾創新”的基礎上所進行的。我們認為，互聯網+時代不僅是中國經濟提質增效升級的“新引擎”，而且新事物的誕生可以滿足大眾迫切的文化需求，同時還創造了新的文化形態，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實的發展及未來形態演進方面所進行的研究，不僅可使傳統產業與互聯網新興產業進行深度的融合，而且還可以創造出新的發展生態來提升全社會的創新力和生產力。

    （作者侯明系北京郵電大學世紀學院藝術與傳媒學院講師。作者姚國強系北京電影學院教授、博士生導師。）

    中國藝術報 數字藝術專刊 第24期 2017年3月22日