從科幻小說到商業(yè)現(xiàn)實

自從 Facebook年更名為 Meta 以來，關于元宇宙的熱議不斷，人們對虛擬世界的興趣也重新燃起，因為盡管虛擬現(xiàn)實 (VR) 的概念由來已久，但該技術現(xiàn)在才開始真正得以應用。

定義元宇宙和虛擬現(xiàn)實

首先是 The Metaverse，這個概念至少可以追溯到 1984 年，當時威廉·吉布森 (William Gibson) 寫了他的小說《神經(jīng)漫游者》( Neuromancer )，這個概念一直是科幻小說的常規(guī)特征。

幾十年來，VR 一直是流行文化的一部分，出現(xiàn)在《黑客帝國》、《電子世界爭霸戰(zhàn)》和《頭號玩家》等電影中。自從 Oculus Rift、PlayStation VR、Valve Index、HoloLens 甚至 Google Glass 等消費設備推出（偶爾失?。┮詠?，該技術一直穩(wěn)步走出科幻領域，進入商業(yè)現(xiàn)實。但還有很長的路要走。

本文把虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術作為一個由三個主要類別組成來討論：一端是完全身臨其境的虛擬現(xiàn)實，另一端是增強現(xiàn)實 (AR)，在中間，稱之為“融合現(xiàn)實”（MR）的各種方法。

這個范圍可以被認為是一個更廣泛的類別，稱為“擴展現(xiàn)實(XR)”，它包括上面定義的三個類別以及觸覺和空間音頻等支持技術。

未來，XR擴展現(xiàn)實可能包括腦機接口、氣味和溫度反饋，甚至可能包括味覺。由于各種原因，這些未來的概念還沒有出現(xiàn)，但主要是因為在設備上仍然需要進行大量的研發(fā)工作。還不清楚感官接口的數(shù)據(jù)是什么樣的，但現(xiàn)階段確實擁有用于 AR/VR、觸覺和空間音頻的設備和數(shù)據(jù)，因此這些正在向前發(fā)展。

我們經(jīng)常被問到的問題是，“為什么擴展現(xiàn)實還沒有起飛？為什么不是到處都是XR？” 要回答這些問題，并討論我們如何努力實現(xiàn)包含元宇宙體驗的未來，我們需要審視當今存在的一些局限性。

擴展現(xiàn)實的局限性

對于 AR，眼鏡笨重、笨拙，而且基本上只有一種款式。還記得谷歌眼鏡或 Snapchat 眼鏡嗎？如果你喜歡這種風格，那就太好了。否則，無論這項技術多么酷，你都可能不會佩戴它們。人們需要多種風格選擇，因此要實現(xiàn)真正的廣泛應用，技術需要能夠兼容多種選擇。

至于 VR 耳機，一個簡單的事實是大多數(shù)人不想長時間佩戴耳機。它們很重而且會發(fā)熱，所以你會感到熱和出汗，這只會讓你感到不舒服。

但它們適合短時間佩戴，例如模擬從飛機上跳下或與大白鯊一起自由潛水。但它們不是大多數(shù)人用來觀看故事片或玩電子游戲三個小時的那種設備。當談論 AR 或混合現(xiàn)實設備時，它們可能會變得更加笨重。例如，你永遠不會看到大多數(shù)人在公共場合佩戴 HoloLens。但隨著設備變得更小、更舒適，這種情況可能會改變。

未來的混合現(xiàn)實/融合現(xiàn)實設備還需要更多功能和更廣闊的視野，以便為 AR 應用提供更先進的透視顯示。實現(xiàn)這一目標需要更多、更好的攝像頭、紅外 (IR) 攝像頭或其他傳感器來創(chuàng)建準確的空間地圖，從而提高整體體驗質量。設備制造商都知道這些挑戰(zhàn)，并且已經(jīng)在研究解決方案。

構建虛擬世界需要將數(shù)據(jù)處理從硬件設備上移開

無論用戶使用的是什么設備，虛擬/增強/融合現(xiàn)實世界實際上是什么樣子的？是 AR，將不同的皮膚覆蓋到真實世界的環(huán)境中，讓現(xiàn)代城市看起來像中世紀，還是改變人們的衣服？或者我們是在談論現(xiàn)實世界的真正虛擬表示，就像你所在城市的數(shù)字雙胞胎？

還有更奇幻的：完全身臨其境的虛擬環(huán)境，在現(xiàn)實世界中根本不存在。無論我們談論的是什么，都需要進行大量計算，而且設備本身太小，無法容納呈現(xiàn)這些體驗所需的所有處理能力。

為了讓眼鏡和耳機變得更小、更輕、更便攜，同時也能夠處理所需的功能，移動網(wǎng)絡必須得到改進。為了使設備更小、電池壽命更長和發(fā)熱更少，我們需要將處理能力卸載到網(wǎng)絡邊緣。這必須以延遲保持在或低于 20 毫秒閾值的方式完成，因為在 VR 中超過 20 毫秒的延遲，人們會感到惡心。設備跟蹤和識別快速移動物體的一些高級 AR 應用程序將需要更低的延遲，低至 5 毫秒范圍。

隨著時間的推移，我們會看到在頭戴式設備本身上完成的計算越來越少。為了使設備移動，我們的 5G（和 6G）網(wǎng)絡將需要處理網(wǎng)絡吞吐量、邊緣計算和延遲的能力；我們需要低延遲、低抖動、高帶寬和超可靠且無丟包的傳輸網(wǎng)絡。我們正在實現(xiàn)目標，但網(wǎng)絡還不能做到這一切。

卸載圖形處理和渲染技術

我們需要更強大的網(wǎng)絡，不僅是因為縮小設備的需要推動了邊緣計算需求，還因為虛擬世界需要大量的圖形處理和渲染。這種渲染需要在邊緣完成，渲染的世界近乎實時地返回給設備和佩戴者。

將圖形處理和渲染轉移到邊緣為設備變得更小、更輕打開了大門，但它也為復雜渲染的新創(chuàng)新奠定了基礎，這些創(chuàng)新可以遠程發(fā)生并返回給設備。遠程渲染視頻游戲等相對線性的虛擬世界是一回事，而實時渲染現(xiàn)場體驗則完全是另一回事。

一些設備已經(jīng)嘗試了不同的卸載計算能力模型：Valve Index是一種 VR 設備，它通過有線連接連接到高性能計算機，主要用于游戲。

然后是一家名為Nreal的公司提供了一套 AR 眼鏡，它使用有線連接來利用智能手機的處理能力。雖然這兩個示例都使用有線連接，但它們都在將我們推向可以通過無線網(wǎng)絡訪問、處理和呈現(xiàn)的應用程序、設備和虛擬世界。

還有一種稱為 SideLink 的技術正在 3GPP 中標準化，以允許某些蜂窩設備無需通過核心網(wǎng)絡即可相互通信。這有可能對 VR 和 AR 渲染非常有用，因為藍牙等短距離無線技術速度太慢，無法有效處理這些應用程序的高帶寬需求。這些創(chuàng)新激發(fā)了眼鏡等設備有朝一日取代手機的潛力。

互操作性是關鍵

Facebook/Meta 會“擁有”元宇宙嗎？他們將擁有一個虛擬世界，他們可以稱之為元宇宙，但他們不會擁有所有元宇宙，就像他們今天擁有互聯(lián)網(wǎng)一樣。元宇宙將是我們可以訪問的虛擬世界的集合，非常像互聯(lián)網(wǎng)，有無數(shù)的站點可用于各種可以想象的目的。元宇宙的某些部分可能是現(xiàn)實世界的數(shù)字雙胞胎，某些部分可能是現(xiàn)實世界與虛擬世界的合并版本，而其他部分可能仍然完全是虛擬的。

元宇宙最終將變得去中心化和設備獨立。而且，就像互聯(lián)網(wǎng)一樣，它需要一系列標準、協(xié)議和通用 API 才能確保其正常工作并具有高度的互操作性。一旦發(fā)生這種情況，用戶將能夠使用手機等智能設備通過 5G（或 6G）網(wǎng)絡訪問 Facebook Metaverse，就像你能夠使用 Sony 設備通過 AT&T 網(wǎng)絡訪問 Google 的虛擬世界一樣輕松。

如果設備和世界像今天一樣在很大程度上保持專有，增長潛力將受到限制。Metaverses 的互操作性標準將是必不可少的，就像 MPEG 用于視頻壓縮和 3GPP 用于蜂窩通信一樣。在虛擬世界中，無論您使用哪個提供商訪問，您都可以進入不同的區(qū)域，每個企業(yè)都將在虛擬世界中擁有自己的品牌特定體驗，就像他們在現(xiàn)實世界中所做的那樣。

為了為最多的用戶提供最高質量的體驗，設備和網(wǎng)絡的互操作性至關重要，并且必須標準化。一旦制定了這樣的標準，就沒有任何一家公司擁有該標準，就像沒有一家公司擁有 3GPP 或 MPEG 一樣。

元宇宙會是什么樣子？

那么，一旦我們到達那里，將如何使用擴展現(xiàn)實呢？我們預計游戲仍將是一個重要的驅動力，就像今天一樣。但是我們還有很多其他方法可以看到這項技術的形成。

如果我們可以設計一個虛擬體育酒吧，在那里可以通過 VR 設備觀看任意數(shù)量的比賽并通過移動你的頭部看向不同的方向來改變頻道；或者，在觀看賽車時，可以將沉浸式體驗的視角從駕駛座切換到維修區(qū)或看臺；如果你可以模擬與鯊魚一起潛水、跳傘或參觀世界級博物館，會是怎樣的體驗？元宇宙的可能性似乎無窮無盡。

我們距離真正標準化、開放的元宇宙可能還有 15 到 20 年或更長時間。與此同時，我們會看到無數(shù)公司嘗試他們自己的元宇宙，就像 Facebook 提出的 big-M Metaverse 一樣。但 Facebook/Meta 最終會擁有這一切嗎？當然不是。Facebook 可能擁有一個“品牌化”元宇宙，但會有許多元宇宙可供探索和享受。

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