翟广涛：VR在科普中的应用机遇非常大

　　“VR市场规模非常大，其中的教育领域预测到2025年会有7亿美元的市场规模。” 在由科普中国网主办的第一期《科普中国·新参》沙龙上，上海交通大学电子信息与电气工程学院电子工程系研究员，博士生导师翟广涛对VR教育市场做出了自己的判断。他提出，随着VR教育市场的不断扩大，自然会有资本的跟进，从而推动技术的发展，继而再推动市场，从而形成良性循环，“VR在科普中的应用机遇非常大。”

　　翟广涛解释称，VR在科普中的应用机遇，基于其沉浸性、交互性、构想性，从而使得应用场景更加生动，临场感更强。“VR在科普应用中有利于公平化，因为VR内容做成课件之后，每个人看到的都一样，这样就不存在因老师水平差异带来教育成果的不同。再进一步可以实现定制化、个性化，这也是传统科普方式很难实现的。” 翟广涛指出，目前VR已经开始渗透到教育科普行业的很多领域，如VR公司做教育，教育公司做VR，上市公司布局VR教育，媒体也在涉足VR教育，包括高校已经有VR的实验室等。

　　由于我国教育科普市场的人口基数庞大，中国历来又特别重视教育，翟广涛判断这个行业肯定会有非常好的发展。

　　然而，任何新生事物的发展，都会伴随着相应的问题与挑战。翟广涛认为VR教育科普有来自几个方面的挑战：

　　第一，贵

　　做科普肯定要大家买得起才有利于普及。但是首先高质量的VR显示设备就很贵，5000多算便宜的，HTC 8000多算中档，市场还有超过3.2万元的设备，而这只是头戴设备。主机更贵，现今市面上买得到的最便宜的笔记本，能带动VR的需要1.7万，真正实施VR教育或科普，光头盔和主机投入就不在小数。

　　其次，输入设备更贵，包括眼动控制，手套或许还在可承受范围，但是全套的姿态追踪设备下来就会很贵了。

　　另外就是全景视频的采集设备，电影级采集设备特别贵。民用设备的拍摄效果的基本不能用普遍较差，照片还可以，但是视频真的比较差受到分辨率和码率限制，效果一般难以达到预期。商用级别目前普遍超过10万元，有些高端设备的大多数不卖只租，租金达到4500美元一天，想要获得高质量的内容非这样级别的设备不可。

　　“我还没有提到相机阵列，这就没边了。总之各类设备综合下来，要达到比较理想的效果，从采集到处理到显示的系统是比较昂贵的。”

　　除了设备贵，内容也很贵。这些设备可以很快上手，但是需要有创意和审美的工作人员。我们实验室一直想做有自主知识产权的动画形象，自己做一些研究和推广。我们跟游戏公司合作设计了两个卡通人物，我们调了一下大小，初步整个感觉还可以。真正放进来用的时候好恐怖又遇到了不少问题，也这花了不少金钱钱和时间。目前模型做起来的确比较麻烦，还不是没经验的人花工夫就能做得出来的。

　　还有引擎。流程非常复杂，，比如参加一个比较完整的VR引擎培训要5万才能学下来，所以整个引擎的学习成本也非常高。“我看VR科普老提到一个例子，做化学实验把什么和什么放到一起能炸了，这得有得有化学和物理模型的支持反应，这些东西考虑进去就更复杂了，不是简单想想想就好了，真正实现过程当中引擎模拟过程很贵。”

　　再有就是培养合格的“VR师”，让他全面掌握模型、引擎的培养成本非常高。

　　第二，晕

　　晕最主要的外部原因叫延迟。翟广涛进一步解释称，“我们产生一个动作后，对看到画面的预期和真正看到画面之间的时间差，有一个黄金准则是不能大于20毫秒，这是允许延迟的上限。针对90和60Hz的刷新率，16.7毫秒显示是设备之间两帧刷新的间隔，此时减去新的时间，只剩3.3毫秒，需要完成采集信息给引擎、给显卡、又告诉屏幕做相应的处理，这个时间就比较紧张了。虽然现在很多加速技术，如Time warping、Frame queuing、 Front buffer rendering等都是英特尔等做的，有这些技术虽然能刚满足人不是特别晕，但这并不代表人不会不晕，，这跟人的生理心理状况和显示内容相关。敏感的话一定会晕。”

　　翟广涛提到晕的另外一个原因是空间分辨率。“我们比较理想的视网膜屏定义是大约10英寸距离上每屏300ppi的像素密度像素，即每一个视角的一度里有60像素，以HTC Vive为例，其水平视角为110度，垂直120度，合计需要12-13K分辨率，而设备，实际分辨是刚刚到2K，这其中差了6倍。分辨率不够高的一个重要原因是传不动，12K分辨率在90Hz条件下需要大约120Gbps的带宽，而现在HDMI 2.0和2.1版本的带宽是18Gbps和48Gbps，这也是限制分辨率上不去的主要原因。”

　　除了上述原因外，还有一个内部原因：前庭和视觉冲突。前庭负责感知运动的器官东西，“这个问题怎么解决呢？也不是不能解决，解决的方案就是做更低的延迟，更好的追踪，让人能够动起来，人可能头动不是那么准，走动起来人的眩晕感也不是那么会降低晕。，可以做更好的追踪，可以让全身都贴上跟踪点，在自由环境里可以走，这会好一些。再或者用做万向跑步机让你走起来自由移动。但这么做的成本又很贵，一个系统又需要几十上百几百万，不大可能用于实际大规模推广的商用。”

　　针对科普在实际应用中的具体问题，翟广涛提到还有几个挑战：

　　第一，设备线多。真正使用的时候绊倒的情况可能发生。包括数据线、音频线、HDMI、USB、耳机等等。目前，不可能一个人带着头盔走，一定要有人在旁边协助他。

　　翟广涛指出，多人虚拟环境科技馆里的人多中，人人带着头盔，互相如果高速移动中撞上，想躲都躲不开。更不用提还有救火、疏散等等实际限制。所以同时体验的人多了是不可能的。另一方面，VR环境中，最多只能4个人同时使用，多人大空间里交互变得非常困难。VR环境里人与人之间交流非常欠缺，这在一定程度上降低了科普的效率。

　　另外一个挑战就是其它感官刺激的模拟。，如目前VR系统中对视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉在VR里感觉是的关注度是依次下降的。“目前找到唯一能够处理嗅觉和一定程度触觉的设备是这样的，有一个孔发出味道，另外一个喷水，还有一个吹风，我没用过，但是据用过的人说快憋死了体验不佳。而这是目前市面上唯一一个支持嗅觉的VR配件。”

　　虽然面临很多挑战，但是翟广涛依然认为，VR、AR、MR未来肯定是大有可为，而且市场规模很大，也是资本投资的热点。“但是在成本、眩晕、交互、安全等方面还有很长的路要走。”