元宇宙是VR虛擬現實的未來嗎？

從科幻小說到商業現實

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

定義元宇宙和虛擬現實

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《神經漫遊者》( Neuromancer )，這個概念一直是科幻小說的常規特徵。

幾十年來，VR 一直是流行文化的一部分，出現在《駭客帝國》、《電子世界爭霸戰》和《頭號玩家》等電影中。自從 Oculus Rift、PlayStation VR、Valve Index、HoloLens 甚至 Google Glass 等消費裝置推出（偶爾失敗）以來，該技術一直穩步走出科幻領域，進入商業現實。但還有很長的路要走。

本文把虛擬現實和擴增實境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實，另一端是擴增實境 (AR)，在中間，稱之為“融合現實”（MR）的各種方法。

這個範圍可以被認為是一個更廣泛的類別，稱為“擴充套件現實(XR)”，它包括上面定義的三個類別以及觸覺和空間音訊等支援技術。

未來，XR擴充套件現實可能包括腦機介面、氣味和溫度反饋，甚至可能包括味覺。由於各種原因，這些未來的概念還沒有出現，但主要是因為在裝置上仍然需要進行大量的研發工作。還不清楚感官介面的資料是什麼樣的，但現階段確實擁有用於 AR/VR、觸覺和空間音訊的裝置和資料，因此這些正在向前發展。

我們經常被問到的問題是，“為什麼擴充套件現實還沒有起飛？為什麼不是到處都是XR？” 要回答這些問題，並討論我們如何努力實現包含元宇宙體驗的未來，我們需要審視當今存在的一些侷限性。

擴充套件現實的侷限性

對於 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，無論這項技術多麼酷，你都可能不會佩戴它們。人們需要多種風格選擇，因此要實現真正的廣泛應用，技術需要能夠相容多種選擇。

至於 VR 耳機，一個簡單的事實是大多數人不想長時間佩戴耳機。它們很重而且會發熱，所以你會感到熱和出汗，這隻會讓你感到不舒服。

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。但它們不是大多數人用來觀看故事片或玩電子遊戲三個小時的那種裝置。當談論 AR 或混合現實裝置時，它們可能會變得更加笨重。例如，你永遠不會看到大多數人在公共場合佩戴 HoloLens。但隨著裝置變得更小、更舒適，這種情況可能會改變。

未來的混合現實/融合現實裝置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。實現這一目標需要更多、更好的攝像頭、紅外 (IR) 攝像頭或其他感測器來建立準確的空間地圖，從而提高整體體驗質量。裝置製造商都知道這些挑戰，並且已經在研究解決方案。

構建虛擬世界需要將資料處理從硬體裝置上移開

無論使用者使用的是什麼裝置，虛擬/增強/融合現實世界實際上是什麼樣子的？是 AR，將不同的皮膚覆蓋到真實世界的環境中，讓現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實世界的真正虛擬表示，就像你所在城市的數字雙胞胎？

還有更奇幻的：完全身臨其境的虛擬環境，在現實世界中根本不存在。無論我們談論的是什麼，都需要進行大量計算，而且裝置本身太小，無法容納呈現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，行動網路必須得到改進。為了使裝置更小、電池壽命更長和發熱更少，我們需要將處理能力解除安裝到網路邊緣。這必須以延遲保持在或低於 20 毫秒閾值的方式完成，因為在 VR 中超過 20 毫秒的延遲，人們會感到噁心。裝置跟蹤和識別快速移動物體的一些 高 級 AR 應用程式將需要更低的延遲，低至 5 毫秒範圍。

隨著時間的推移，我們會看到在頭戴式裝置本身上完成的計算越來越少。為了使裝置移動，我們的 5G（和 6G）網路將需要處理網路吞吐量、邊緣計算和延遲的能力；我們需要低延遲、低抖動、高頻寬和超可靠且無丟包的傳輸網路。我們正在實現目標，但網路還不能做到這一切。

解除安裝圖形處理和渲染技術

我們需要更強大的網路，不僅是因為縮小裝置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裝置和佩戴者。

將圖形處理和渲染轉移到邊緣為裝置變得更小、更輕開啟了大門，但它也為複雜渲染的新創新奠定了基礎，這些創新可以遠端發生並返回給裝置。遠端渲染影片遊戲等相對線性的虛擬世界是一回事，而 實時渲染現場體驗則完全是另一回事。

一些裝置已經嘗試了不同的解除安裝計算能力模型：Valve Index是一種 VR 裝置，它透過有線連線連線到高效能運算機，主要用於遊戲。

然後是一家名為Nreal的公司提供了一套 AR 眼鏡，它使用有線連線來利用智慧手機的處理能力。雖然這兩個示例都使用有線連線，但它們都在將我們推向可以透過無線網路訪問、處理和呈現的應用程式、裝置和虛擬世界。

還有一種稱為 SideLink 的技術正在 3GPP 中標準化，以允許某些蜂窩裝置無需透過核心網路即可相互通訊。這有可能對 VR 和 AR 渲染非常有用，因為藍芽等短距離無線技術速度太慢，無法有效處理這些應用程式的高頻寬需求。這些創新激發了眼鏡等裝置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，就像他們今天擁有網際網路一樣。元宇宙將是我們可以訪問的虛擬世界的集合，非常像網際網路，有無數的站點可用於各種可以想象的目的。元宇宙的某些部分可能是現實世界的數字雙胞胎，某些部分可能是現實世界與虛擬世界的合併版本，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裝置獨立。而且，就像網際網路一樣，它需要一系列標準、協議和通用 API 才能確保其正常工作並具有高度的互操作性。一旦發生這種情況，使用者將能夠使用手機等智慧裝置透過 5G（或 6G）網路訪問 Facebook Metaverse，就像你能夠使用 Sony 裝置透過 AT&T 網路訪問 Google 的虛擬世界一樣輕鬆。

如果裝置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 用於影片壓縮和 3GPP 用於蜂窩通訊一樣。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域，每個企業都將在虛擬世界中擁有自己的品牌特定體驗，就像他們在現實世界中所做的那樣。

為了為最多的使用者提供最高質量的體驗，裝置和網路的互操作性至關重要，並且必須標準化。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。

元宇宙會是什麼樣子？

那麼，一旦我們到達那裡，將如何使用擴充套件現實呢？我們預計遊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，在那裡可以透過 VR 裝置觀看任意數量的比賽並透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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