VR 新手指南（上）

本文以UploadVR的文章「Beginner’s Guide To VR: FAQ And Everything You Need To Know (Updated 2020)」为基础进行翻译和改写1，增加了符合国内使用习惯、市场现状和VR软硬件适配性的调整和修改，分为上下两部分，第一篇主要是澄清VR的基本概念和相关术语，第二篇则深入到具体的产品中，分析当前市场上各种VR产品的优劣，同时提供购买建议。

以下是正文： 

一提到VR，有的人能把专业名词和行业动态说的头头是道，但未必清楚市面上有哪些VR头显产品、各自区别是啥；而有的人知道当下市面上能买到的VR产品都有哪些，却在和人聊到VR体验时，被那些专业名词弄的晕头转向；而市面上，各种体验店门口打着360，720，4D，5D各种名词眼花缭乱，只是为了猎奇收钱毫不负责……所以这篇文章，我希望快速涵盖从VR的基本概念到名词，到目前市面上的主流设备；不论你是纯小白、第一次接触VR的玩家、还是对VR感兴趣刚刚赶上这波科技浪潮的极客；看完这篇文章之后，你会对VR有一个初步，但是全面的理解。

在接下来的段落中，我会按照如下的顺序阐述，你可以按顺序阅读，来获得一个从浅入深的了解，也可以根据自己的实际疑惑，将本文作为一个参考资料，随时前来寻找所需要的答案；当然，我所写的也并非绝对的标准答案，我更希望是作为一个引子，作为一块铺路石，把心存好奇的人带往有更多精彩内容的乐园。

文章结构为：

VR，是虚拟现实（Virtual Reality）的缩写，表示一种通过特定方法，让用户完全沉浸在一个人工模拟的环境中的体验。大多数情况下，这种沉浸体验通过能定位用户运动的头戴式硬件（如，头戴式显示器，简称「头显」）来完成。普遍情况下，VR头显都由可头戴的框架，固定于其中的屏幕（或者两片屏幕，分别用于左右眼的显示），以及屏幕前方的一对固定镜片系统组成。这一整套系统在使用时，会隔绝外部可见的真实世界，使得用户觉得自己通过镜片看到的画面，就是自己当前所处的世界。（注意、头戴显示设备并非和VR划等号，除通过头显实现的沉浸式VR之外，VR还有半沉浸式和非沉浸式，以及其他多种实现设备，亦可参考上文中的Migram Continuum；但本文仅针对消费级VR设备，因此仅涉及VR头显）

作为实现「沉浸式体验」的必备条件之一，所有的头显都会追踪定位用户的运动，并据此对显示的画面进行动态更新。有些头显的功能更强大，所能定位追踪的运动模式和幅度也更宽广。

绝大多数的VR体验都会让用户能够在虚拟的环境中和物件进行交互。其中有一些会让用户看到自己手里拿着手柄，手柄可以用来操控虚拟物体的某些特性；在另一些体验中，手柄会直接以虚拟双手的形式展现，通过它们，用户可以用与现实世界相类似的方式，在虚拟环境中和虚拟物体直接互动。

现在你对VR有了一个基本了解，接下来，我再帮你梳理一些VR的术语名词；它们属于不论是VR入门，玩VR游戏，选购VR头显，还是做VR相关的研究，都会碰到的第一梯队。

FOV是视场角（Field of View）的缩写；对人眼来说，FOV就是不转头、不转动眼睛的情况下，当前能够看到的整个视野范围。以此类推，对VR头显来说，其FOV是用户戴上头显时，不转头、不转动眼睛的情况下，当下透过头显的镜片能看到的整个虚拟世界的范围。

截止本文撰写时，消费级VR头显的FOV都还不及人眼在真实世界中的FOV来的宽广（从正前方向两侧展开，约210度）；这意味着用户在使用VR头显时，所看到虚拟世界的画面内容，并不能填满人眼的整个视野。因此在使用现行市面上的VR头显时，视野周围总是有一圈「黑边」；当头显的FOV达到一定程度时，黑边就显得不那么明显（但依然存在），只是用户会觉得自己是在通过望远镜或者猫眼窥视另一侧的虚拟世界，时间久了，就会专注于内容而忽视「望远镜/猫眼」的存在。VR设备的FOV因具体的硬件而异，而且厂商标称的FOV大小，未必能真实体现用户使用时实际感觉到的视野大小。

当谈及VR中的移动方式和定位模式，人们总是会提到一个词叫「自由度」或者「DOF」（发音类似「道夫」）即Degree of Freedom的简称。

自由度越高，或DOF数越大，即在VR体验中，用户本体能被系统定位到、且映射到虚拟世界里的的运动模式越多。对VR有所耳闻的读者都可能听过「6DOF」和「3DOF」这两个词（即6自由度和3自由度）。3DOF的头显只能定位用户头部的本地运动（XYZ三轴旋转，即俯仰、偏航、滚动）；而6DOF的头显在此基础上还能定位用户在空间XYZ方向上的移动，即空间坐标位置的改变。下方的GIF图就展示了6DOF和3DOF的区别。

现今绝大多数的VR头显都提供了6自由度的定位；而早期的手机VR和一些VR一体机（都已经停产或即将淘汰）都只提供3自由度的定位，比如曾经的Google Cardboard，Google Daydream，三星GearVR和Oculus Go；下方这张图中对大部分的消费级头显按照自由度进行了一个归类（不完整，仅供参考，比如图中仅列出了Rift CV1，而Quest还被称为原型机时期的Santa Cruz）。

对于较关注VR硬件本身，或者本就有购买VR设备的读者来说，「IPD」或「瞳距」这个概念并不陌生。IPD即Interpupillary distance的缩写——人双眼平视前方时，两眼瞳孔之间的距离。在店里配眼镜时，验光师也会测量瞳距，用来作为研磨镜片的考虑因素之一。

作为VR头显光学设计的考量之一，因人而异的IPD会影响同一设备在不同人头上佩戴的体验。如果镜片的光学中心和瞳孔没有正确对齐，用户看到的画面就会变得模糊。如果处理不当，这还会引起头疼和晕眩症状。

有些VR头显配备了机械式的IPD调节功能，即通过机械结构移动屏幕和透镜组在头显中的位置，来配合佩戴者的瞳距，以确保屏幕显示能正确位于用户眼睛的正前方。有些头显虽没有提供机械调节结构，但可以在软件层面调整画面显示，来一定程度上适配不同用户多种多样的IPD特征。

由于IPD因人而异，有的用户可能会发现单纯的电子IPD调节达不到自身需求，故只能选择带有机械IPD调节的款式。有的厂商会宣称他们的头显在设计是考虑了主流人群的IPD并对此进行了适配，大部分人在购买他们的头显时可以不用考虑IPD调节的问题。

不管是哪种VR设备，追踪定位用户的身体动作是实现VR体验的必然条件。

目前最常见的定位方式叫「内向外式定位」（inside-out）。这种方式主要依赖于安装在头显上的朝向四周外围、实时捕捉四周的环境和内容的摄像头。同时头显内部所运行的同步定位与地图构建算法（simultaneous location and mapping，“SLAM”）通过摄像头捕捉的画面实时分析四周环境中的特征点，以判断用户当前在空间中的运动姿态和轨迹。使用这一类定位方式的头显包括Oculus Quest 1 和 2代，Oculus Rift S，HTC Vive Cosmos，以及所有基于Windows Mixed Reality（WMR）标准的设备（如三星Odyssey，联想Explorer，华硕VR头显等等）。

与之对应的，还有一种方式叫做「外向内式定位」（outside-in）。虽在具体的实现方式上有所差别，但所有使用「外向内」定位的VR系统，都以某种位于头显之外的硬件设备实现定位。以初代HTC Vive和Valve Index为例，这一设备被称为「灯塔」，源于其黑色小盒子一般的外表，以及装在房间天花板角落用激光扫射整个房间的工作方式。而2016年发布的Oculus Rift CV1（即初代消费版Rift），则是用两个放置在桌面上的特制摄像头来实现「外向内」的定位追踪。

两种定位方式各有优劣。内向外的优势在于无需复杂的硬件安装和调试；而外向内有时候则具备可延展的优势，以覆盖大面积和复杂的空间环境，以避免前者由于头显本身可见范围有限而带来的特定情况下的「遮挡」问题。这里所说的「遮挡」，指的是物件A挡住了视线，使得系统「看」不见原本的目标物体B（比如，关上了门，门挡住了人的视线，因此人看不见门背后的猫在干什么）。放到VR系统定位的场景下，「遮挡」意味着定位系统无法「看见」用户的某些身体动作（遮挡物可以是环境物体，也可能是人体本身）。由于人体的灵活性和运动的形态成千上万，不论是内向外还是外向内系统，都会发生「遮挡」，都有各自无法定位的盲区和情形。因此具体选择哪一种定位系统，取决于具体使用场景。

与虚拟世界交互的方式亦有多种。有些VR头显，比如Oculus Quest 2、HP Reverb G2和HTV Vive Cosmos，都原机配了两个手柄；左右手各一个，和头盔一样，也通过内向外的系统实现6自由度的同步定位追踪。

另一些产品，比如PSVR，则具备多种交互方式。多数情况下，PSVR玩家使用的交互设备是一对PS Move手柄；而有些PSVR游戏使用普通的Dual Shock手柄就能玩，另一些则更特殊，需要用到特制的枪型PS Aim手柄。

Valve Index的手柄则比较独特，它通过绑带固定在用户的手掌上，因此使用时即使双手完全松开，手柄也不会掉落（其他VR设备的手柄基本都需要保持抓握姿势不能松手）。Index手柄的独到之处还在于其抓握的部分内置了传感器，可以检测手指的运动和双手抓握的松紧程度，提供更加丰富的交互多样性。和Index头显一样，Index手柄也是通过外置的「灯塔」来定位的。除了与默认的自家Index头显配对使用，Index手柄还可以单独购买，和其他厂家使用灯塔定位的头显组合使用，比如HTC Vive和Pimax。

Oculus Quest初代和2代则另辟蹊径，通过直接定位用户的双手，使人能够在某些应用场景下无需手柄也能和虚拟场景交互（虽然它们的包装中仍然包含了手柄，而且并非所有的场景都可以丢掉手柄）在各种支持双手直接定位的VR头显中，Quest1/2是公认最优秀的——不仅因为其定位双手的精度很高，Oculus更是在仅OTA了Quest的固件，扩展了头显上原先用于定位的摄像头算法之后，就能实现了直接定位用户的双手动作的能力——这一过程完全不涉及安装额外硬件。不过就目前的VR内容来看，Quest的双手追踪还无法完全取代其Touch手柄，因为有很多的游戏和应用的完整体验，仍然依赖于手柄提供的触觉反馈、物理按钮反馈和更稳定可靠的定位性能。

以定位空间范围来划分，VR设备可以分为三类，分别是：空间自由式、站立式和坐式。

所谓「空间自由式」，即用户在安装搭建系统初期设定了一个游玩区域（比如，一个房间），在该区域内用户可以进行自由移动。空间自由式VR的特点在于在该区域内，用户的移动方式、以及与虚拟世界的交互方式，均与真实世界相一致（或极其接近）——比如移动需要迈腿，捡东西需要弯腰抬手。在游玩区域的边界还会有「安全网」系统（称为guardian或chaperone）。当用户接近游玩区域的边界时，安全网便会及时出现在虚拟世界中，提醒用户已经接近物理世界区域的边缘，小心可能的碰撞危险（比如撞墙、撞桌子）。

站立式和坐式则比较类似，本质上用户都是在一个固定的位置站立/坐着进行VR体验，而不在物理世界中发生移动。因此站立式和坐式VR体验中，用户需要通过额外的方式在虚拟世界中移动。有些VR开发者会在一款游戏/体验中提供多种交互方式来兼容以上三种定位空间模式；而有些VR内容则需要特定的定位空间模式来达成完整的体验。

VR体验中，关于在虚拟世界里进行移动的实现方式多种多样，但有些欠考虑的方式，会让戴着VR头显的玩家直接恶心倒地。

对大多数VR用户来说，「瞬间移动」是最舒适，也最常见的移动方式。典型的「瞬间移动」操作，为用户通过手柄上的按键激活，通过手柄延伸出的射线指定目的地，然后瞬间将自身「传送」到目的地。当「瞬间移动」和「空间自由式」VR组合使用时，通过真实移动和虚拟移动的交叉混合，用户可以以较为舒适的方式，实现在虚拟世界里的长距离移动。然而，也有一些用户抱怨，因为现实中的人并不能进行瞬移，在VR中使用「瞬间移动」会让体验显得不真实，有「出戏」的感觉。于是有些开发者会别出心裁地在游戏叙事中专门解释玩家为何会掌握瞬间移动的能力，比如说玩家扮演一名法师，通过咒语的方式召唤传送阵等等；这让「瞬间移动」显得更合情合理。

与「瞬间移动」不同，「线性位移」则使用了与传统电子游戏相似的模式——玩家推动摇杆，游戏中的人物就在与之相对应的方向上跑动起来。不过这种移动方式对不少人来说比较突兀，有可能导致玩家在开始移动后很快就发生晕眩，重者引起恶心。

为了尽可能避免VR体验中的不适/晕眩/恶心问题，开发者们一直试图通过使用混合加交互模式、提供自定义的「舒适度选项」等方式，让玩家自行选择他们能够接受的交互方式和激烈程度。常见的降低晕眩的方式包括，在移动过程中，动态缩小显示的FOV，产生一种「隧道视觉」，让用户可见的动态环境减少；或者在移动的起迄阶段进行非线性加减速，以达到降低晕眩的作用。

在VR体验时，玩家可能会感到不适，包括类似晕车的晕眩和恶心等。此类症状大多发生于玩家在物理世界中站立或静坐、而虚拟世界中同时发生了移动的情形下。这种情形成为「动态错配」，即眼睛通过环境（虚拟画面）判断人应该在移动，而耳蜗内的听小骨却通过加速度判断身体为静止状态（真实世界），这导致大脑收到了两种矛盾的信号。在我们身体千万年进化形成的经验本能中，这种感受多表示人吃了什么有毒的蘑菇产生了幻觉，于是大脑启动保护机制，促使人体吐掉有毒的蘑菇——晕动呕吐就是这么发生的。

尽管有些VR高玩表示，随着体验经历的增加，他们对刺激型VR内容的容忍程度，和对晕动症的抗性都变得更强；但即便是经验丰富的VR开发者和游戏时间超长的VR死忠粉，也无法保证自己完全不会产生晕动症状——毕竟如前文所述，这是写死在人体本能里的反应。

每个人对晕动症的敏感程度不同，诱发晕动症的因素也多种多样，比如视野FOV、屏幕的刷新率、软件系统的整体表现、头显的重量等；甚至还和玩家前一晚的睡眠质量，以及玩VR之前饮食状况都有关系。在学术界有很多关于晕动症和减少VR晕动症的相关研究，感兴趣的读者可以自行搜索，深入阅读。

面向消费市场的VR头显，可以分为「一体机VR」，「PCVR」和「主机VR」三类。

所有仅依赖自身即可运行完整体验，而不依赖外部其他硬件的VR设备，都称为「一体机VR」。使用一体机VR时，整个虚拟环境的渲染、人体动作的追踪、以及其他计算过程，甚至供电，都由用户头上佩戴的头显来完成（尽管有些头显为了减重，把电池或者计算单元单独分离来装在口袋里或者挂在腰上，但仍属于一体机这一分类）。用户在使用VR一体机时，可以做到开箱即用，且不需要与其他硬件，比如电脑或游戏主机进行驳接。

一体机VR的典型代表是Oculus Quest 2。Quest 2在维持了小体积，系统上自成一体的特性同时，提供了近乎于PCVR的游戏体验。使用Quest2这样的一体机时，用户唯一需要的硬件就是Quest 2本身（当然，包括一对touch手柄），打开电源戴到头上即可开始游戏。

需要接在电脑上才能使用的VR头显，称为「PCVR」。由于VR体验所需的计算量巨大，使用PCVR所需的电脑性能也必须强悍。PCVR的典型代表包括Oculus Rift S、Valve Index，HTC Vive，Pimax，以及像三星Odyssey+和HP Reverb G2这样的Windows Mixed Reality头显。

PCVR的优势在于高视觉品质。由于驱动PCVR的电脑性能强悍，能提供足够的算力，PCVR的游戏体验往往以高画质和高刷新率著称。但因为离不开电脑，PCVR设备在使用过程中始终有一根线缆保持头显和电脑的连接（还负责头显的供电，EVA既视感）。虽说现在市面上已经有一些方法能够让PCVR的头显和电脑间采用纯无线连接，但这需要设置额外的无线传输设备，并在口袋里多揣一个充电宝（或者夹在头上）给头显供电。这样一来，不但头部重量负担加大，钱包的负担也加大不少。由于时刻需要担心线缆缠绕的问题，PCVR可能会让用户觉得时不时「出戏」一下，同时还限制了用户自用活动的范围。

多加一句，对于家中没有高性能游戏PC的用户，购买PCVR意味着同时需要配一台高性能电脑，预算直线上升（高性能游戏PC动辄10K起跳）。

当前市面上的主机VR设备只有两种——Sony的PSVR，和任天堂Switch掌机的Labo VR。

PSVR属于PS4/PS5主机的一种外设，需要单独购买。和PCVR相似，PSVR在使用时始终有一根线缆保持主机和VR头显之间的连接。和常见的PCVR定位方式不同，PSVR通过与PlayStation双目相机来进行定位（由于相机只位于玩家的前方，因此当玩家转身时，动作就会发生遮挡而导致定位丢失）。由于PS5向下兼容PS4的游戏，因此PSVR系统在PS5上也能运行，且得益于PS5强劲的图形性能，实际体验上还能感受到不小的画质和性能提升。有些PSVR的游戏可以直接使用PS主机自带的Dual-shock手柄来玩，而有些则需要购买PS Move手柄，有些射击类游戏为了提升体验，还会要求使用专门的PS Aim手柄（如下图）。

任天堂Swtich的Labo VR应该归类到「可组装纸板玩具」中去。玩家按照说明书自行将纸板件组装成一个头显后，将switch主机插入其中，就可以进行VR体验——主要是一些特定游戏的VR模式。由于Labo VR没有配置头箍或者头带，用户需要时刻保持手持的姿势端着它，以始终贴在脸上。根据实际体验，用一句话概括Labo VR的体验就是——别浪费这个钱。

以上是VR新手指南的上篇全部内容了，可以看到从硬件到软件，实现面向消费者的VR体验是有一系列相互密切配合的系统和搭建逻辑的，我们可以看到随着技术迭代，VR系统的门槛和复杂程度正在降低，同时每一项和用户体验相关的指标上，都还有发展的空间，VR的未来依旧可期。

在下一篇中，我会深入到具体的产品中，从参数、性能、特性来分析当前市场上各种VR产品的优劣，以便有计划入手VR设备的、想要尝鲜的、对游戏体验想要进一步升级的各类用户，都能找到适合自己的VR设备，且避免因为广告和错误的宣传而误入并不适合自己的硬件。

关于具体的VR硬件产品，当前市场上各种VR产品的优劣分析，和购买建议，欢迎继续阅读系列下篇：

「VR新手指南（下）- 购买指南」