VR在游戏方面的应用
VR即是虚拟现实，通过虚拟现实生活中的事物让人切身体会，让自己参与其中。想必都知道，VR其实已经开始用于我们的生活，游戏一直是最广泛的娱乐需求之一，5G的到来，必然会让游戏成为首个发展起来的消费者市场。
其实，VR在网络游戏中的应用早已有设想。2018年3月的电影《头号玩家》中就已经成功的将这一个理念运用到这部电影中。《头号玩家》作为一部爆米花电影，无疑是成功的。是一部科幻电影，却又无比贴近现实，每一个动作画面都让人热血沸腾，心跳加速，让一些影迷和游戏迷为之疯狂。影片中现实世界颓败，虚拟世界盛行，种种的夸张形态也许是我们生活的常态。网络环境的进一步提升，游戏方面的“云游戏”已经提上日程。虽然VR网络游戏看似遥远，但是它却是一个近在咫尺的朋友，随着时代技术的发展，马上就可以触及到它。
目前，常见的VR游戏有很多，例如Hypatia、WOA、Arizona Sunshine等都是自由度比较高的VR网游带来的那种切身感觉，深得许多游戏爱好者喜欢。但是为什么玩vr游戏的人仍然不是很多，仍然会有人不知道vr的游戏体验。其实，在当前的vr技术，并没有达到一种完全欺骗脑和身体的效果，游戏画面的转动随着头部的转动而切换，但没有眼睛那样灵活，于是就会有场景切换延迟的效果，也就无法正真的欺骗到我们的大脑，同时给人身体带来一定的负担，导致产生眩晕感。当前的vr眼睛是通过网线进行数据传输，也就意味着，空间上的局限性，原因也是数据传输。但是5G的数据传输刚好可以适配vr。
当前5G整体处于试商用阶段，各国的5G运营商各大公司企业都还在应用方面进行试验性的探索，到2020年2月尚未出现非常成熟的5G应用。Vr的产业发展的比较早，
但是没有得到规模化的发展。当各项技术成熟以后，5G的大宽带和低延迟可以完美的适配VR和AR的高清画面和内容交互的需求，实现产业发展的突破。
VR的未来改进：
Oculus 用混合型菲涅尔透镜提高 FOV、减轻透镜重量的同时降低了光学伪影，菲涅尔透镜将成为解决 FOV 提高问题的关键技术手段。普通菲涅尔透镜非常适合减轻大透镜的重量。它们能够提供大光圈和短焦距，为透 镜带来与传统透镜设计相当的功率，重量可以更轻。但对于传统的菲涅尔透镜而言，与菲涅尔结构相关的衍射 和其他伪影了它们在成像应用中的使用。Oculus 研发了新的混合型菲涅尔透镜在增大透镜，提高 FOV 的 同时并没有增加太厚的重量，并降低了光学伪影。该技术已用于 Oculus Rift 产品。菲涅尔透镜的技术水平会 随着研发投入不断提升，Wearality 正研发原来四分之一厚度、更轻薄、FOV150°的菲涅尔透镜。
可变焦技术将成为vr头显下一阶段的发展方向。辐辏调节冲突是引起晕眩感的一大因素，它是由于双目视差 在产生 3D 效果的同时，双目辐辏调节与视觉屈光不匹配，头显难以如实反映类似真实世界中观看远近物体时 焦距与福辏的对应变化而产生，针对这一问题 Oculus 研发出可变焦技术原型机 Half Demo，该原型机通过机 械装臵前后移动屏幕改变物距及光学系统焦平面位臵，使人眼在 VR 中观察效果与现实中观察效果一致，解决 了辐辏调节冲突问题从而减轻了晕眩感。这项能有效提高用户体验的方案将是下一阶段的发展方向。
感知交互：
用户在坏境中移动时处理器要迅速的进行复杂的运算，将精准的动态特征传回，从而
产生强大的临场感、真实感。但要实现该类应用首先要让设 备感知使用者在虚拟空间中所处的位置，包括距离和角度等。同时手部动作的准确把握在 VR 游戏体验中有重 大意义，通过抓取手部动作，可以增强用户在游戏中的互动体验。
身体动作感知交互 3DOF 向 6DOF 的升级。 6DOF 就是指物体可以在 X/Y/Z 轴进行位移 和转动，3 轴位移加上 3 轴转动，合起来就是 6 自由度移动，6DOF 基本上代表了三维空间里物品的全部移动 方向。在 VR 产品中，与 6DOF 对应的还有 3DOF，也就是指产品只能 3 轴转动，而不能 3 轴位移。简单来说 6DOF VR 头显设备代表了其不仅能感知使用者头部的上下左右旋转，并反应到显示器中画面的变化，其同时 能感知人身体在空间中的移动，这对于 VR 游戏的应用有较大意义。目前主流 VR 头显在用户身体动作识别方 面都已经做到了 6DOF。
虚拟移动技术。目前无论是依 赖 inside-out 或 outside-in 技术的 VR 产品，用户在部分游戏内行走实际上需要真实世界移动相配合，只能在 有限场地进行有限行走，需要空间大，安全性低。而如《上古卷轴 5：天际》的 VR 游戏则完全抛弃了真实的 人体移动，通过手柄点按用传送的形式代替走路，极大的影响了游戏沉浸式体验。虚拟移动领域各类技术路线 如完全步态中的行走重定向技术能达到有限场地，无限行走的效果，但其技术较复杂。虚拟移动技术将是 VR 解决游戏中模拟现实移动的重要技术方案，在未来进一步提高用户沉浸感上有重要作用。6DOF 手柄为 VR 游戏内手部动作追踪提供保障。相比于 6DOF，3DOF 手柄只能在 VR 空间中类似于鼠标上 下左右进行选择操作这使得这些 3DOF 手柄的使用场景被局限在观影和一些轻度的游戏上。6DOF 手柄支持在 游戏中真实的反映使用者手臂的任何变化，前后上下的空间变化都可以实时反映到游戏中虚拟人物的手臂上。 目前的 6DOF 手柄技术方案有超声波与光学方案两种，超声波方案较主流 HTC VIVE FOCUS 与 Pico Neo 采 用的是该方案，其优点在于方向性强，定位精准，能够在各种不同媒质中传播，且可以传播足够远的距离，但 其也有明显的缺点，比如容易受
到干扰，受限于声波传输速率与频率其刷新率较低。而光学方案的优点则较为 明显，其刷新率较高，这使得采用该方案的 Oculus Quest 的 6DOF 光学手柄性能相比于采用超声波方案的手 柄设备更强。
眼球追踪将成为vr未来重大可能。
眼球追踪技术优势体现在三大方面：（1）计算方面-基于眼球追踪的注视点渲染技术降低计算门槛。高清的画质是 VR 体验的基础，目前的渲染方 式对硬件要求高、功耗大。通过眼球追踪技术判断人眼注视点，就可以在画面渲染过程中仅全幅渲染注视点位 臵区域（局部渲染），这样既保证了看到的画面足够清晰，又大幅度降低了渲染过程中 GPU 负荷，从而降低 VR 设备对硬件的要求。（2）显示方面-眼球追踪能更好的解决畸变和色散问题。目前的 VR 设备，在硬件方面对于畸变和色散的修正 并不完善，大部分是基于图形算法层面进行补偿，这只是一定程度的减少了畸变和色差。由于人的瞳距不同， 佩戴方式不同，注视点不同，都会导致人的瞳孔偏离出瞳位臵，造成实时观看中畸变形状不同，影响用户体验。 通过眼球追踪技术获得人眼的注视点，人眼和镜片的相对位臵，能够实时矫正。（3）交互方面-眼控交互让 VR 更人性，游戏体验更舒适。现实生活中，人们优先以眼球转动来锁定注视目标； 而在目前的 VR 中，由于眼球追踪技术的缺失，采用基于陀螺仪的头动感知方式来锁定目标，动头才能进行操 作，这种方式容易增加用户不自然的头动，还使目标锁定的过程变长，既不自然、效率也较低。头动仅控制视 野，眼动锁定目标，才是 VR UI 交互中的最佳选择。这既符合人性，也比传统操作方式的效率更高。比如当 盯着某个应用或是物体进行凝视的时候，界面便开始变化，应用图标的二级界面即会自动打开，界面自动下滑等。将交互功能应用到 VR 游戏中就可以做到眼神调用菜单，眼神瞄准射击，眼神聚焦选择等等从根本上改变 VR 游戏体验的应用。
5G 大带宽特性使用户能在各种环境流畅观看高分辨率全景视频、VR 直播等 VR 内
容。根据中国宽带联盟数 据，2019 年第三季度，中国平均固定宽带平均可用下载速率为 37.69Mbit/s，很多用户无法流畅在线观看高质 量的 VR 视频内容，以目前的平均宽带速率只能观看 2k 分辨率的普通视频。根据 Visibit 数据，VR 内容质量 逐渐上升情况下，宽带网速发展会逐渐落后。而在 4G 网络下，网速平均只有 24.02 Mbit/s ，VR 设备更是无 法流畅浏览高质量全景视频。这同时了 VR 一体机外出携带时的应用场景。5G 在用户体验上就能达到 1024Mbp/s，完全可满足视频需求，且能进一步满足未来 VR 高质量视频的带宽要求。5G 技术的进一步落地， 将推动 VR 内容完成从传统视频，到全景视频，在线游戏，体育赛事直播等的多样化覆盖过程。
5G 低时延特性使交互型 VR 网游体验更为顺畅，可以有效降低 4G 环境下的延迟。目前的旗舰级 VR 设备时 延水平普遍在 20ms 以内，但普遍非常接近这个易产生晕眩感的延迟水平。如前文的 Oculus Rift 时延在 19.3ms，而索尼推出的 PSVR 时延水平在 18ms。而目前的 4G 的理论空口时延即达到了 10ms，平均用户使 用时延在 40ms，如果采用 4G 进行 VR 网游，整体时延将超过 60ms，这使得玩家极易产生晕眩感。19 年 MWC 上诺基亚公司的展位设有一个配有摄像头的桌子，玩家们在一个虚拟的空间进行乒乓球对战，球和球桌都是虚 拟的，这些摄像头可以追踪玩家的动作，并确定他们是否接住了球，这样戴了 VR 头显的玩家们就可以在虚拟 空间中和对手一起打球了。4G 环境下由于延迟存在，玩家多次接不到球，网络切换到了 3.4 到 3.8GHz 频段 的 5G 网络后玩家可以顺利进行回击。
5G 能使 VR 设备摆脱有线传输线缆的束缚。目前的 PCVR 与主机式 VR 都需要长线缆与主机相连，当传感器 检测到手部或身体移动后，会将信息利用线缆传输给 PC 或主机的处理器进行渲染，主机再通过线缆将渲染结 果传输至主机。由于 5G 的低时延与大带宽特性在性能方面并不弱于线缆，采用 5G 技术后，PCVR 或主机 VR 可以摆脱线缆的束缚，提升使用体验与使用者空间移动范围。
5 G+云游戏技术使“小马拉大车”成为可能，降低硬件成本的同时提高用户体验。芯片部分已经分析了 VR 游 戏渲染量相比传统游戏与传统视频渲染量大的多，而 VR 一体机有续航和散热两方面的考量，因此其只能采用 移动端芯片，芯片性能较弱，这导致 VR 一体机渲染存在“小马拉大车，既要马儿吃的少，又要马儿跑的快” 的问题。虽然可以通过堆叠算力来提高 VR 一体机渲染质量，但这将会增加 VR 设备的硬件成本，反而拖累 VR 技术的发展。而 5G+云游戏技术的应用将会使弱性能处理器渲染出高质量画面成为可能。其原理在于 5G 可以将 3D 图形运算放到云端，也就是云游戏的技术路线。这样就可以利用云端强劲的 PC 级 CPU 和 GPU 来 进行 3D 图形运算，再以视频流的形式传回本地的 VR/AR 设备上，让移动芯片的 VR/AR 设备也能显示出最顶 级的画质。同时由于机体本身不参与渲染，可以选择性能较弱的芯片，降低成本的同时提高续航，也能减少不 必要的其他散热模块，降低机体整体质量，使得 VR 一体机更便携。
VR 云游戏只有在 5G 时代才能开花结果。VR 的云游戏实际上是将渲染放至云端进行，最大的挑战在于网络 时延。如果采用了云游戏的技术方案，那么网络时延就变成了运动到成像时延的一部分，网络时延会增加整体 的运动到成像时延。目前基于家庭宽带的情况，云游戏的时延约在 150 毫秒左右。比如，Google 的云游戏服 务 Stadia，经 Digital Foundry 初步测试，目前的网络状况时延在 166 毫秒。如果把这样的技术方案使用到 VR 上来，那一定会让用户因为时延感到强烈晕眩。而 5G 的低时延特性在此时就能发挥作用，其 1ms 延迟使得 5G 的 VR 云游戏方案就能够达到合格的用户体验需求。通过时延拆分可以看到 VR 一体机本地渲染与传输时 间分别是 3ms 与 2ms。采用 5G+元游戏的技术方案，上下传输时间整体为 2ms，而云计算采用的是高性能 CPU 与 GPU 渲染时间应短于移动机芯片的本地渲染时间。因此 5G 条件下，相同画面质量，云计算方案传输 与渲染整体时延会低于目前的 VR 一体机。随着 5G 建设迅速展开,VR 云游戏将会凭借较低的硬件成本，更好 的画面质量脱颖而出。
三大运营商 2020 年 5G 投资额达 1803 亿元，共同发力 5G+VR 建设。根据中国电信财报，2020 年公司资本 支出 850 亿元，其中 5G 支出占 53.3%，为 453 亿元。中国联通表示 5G 相关投资为 350 亿元，发布“1+2+N” 5G XR 战略，并宣布成立 5G XR 生态联盟，同时举办了一系列 5G 同频共振活动，宣布与 3Glasses、Nreal、 纳德光学等在硬件、内容、服务等多方面进行合作。中国移动表示 5G 相关投资为 1000 亿元，并发布 2020 年 VR 相关战略，2020 年 VR 业务重点面向中国移动 5G 用户及千兆家宽用户推出，并且计划发展中国移动 VR 业务用户规模 500 万，其中 VR 头显终端用户不低于 100 万。同时，中国移动一份内部文件也展示出其将 在 2020 年目标发展 500 万 VR 用户，VR 头显不低于 100 万的目标。
5G时代，VR游戏必带来新的独特魅力，将会促进娱乐行业的进一步发展。
