VR游戏发展历程与分析

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VR游戏发展历程与分析

2023-10-20 21:23| 来源: 网络整理| 查看: 265

VR是这个世纪的新兴技术,在近年VR游戏越来越受到关注,那到底现在它的发展处于一个怎样的情况呢?现在是否有往相关行业投资的价值呢,我们可以从VR技术本身,以及的发展过程,以及未来形势的角度来分析。

VR全称Virtual Reality, 即为虚拟现实,可以通过显像技术,体感技术,以及电脑技术创造出让人有沉浸感的虚拟空间。能让使用者代入到虚拟环境中,于虚拟环境交互,目前被主要引用于多种领域模拟训练,电影,以及游戏中。

一、VR技术

而我们主要从VR游戏出发,这其中三项关键技术,一是屏幕技术,二是定位技术,三是虚拟世界的设计建模。

首先要做到虚拟现实,就需要为玩家至少虚拟出视觉,听觉的感官模拟,最重要的是视觉,目前VR是将两块显示屏放置在VR头盔内,当佩戴时屏幕镜片与眼睛只有一厘米上下的距离,对于屏幕质量分辨率的要求会更高,如果分辨率不够,你在VR中甚至能看见屏幕里的一个个显像单元“晶格”,就像隔着一层纱窗看东西,所以被称为纱窗效应。其次同样因为VR显像与眼睛足够近,尽可能的覆盖使用者的整个视野,并且画面跟着人的头部移动,由于有着更高的沉浸感,人眼会对画面流畅度的感受比正常使用电脑屏幕来的更加敏感,所以对于屏幕的刷新率延迟有着比一般电脑屏幕更高的要求,至少需要稳定90hz刷新率的画面才能让游玩过程带来的不适眩晕得到较好的控制。

第二点,是定位技术,你看见虚拟世界的方式是通过屏幕,而让虚拟世界中看见你则是通过定位技术,需要电脑获取你的视角以及双手手柄的相对位置,并且输入到虚拟世界中,虚拟世界和现实世界才实现了同步。目前的定位技术,跟电影中使用的动作捕捉技术相似,一种简单的方法是红外定位技术,是通过红外摄像机的视角输入隐藏于手柄与VR头盔上的多个红外定位点,组成位置数据和角度数据。然后计算出构建出模型来计算头盔和手柄的旋转角度和空间位置。最后输入到虚拟空间中。

而除了红外追踪技术,还有以Valve所研发的专利技术lighthouse灯塔技术也称空间定位技术,这项技术与之前依靠红外摄像头进行动作捕捉的技术不一样,它没有摄像头,它通过基站发射的激光进行定位,每隔10MS会进行一次20MS一个循环的X轴与Y轴交替扫描,在头盔与体感手柄上安装有大量的传感器组成阵列,当光敏传感器会在接受到X轴激光后,会开始计算Y轴激光到达的时间,这就得到的相对距离,然后通过计算X轴激光扫描瞬间的旋转角度,和Y轴的瞬间角度,就能找到一个交点,这是传感器在基站的相对方向,结合距离后就能得到准确的空间位置。而在头盔手柄上同时安装着其他传感器,他们的位置是固定的,所以通过计算不同传感器的反馈时间,就能计算出这个手柄/头盔的角度。

定位器

这就是两种主流的定位方式,按照体验来说灯塔技术无疑是具有更高的定位精度,和最快的反应速度,这是由于空间定位技术只需要计算时间数据就能完成定位,而红外定位因为需要借助摄像头的图像信息,处理图像信息所需的运算量要比计算时间数据要大得多,所以反应速度要更慢,而且激光定位的定位计算速度快,所以在同样时间内计算的次数也更多,所以定位的精确度也有更高的提升。也相应减轻了硬件负荷,这对于VR游戏体验来说,精确的定位能大大的增加沉浸感。但是相对于红外定位所需要的红外马克点,目前空间定位所需要的光敏传感器单元体积要大得多,而且由于定位必须要有足够的传感器组成阵列,最后导致了使用该项技术的HTC VIVE手柄体积过大,影响了使用舒适度。

(手柄上的传感器阵列)

而最后一点属于VR游戏开发设计,这个方面就涉及到更多的东西,这里不作过多赘述,简单总结出几个设计问题,第一个问题,对于VR游戏的设计,不仅是VR游戏,所有游戏设计最重要的一点是游戏性,而VR游戏的游戏性,需要从VR技术本身的特点充分了解,以VR的特点为起点去设计游戏的特点,VR拥有优秀的沉浸感,所以游戏可以设计具有冲击力的画面,配合合适的音效,就能够给玩家带来震撼刺激的视听体验,在这方面最常见的例子就是VR恐怖游戏和VR的过山车游戏。而在沉浸感中除了视听,还有一个重要的组成部分,是互动性,发挥好VR游戏独有的互动性是设计的关键,例如,你可以在虚拟的世界中与场景里的各种物件进行互动,你可以把能看到的一切杂物拿起来,扔出去,而在各种物体之间也应该有更真实的物理效果,肢体,或者手持的东西跟场景的碰撞干涉等,在普通的游戏中,由于操作方式受限于鼠标 键盘 手柄等,可以执行的操作有限,所以各种动作,是以一个既定的动画,流程一键播放完成的。例如一个射击游戏,你控制视角,同时也绑定了你持枪的整个动作随视角转动,当你需要换弹的时候则会播放一套装填动作,而在在VR中玩家获得了又一定自由度的双手,在玩VR射击游戏时,你可以拥有自由控制双手的能力,同时更多操作需要由自己的手完成,例如瞄准,换子弹,VR让你可以像使用真枪那样对武器的弹匣,快慢机,等进行拟真操作,更是可以进行一些特殊动作,例如视角外射击,枪斗术甚至于从敌人身上夺取武器,拔掉敌人枪械上的弹匣等等有趣的玩法,而对于近战,自由的攻击动作可以让游戏的爽快有质的飞跃。这是充分利用VR的互动性的主要例子,除此以外,还有在VR中使用各种炫酷的UI,调出互动菜单。都是值得重视的游戏内容。优秀的VR游戏能让玩家沉浸游戏中,并且会充分调动一个玩家的想象力,

第二个问题,就是VR游戏需要几乎零距离的盯着屏幕,所以游戏的画面要照顾到玩家,尽可能不要给玩家游玩带来头晕这样的生理不适,VR的画面不一定像别的游戏大作那样追求更真实更绚丽的画面,至少目前没那么需要,一方面是因为游戏设计需要考虑到优化问题,VR游戏对于流畅度的要求比一般游戏更高,需要稳定90帧以上的表现,对配置压力也更大。所以我们能看到近年的VR游戏画面都比较简陋。除了流畅度,画面风格颜色搭配也是需要注意的。

二、VR设备与VR游戏的发展

在了解完VR游戏的技术以后,就可以了解一下VR市场的发展情况。

虽然VR的试验产品更早就已经出现,但是由于要结合市场发展分析,所以我会从正式商业销售的产品说起。

2015年HTC率先发售了第一款正面向PC游戏的VR设备 VIVE,虽然VIVE有着笨重,手柄过大的缺点,但是拥有着名为“灯塔”的专利定位技术。不仅成为了行业的先行者,依靠着稳定精确的定位,至今仍然是VR设备的标杆。

 

 

(htc vive)

紧接其后的是在2016年,由Oculus推出了rift CV1,这款VR使用的是红外定位技术,虽然定位体验与VIVE有差距,但是它也有着至迄今最舒适的体感手柄设计,小巧而方便的手柄,比起VIVE,有着极其鲜明的对比,光靠这点就让它拥有了巨大的竞争力,价格也低于HTC。

(oculus rift CV1)

但是这时VR游戏的初期软件游戏生态长期处于简陋的状态,无论是游戏的质量还是数量远远不够。 而且这个时候的VR设备种类少且昂贵。高昂的价格,还不能带来足够的体验,VR成为了多数家望而却步的领域。

而在2017年一个来自中国的公司Hypereal,怀抱着巨大的野心,公布了自己所研发的国产VR相关技术,目的是打破由HTC的VIVE,和FACEBOOK 的oculus rift所带来的垄断,并且以更低廉的价格让VR能进一步的向一般玩家普及,同年他们的第一款PC VR hypereal pano 正式发售,经过的评测,它已经拥有可以与国际主流VR厂商一较高低的性能,各方面性能都达标,却只需要国外产品60%左右的价格,虽然无论在屏幕素质上,还是定位技术,软件优化上都比起大厂有所欠缺,但是也没什么致命短板,甚至在舒适度上还略胜一筹,头盔的总量比前两者更轻便,而且结合了PSVR的头盔设计,对于头盔的固定,调整松紧和屏幕距离 比起VIVE、rift CV1更加方便且佩戴舒适。而体感手柄的设计偏向于RIFT CV1的风格,握持比较舒适。而定位技术与rift CV1一样是红外摄像头,调教尚缺,但是已经满足各种游戏的定位需求。由此不难看出,无论是从质量上,还是价格上,HYPEREAL都达到了理想水平,竞争潜力可以说是相当巨大,虽然他不是当时国内唯一的新晋VR厂商,但是无疑它的表现最亮眼,可以想象将来它在获得成长后可以与国际大厂一较高下。

(hypereal pano)

然而,虽然对于产品角度而言无疑它是成功的,但是却忽视了当年市场的发展程度,在前文中提过,在这时,VR游戏仍然长期处于简陋而稀缺的状态,而VR本身还属于冷门的领域,市场狭小,而在冷门市场中推出新的产品那更是会成为冷门中的冷门,结果就在诞生的同年11月,HYPEREAL项目宣布解散。HYPEREAL以及同时期的小厂商们刚出生就成为了第一批牺牲者,在VR市场的寒冬中默默夭折。而事后的一两年将证明它们最大的错误就是来早了,

在这个时候我们将目光回到VR游戏的发展,来看一下在这两年的业界“寒冬”到底是个怎样的情况,虽然17年仍然是VR的冬天,但是春天到来的预兆已经显现。2017年2月,一个特殊的免费VR游戏VRCHAT默默上市,这将会在后面2018年的时候再开始讲解。

在VR厂家方面,在这个时候,即使是拥有统治地位的大厂,VR业务也是没法盈利的,即使到今天可能仍然赚不了,那么这种时候入市就需要有别的资金来源作为支撑,才能度过这个冬天,VIVE的厂家是HTC,本身主业务是其他产品,所以VR是否能赚钱并没有太大影响,更多的是充当一个门面作用,最先确立了市场的统治地位,对终将到来的春天做好了准备。另一个品牌oculus 是在FACEBOOK旗下的,所以不需要在早期就自负盈亏,也能安稳的熬过去VR初期。从这里我们可以得出一个结论,假如一个新晋厂商不是有其他业务的营收支撑,在这个时候进入VR市场就是个错误。

而还是在这一年,一批特殊的选手在微软的带领下忽然集体加入了市场,它们自称为混

合现实mix reality,简称mr。它们跟以往的VR设备存在的明显差别。VR技术是纯虚拟画面,这里补充另一项技术“增强现实”AR,Augmented Reality,简单来说就是在裸眼看到的现实图像的基础上增加虚拟内容,而混合现实,则是在VR虚拟画面的基础上,添加现实的画面。虽然说起来跟VR不一样,但是目前MR的使用方式,跟VR完全没有什么两样。MR设备上,同样拥有一个显示器,和两个体感手柄,同样使用摄像头进行定位, 但是与VR不同的是,它不需要另外接入定位摄像头来寻找头盔和手柄,MR的定位摄像头是装在头盔里的,直接用头盔自带的摄像头完成对手柄的定位。那么头盔本身的定位如何解决呢,这就是MR有趣的地方了,MR头盔上的定位摄像头不仅能够对手柄进行定位,而且还能够通过单色摄像头,对使用者的房间环境进行识别,记录房间特征,通过识别场景特征来识别,头盔的位置,这种结合了现实场景的定位方式是MR的重要特点,它所带来的优势是相当明显,首先是因为把定位摄像头转移到了头盔内,节省了两个定位摄像头,节省了接口使用,也省得布置房间,从VR所需的头显+两个定位器,变成只需要头显,一下节省了两个USB接口,这是对于笔记本用户以及其他接口紧张的用户而言最大的便利,设备安装更方便整套设备更便携,而且由于是依靠识别房间特征来定位,所以只要保持室内明亮MR能够在游玩的时候在房间内随意走动,不用担心VR那样会从定位器视野中丢失,被场景遮挡。

acer mr惠普MR三星玄龙MR联想MR

但是它的缺点也同样出在了它那不一样的定位方式上,第一代MR头盔上只有两个定位摄像头,固定在头盔的前方。它们所提供的定位视野主要只有头显 前方下方,对于把手举太高或者在左右侧面往后伸的时候是无法定位手柄的。这导致动作的自由度受到限制,虽然还是能完成各种游戏所需的操作,但是缺减少了自由活动的爽快体验。 所以即便MR比VR更轻,更便携,分辨率也更高,更重要的也更加便宜,仅大厂VR一半不到的价格,但是体验上的缺失,使它始终无法取代VR。

值得注意,在VR游戏刚起步的两年里,仅有少数的几个厂商在进行研发,而那些传

统的电脑,手机,显示器大厂却好像完全没有想法,这其中最主要的原因是他们也清楚了前面提到的行业寒冬,技术还不够成熟,市场缺少人气,所以都没有踏足VR的打算,而,MR是微软牵头的项目,由微软提供技术和软件支持,各厂商只要按照一定标准设计,就能生产。

这批加入MR行列的品牌,分别为,屏幕技术的佼佼者三星、电脑硬件巨头华硕、整机

笔记本大厂联想、戴尔、惠普,显示器大厂acer,从VR初期的默默无闻,到MR的一拥而上,这就证明了MR的拥有的巨大潜力,它带来了一个通用的标准,各个厂商不再需要自行设计软件,做优化和维护,其次它的成本比起初期几款完全自主研发的VR大幅降低,市场售价比起VIVE的800美元,一些MR的售价甚至只需要200美元。价格的大幅下降对于玩家而言有着巨大的吸引力。而且传统VR需要布置房间放置定位器,当你要换房间的时候就需要重新布置,十分麻烦,而MR只需要简单的操作就可以随时在一个新的环境下游玩。

在小厂VR尝试改变市场环境,让VR平民化失败后,MR正式接过了这个让VR技术平民化的任务。

虽然MR不足以带来直接的冲击VR的地位,但是为市场带来了新的活力。为即将到来的春天做好了铺垫。

 

2018年5月,VR音游beatsaber节奏光剑 STEAM发售,瞬间点燃了前所未有的VR游戏热度,这是一个完美的VR游戏设计案例,在这游戏里充分地发挥出了,目前VR所能带来的各种特性,游戏里玩家会在一个虚拟的空间中,面对源源不断飞来的方块,跟着音乐的节奏使用光剑按照指示的方向劈开这些向你飞来的方块,每一次切开方块都有着手柄带来的震动反馈,在这过程虽然并不复杂,但是对于画面的冲击力和玩家的紧张度把持优秀,当玩家动作与音乐实现同步,将会是畅快淋漓的游戏体验,并且充分的发挥了玩家的想象力,让玩家自发的用五花八门的动作进行游戏,也让它有了“健身游戏”的美誉。

而节奏光剑仅仅是一个开始,17年推出的VRCHAT在经过了一年的人气积累后,终于在2018年开始了人气的爆发。vrchat意为 VR聊天室,顾名思义它仅仅只是一个建立在虚拟世界的聊天室,没有什么特定的玩法,也甚至没有固定的内容。几乎一切游戏内容都是玩家自发产生的。它与其他VR游戏不同之处还在于它是个免费游戏,而且因为支持非VR游玩,它也不仅是VR游戏,并且它也是一个多人VR游戏,甚至可以说是唯一的大型多人VR游戏。它的游戏内容人物形象,游戏地图,都是依靠玩家自制,而游戏本身提供的或许只是一个语音功能。就是这么一个游戏的框架内,表面上什么都没有,而实际上什么都可能,这实际上恰恰与多年以来的科幻作品中对VR的样子不谋而合。这里是一个虚拟社区,可以在这里与全世界的朋友们在同一个虚拟空间内面对面聊天,你们就像在现实的朋友一样聊天,手舞足蹈,甚至可以在虚拟世界中干杯,约会,看视频,听音乐,与玩家一起演话剧。在后来玩家对于地图设计的更深入开发后,甚至你可以在VRCHAT里面玩其他游戏,他们把射击游戏,体育游戏做进了一张一张自制地图中,理论上只要是别的VR游戏能做到的,在VRCHAT都可能做到,例如上面所说的节奏光剑就真的有模有样的被做进了VRCHAT中。

 而在硬件上VRCHAT能够使用其他VR游戏都用不上的扩展性,即全身追踪。你可以在已有VR设备的基础上在身上其他地方增加额外的传感器,并且输入到VRCHAT内原本无法使用的模型上的其他部位,然后你就真正的再VR世界里拥有整副可以操控的身体了。沉浸感更上一个层次。

而这个游戏对于VR行业的意义却是更加巨大的,首先这个游戏由于免费游玩和非VR模式,消除了入坑的门槛,能让更多的玩家接触到这个世界,在通过游戏体验,以及与VR玩家的实际交流中,也让越来越多的人对VR世界产生兴趣。而VRCHAT所需的系统配置,是比较低的,而且由于没有激烈玩法,实际上就算没有维持高帧率,也不会对游戏体验带来什么影响,而对于VR设备的硬件的素质要求也更低,你不需要像射击游戏那样要精确稳定的手柄定位,所以那些国内小厂VR,还有MR都有着舒适的游戏体验,这两方面总结下来,就是对于VR入门的硬件成本大幅降低。越来越多的玩家就是因为VRCHAT,而购买了VR设备。

2018年,VRCHAT和beatsaber宣布了VR正式迎来了第一个春天。更多的VR游戏,更多的硬件厂商加入了竞争。出现了更多VR设备,例如小派VR,STEAM推出的index,以及特殊的体感控制器,例如VR指虎,诺腾手套。

index

2019年,HTC VIVE与oculus rift 相继推出了新一代vr产品,vive cosmos和oculus rift s这两款全新的设备,一亮相,我们就会发现,它们有着和MR一样的设计,

        

Htc vive cosmos          oculus rift s

头盔上装着摄像头,实际上就是将一代VR的技术,与MR组合了起来,但是与一代MR不一样,为了解决MR定位视野不足的问题,htc与oculus分别在头盔上设计了6个和5个定位摄像头。结果MR并没有替代VR,二是与VR融合了。

直到2020之前的VR游戏,除去少数几个移植到VR的大型游戏,例如:上古卷轴5,辐射4。在市面上还没有一款专门为了VR而设计的大作,多数的VR游戏都以具有创意的VR玩法作为卖点,而缺少游戏内容,导致它们在某种意义上来说都是“小游戏”,在除去新鲜体验以后,这些游戏就只能支撑玩家每次连续游玩一两个小时的乐趣,而不像一般游戏那样让人长时间游玩甚至玩整天。

 

2020,半条命:alyx 发售,这是第一个正式上市的大型VR游戏,第一次由老牌游戏厂商制作,具有目前为止最高的VR游戏质量,也充分设计了适合VR的游戏方式,优秀的画质,结合这个跨越20年的经典IP,半条命,已经公布就引起游戏界的广泛关注,不仅是VR玩家,还有各方面的资深游戏玩家也开始注意。这一次,VR游戏开始了从冷门领域到迈向主流的尝试。或许在不久的将来,VR会如同智能手机一样,平常地出现在每个玩家的生活中。

四、科幻中的VR

再次回到VR的起步时期,实际上,我们最初对VR的设想,与今天的VR有着巨大的差别,在以前,我们在各种VR作品中,能看到,人们对于VR的理想状态,是小说《刀剑神域》所描写的“完全潜行”,即利用机器,直接向大脑输送虚拟的各种感官信息,让大脑相信自己存在于一个真实的世界中,并且截获使用者大脑的信号,输入到游戏中,在虚拟空间中完成活动,而不会让现实的身体跟着动作。简而言之,完全潜行的VR游戏,就像是做梦一样,让整个意识传送到虚拟世界中。而目前的VR实际上也在想办法更进一步的欺骗大脑。

但是这种想法,单从技术角度而言,离实现所需要的时间仍不可估量。而在18年一部以VR游戏为主题的好莱坞大片《头号玩家》震撼上映,热烈好评,引发了广泛观众对于VR游戏的兴趣,和讨论,在电影中,对于VR技术的设计就根据已有的VR水平为基础进行升级,虚构了一个VR高度普及的社会,VR已经拥有成熟的全身控制,有模拟触觉,模拟冲击。VR世界丰富多彩,也成为了每个平民百姓生活中不可或缺的组成部分。而在观赏完电影中这些令人沉醉的VR世界后,许多意犹未尽的观众,在这时把目光投向了,现实中的VR,也发现了VR游戏中最特别,与电影中“绿洲”的世界有着一点异曲同工的VRCHAT,这也是2018年VRCHAT的人气崛起的客观原因之一。

但比起更先进的技术,还有更难解决的根本性问题,假如无法解决,“完全潜行”的VR技术甚至是不允许出现的。

这个问题的重点在于“大脑的控制权”。《刀剑神域》的故事,在第一部分,在展现出一个梦幻的虚拟世界后,便直接引出了第一个问题,故事中VR游戏“刀剑神域”的制作者操控了游戏,绑架了上万名玩家,让他们无法退出VR世界,设计了假如在游戏中死亡或者强行中断与VR的连接就会烧毁使用者的大脑的规则。最终导致了大量玩家因此死亡。引出的问题是,当我们将大脑交给虚拟世界后,该如何保障大脑的安全,而第一个问题就是生命安全,而大脑安全还包括大脑隐私和自由意志。在《刀剑神域》第二部分的故事里,提到了大脑的记忆可以被窃取,甚至篡改。虽然刀剑神域只是一部科幻题材轻小说,一部动画,但是其中对于VR技术的思考是非常现实的。假如机器能够接管的大脑的五感控制,身体控制,那么说不定可以通过拦截中断大脑对于内脏的控制致人死亡。对于思想记忆,虽然对于是否能读取甚至于篡改记忆,我觉得是做不到的,但是当技术可以囚禁一个人的意识的时候,通过进行精神攻击,精神污染,来让一个人精神失常,是完全有可能的,虽然无法篡改已有的记忆,但是通过精神攻击,潜意识输入来向受害人相信虚假的记忆也是可以实现的。这都是很严重的人道问题,从这里可以看出,这样的技术是相当可怕的存在,无法确保技术不会被滥用,即使技术的持有者不会滥用,也难以保证不会被第三方通过黑客等手段盗用。所以这种技术即使有实现的可能,也不应该出现,至少不能民用。

但是对于因为科技发展可能产生的道德难题,我认为说,只要是科技到达的地方,无论有什么问题,都是不容逃避的。只要是阻碍科学发展的,就是阻碍人类发展,那么即使是道德也会被新的道德所代替。

从科幻说回现实,根据目前VR的发展,未来VR的发展方向,一个是进一步增加便携性,例如继续发展inside—out的定位方式,让设备所需接口减少,一个是提高无线传输的效率,代替显示数据线。让头盔真正摆脱线材的束缚。还有一个就是利用串流技术,利用VR一体机来游玩PC VR游戏,而且随着5G技术的到来,未来甚至有可能将VR游戏也完全以云游戏的形式游玩,进一步降低硬件成本和让便携性达到极致。而且有望实现比目前的要复杂庞大的多的VR世界。

结语

电子游戏是第九艺术,它在可以包含原有的所有形式的艺术的同时,增加了一项互动性。而VR游戏,将会把游戏中的互动性发挥到极致,甚至于在VR中,可以再次包含现有的任何种类游戏形式,甚至是电子游戏以外的游戏,体育运动。那么在游戏类型的角度上来说,VR游戏无疑是更高维度的存在。相信VR将会在未来给我们展示出电脑游戏的终极面貌。

(以上内容均为闲得蛋疼所作,懒得配图懒得润色了)



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